三位科學家分享2019諾貝爾化學獎,他們「創造了可充電的世界」

三位科學家分享2019諾貝爾化學獎,他們「創造了可充電的世界」

圖片來源:諾貝爾獎官網

記者 | 田思奇

(持續更新中)

北京時間10月9日下午5點50分左右,瑞典皇家科學院宣布將2019年度諾貝爾化學獎授予約翰·B·古迪納夫(John B. Goodenough)、M·斯坦利·惠廷漢(M. Stanley Whittingham)和吉野彰,以表彰他們在鋰離子電池方面的成就。他們將共享900萬瑞典克朗(約合人民幣650萬元)的獎金。

現年97歲的古迪納夫常常被稱作“鋰電池之父”,多年來被視為諾貝爾獎的有力競爭者。如今,他已超過去年獲得物理學獎的阿瑟·阿什金(時年96歲),成為獲獎時年齡最大的諾貝爾獎得主。

據諾貝爾獎官網介紹,重量輕、可充電的鋰電池現在廣泛應用於手機、筆記本電腦和電動汽車等領域,在全球各地為人們通信、工作、學習、聽歌和搜索時能用到的設備供電。它還可以儲存大量太陽能和風能,使無化石燃料社會成為可能。

鋰電池技術奠基於1970年代的石油危機。出生在英國、畢業於牛津大學的美國科學家惠廷漢當時致力於開發無化石燃料能源技術。他在研究超導體時發現了一種能量極其豐富的材料,他用這種材料在鋰電池中創造了一種新型的正極——由二硫化鈦製成,負極則由金屬鋰製成。這種電壓只有兩伏多一點的鋰電池雖然具有巨大的潛力,但是金屬鋰可以反應,電池也過於容易爆炸,不方便使用。

三位科學家分享2019諾貝爾化學獎,他們「創造了可充電的世界」

美國科學家古迪納夫則提出可以使用氧化物,而非硫化物製造正極。1980年,他證明嵌入鋰離子的氧化鈷可以產生高達4伏的電壓,實現鋰電池發展中的重大突破。

以古迪納夫的正極材料為基礎,日本科學家吉野彰在1985年創造了第一個可以商業化的鋰電池。他沒有在負極中使用活性鋰,而是使用了石油焦——這是一種碳材料,像正極的氧化鈷一樣,可以嵌入鋰離子。

自1991年首次進入市場以來,鋰離子電池已經徹底改變了人類的生活,於奠定了無線技術和無化石燃料社會的基礎。

化學獎

自1901年至2018年,諾貝爾化學獎共頒發了110次。值得一提的是,以遺產設立該獎項,發明了硝化甘油炸藥的諾貝爾本人就是瑞典著名化學家。

在過去一個世紀中,物理、生物、生物物理、生物化學等領域的研究成果都曾斬獲化學獎,因此諾貝爾化學獎也被戲稱為“諾貝爾理綜獎”。例如2017年度和2018年度的化學獎分別被三位物理學家和生物學家“搶走”。

在2017年,來自瑞士、美國和英國的三位生物物理學家憑藉在冷凍電子顯微術領域的貢獻而斬獲諾貝爾化學獎。2018年的三位得主的貢獻分別是酶的定向進化和噬菌體展示,這可以讓化學工業變得更環保,也有助於生產新材料、製造可持續生物燃料、緩解人類的病情。

在180位獲獎者中,唯一獲得過兩次諾貝爾化學獎的是英國生物化學家桑格爾(Frederick Sanger)。他在1958年憑藉開創蛋白質測序領域,測定胰島素氨基酸序列而首次獲獎,之後在1980年因發明測定DNA序列的方法梅開二度。

根據諾貝爾獎官網統計,到目前為止,最年輕的化學獎得主是時年35歲的法國科學家約里奧-居里。他和妻子,即居里夫人的女兒因為發現人工放射性而共同獲得1935年的諾貝爾化學獎。此外,居里夫人也曾因為發現釙和鐳獲得過1911年的諾貝爾化學獎。

迄今為止,共有三位諾貝爾化學獎得主拿過不止一次諾貝爾獎。除了兩次斬獲化學獎的桑格爾、獲得物理學獎和化學獎的居里夫人以外,美國化學家鮑林(Linus Pauling)則將1954年的化學獎和1962年的和平獎收入囊中。前者的獲獎成果是化學鍵研究,而後者則是為了表彰鮑林在1950年代積極反對把科研成果用於戰爭,特別是反對核戰爭。

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