10月5日下午，2022年諾貝爾化學獎揭曉，憑借對“點擊化學和生物正交化學”方面所做出的貢獻，卡羅琳·露絲·貝爾托西(Carolyn R. Bertozzi)、摩頓·梅爾達爾(Morten Meldal)和卡爾·巴裡·夏普萊斯(K. Barry Sharpless)共同分享了今年的諾貝爾獎。此次諾獎的成果，在某種程度上讓有機化學反應可以在生命體系中進行，高效開拓出更多交叉領域，讓困難的化學反應變得容易，成就了化學領域的新突破。而這樣的突破，每年都在發生。

自1901年諾貝爾化學獎首次發布，越來越多為世界做出巨大貢獻的傑出人物走進大衆視野，截至2022年，諾貝爾化學獎共頒獎114次，有191位獲獎者，他們既是化學領域的奇迹締造者，也是突破時代發展的引領者。

（下表為近十年以來諾貝爾化學獎得主及其成果。）

縱觀十年來諾獎得主的研究成果，不難看出諾貝爾化學獎的頒發大體反映了20 世紀化學發展的曆程，研究成果主要從結構化學、化學反應規律和機理、化學元素、有機化合物的合成、新的化學研究手段的發明等領域做突破，多角度、全方位的推動了化學領域的發展。

一、造福人類的新發現

據統計，諾貝爾化學獎多次頒發給了發現新物質的傑出科學家，這些新物質的發現不僅為很多化學研究打開了新的突破口，而且很大程度上在生物和生命科學等領域發揮了重要作用。

01 細胞如何感知周遭環境？

細胞是生物體基本的結構和功能單位，對細胞的研究一直是化學家們和生物學家們不斷探索的方向。2012年諾貝爾化學獎便授予了在“G蛋白偶聯受體”方面做出突破性貢獻的美國杜克大學的羅伯特·萊夫科維茨教授和斯坦福大學的布萊恩·克比爾卡教授。這項新發現不僅解開了細胞如何感知周遭環境這一未解之謎，更是對理解細胞表面的“聰明受體”至關重要。

在這之前，科學家對細胞感知周圍環境的機制并不了解，僅僅是懷疑在細胞表面存在某種激素接收器，而G蛋白偶聯受體（這是一大類膜蛋白受體的統稱）的發現使人們開始逐漸了解該受體的工作機制。直至今天，大約一半的藥物都是通過G蛋白偶聯受體發揮藥效的，可以真切地感受到這項成果和我們生活息息相關，同時對除化學以外的其他學科也影響深遠。

02 是什麼在修複人類的DNA?

除了細胞外，基因支配着生物的基本構造與性能，基于前人的研究積累，2015年瑞典、美國、土耳其三位科學家托馬斯·林達爾、保羅·莫德裡奇、阿齊茲·桑賈爾因從分子水平上揭示了細胞如何修複損傷的DNA以及保護遺傳信息被授予諾貝爾化學獎。這個機制的發現為對癌症的研究提供了新思路，許多類型的癌症就要歸結于這些機制的失靈，若全部機制都完好，就很難産生新的錯誤，癌症就不容易發展，許多癌症藥物都是以破壞癌細胞殘存修複機制為目标的。因此，這項研究不僅為我們了解活體細胞如何工作提供了最基本的認識，而且有助于很多實際應用如新癌症療法的開發，為醫學領域帶來了突破性的價值。

03 CRISPR-Cas9基因剪刀

關于基因的研究從未止步，2022年，基于前人的研究，法國的埃曼紐爾·卡彭蒂耶和美國的詹妮弗·杜德納因在基因編輯技術方面做出巨大貢獻而被授予諾貝爾化學獎。她們發明了CRISPR-Cas9基因編輯技術。CRISPR-Cas9作為一種比較精準而高效的基因剪刀在各個領域，如生物、醫學、農業、化學等方面有着廣泛的用武之地。這種基因剪刀可以用來删除、添加、激活或抑制其他生物體的目标基因，包括人、老鼠、斑馬魚、細菌、果蠅、酵母、線蟲和農作物細胞内的基因，因此，它是一種用途極為廣泛的生物技術。

這項成果可以以極高的精度改變動物、植物和微生物的DNA，對生命科學研究産生了突破性影響，有助于研發新的癌症療法，并可能使治愈遺傳性疾病成為現實，這不僅僅是基礎科學的變革，更為很多創新性成果的産生奠定了基礎。

二、超越化學的極限

除了那些造福人類的新發現外，諾貝爾化學獎也很青睐那些突破化學極限的研究，這些研究不僅加快了化學領域的發展，更融合物理學等多個領域，加速了世界科學水平的提高。

01 化學反應發生的速度堪比光速？

如何讓化學反應發生的速度堪比光速呢？2013年諾貝爾化學獎獲獎者——猶太裔美國理論化學家馬丁·卡普拉斯、美國斯坦福大學生物物理學家邁克爾·萊維特和南加州大學化學家亞利耶·瓦謝爾給出了答案。在理論方法發展和計算機技術不斷進步的推動下，三位科學家在開發多尺度複雜化學系統模型方面做出了巨大貢獻，他們讓經典物理學與迥然不同的量子物理學在化學研究中“并肩作戰”，至此，傳統的化學反應走上了信息化的快車道，也宣告了化學家在使用計算機定量地研究物質結構和運動規律方面取得了重要進展。

02 光學顯微成像技術的極限

在化學領域，除了化學反應本身，科學家們還會不斷精進化學設備。2014年諾貝爾化學獎得主為美國科學家埃裡克·白茲格，美國科學家威廉姆·艾斯科·莫爾納爾和德國科學家斯特凡·W·赫爾，他們在超分辨率熒光顯微技術領域取得了非凡成就。

顯微技術可謂是化學領域必不可少的技術，光學顯微成像的分辨率更是直接影響着化學實驗研究的成敗，而此前光學顯微成像技術的最高分辨率一直無法超過光波波長的一半，但是借助熒光分子的幫助，這三位科學家開創性的貢獻使得光學顯微成像技術的極限拓展到了納米尺度。基于這項成果，科學家們得以從微小的分子細節來研究活細胞，也推動了人類更好的從分子水平理解生命科學中的現象與機理。

03 如何徹底改變分子結構？

得益于光學顯微成像技術的發展，科學家們能夠更好地觀察分子結構。2021年，來自美國的科學家戴維·麥克米倫和德國科學家本亞明·利斯特因在不對稱有機催化方面做出了突出貢獻而獲得諾貝爾化學獎。

對于化學分子構建這門困難且迷人的藝術，很多化學家們趨之若鹜，但如何高效快速便捷地構建分子是衆多科學家一直探索的難題，戴維·麥克米倫和本亞明·利斯經過不斷的探索，終于發展了一種綠色高效的催化劑去構建化學分子。這對藥物研究以及精細化學品産生了巨大影響，極大地造福了人類。

三、跨領域技術的革新

技術是發展的關鍵，技術的革新是時代不斷進步的動力，諾貝爾化學獎多次在技術革新方面頒發獎項，很多實用又高效的新技術、新發明湧現出來，被授予了這項最高榮譽。

01 世界上最小的機器

2016年的諾貝爾化學獎得主是來自法國的讓-皮埃爾·索維奇、英國的弗雷澤·斯托達特和荷蘭的伯納德·費林加，他們在分子機器設計與合成領域做出了巨大貢獻。三位科學家對分子的可控運動進行了優化，發展了世界上最小的機器，它可以是一台微型起重機、人工肌肉和袖珍電動機，當增加能量時，分子能執行任務。

這項成果成功開啟了分子機器的時代，為化學領域的微型化技術發展帶來了突破性的變革。目前，這項成果應用于分子馬達、納米火箭、分子穿梭機、納米馬達、分子行走裝置、微米火箭、分子泵和分子流水線等。以上這些成果都意味着“分子建築師”發明的分子部件已經成熟到了可以應用的階段。未來、分子機器還将在新材料、傳感器及儲能系統等多個領域得到廣泛應用。

02 冷凍電鏡革命

基于前人的研究，2017年，諾貝爾化學獎得主阿希姆·弗蘭克、理查德·亨德森、以及雅克·杜博歇在冷凍電子顯微鏡方面做出卓越貢獻，他們将冷凍電子顯微鏡技術簡化，并将其應用在生物分子成像方向，将那些以前無法看見的生物變化過程實現可視化。

這項成果不僅幫助我們更方便地研究生物分子的結構，而且對于認識生命現象、開發新的藥物等方面的意義都是不言而喻的。它對我們從化學角度了解生命以及研發藥物帶來決定性的影響，将生物化學領域推進了新時代。

03 馴服進化的力量

冷凍電鏡革命後，2018年諾貝爾化學獎頒發給弗朗西絲·阿諾德、喬治·史密斯和格雷戈裡·溫特爵士，獎勵他們研發出控制進化過程的方法、并利用這些方法造福人類。通過定向進化制造的酶可用于生産各類産品，包括生物燃料、藥品等等。利用噬菌體展示技術生産的抗體能夠對抗自體免疫疾病，在有些情況下甚至能治愈轉移性癌症。

該諾獎成果的方法已經得到全球廣泛應用，使化學界發生了革命性變化，并通過定向進化技術促進了新藥的研發，它讓化學工業變得更加綠色環保，幫助産生新的物質，生産數量可觀的生物燃料，消除疾病，拯救生命，為人類社會創造了很大福祉。

04 可再充電的世界

除了生物化學領域，物理與化學的交叉領域也是科學家們不斷探索的重點。2019年的諾貝爾化學獎便授予了在锂離子電池研發領域作出傑出貢獻的美國科學家約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科學家吉野彰。他們發明的輕便可攜帶電池開啟了電子設備便攜化進程。如今，這種重量輕、可充電且功能強大的電池，被用于手機、筆記本電腦、電動汽車等各個領域。

結語

化學的世界千變萬化，精彩紛呈。小到原子、大到宇宙，化學反應時刻發生着，物質的結構時刻變化着。在時間的塵埃裡，科學家們不斷探尋着萬千變化中的精華，用嚴謹的思維，碰撞出珍貴的靈感，推動着人類世界文明不斷向前。無論是新物質的發現，還是技術的革新，科學家們從未停下探索的腳步，近十年的諾貝爾化學獎成果，不止為化學領域帶來了突飛猛進的革新，更是一個未來的縮影，助力着時代高速發展。

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