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当前位置:洣水新闻网 > 军事 > 三位科学家分享2019诺贝尔化学奖,他们“创造了可充电的世界

记者|田思奇

北京时间10月9日下午5点50分左右,瑞典皇家科学院宣布将把2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德托、斯坦利·惠廷翰和吉野·阿基拉,表彰他们在锂离子电池研究领域的成就。

诺贝尔奖得主官方网站的一篇文章称这三个人“创造了一个可充电的世界”。这三名科学家将分享900万瑞典克朗的奖金。

97岁的古德沃勒经常被称为“锂电池之父”,多年来一直被认为是诺贝尔奖的有力竞争者。今天,他已经超过去年获得物理学奖的亚瑟·阿什·金(96岁),成为最老的诺贝尔奖获得者。

根据诺贝尔奖得主的官方网站,轻质可充电锂电池现在广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车,为人们在世界各地交流、工作、学习、听歌和搜索时可以使用的设备供电。它还可以储存大量的太阳能和风能,使无化石燃料的社会成为可能。

单一元素很少在舞台上发挥主导作用,但古老元素锂无疑是今年诺贝尔化学奖的核心。锂的英文单词是锂,它来自希腊石,意思是“石头”,但它也是最轻的固体元素,这使我们很少感觉到随身携带的手机的重量。

锂电池的研究始于烟雾和石油带来的危机。20世纪中叶,世界上汽油车的数量显著增加。他们的废气让大城市充满了有害的烟雾。人们也意识到石油是一种有限的资源,汽车制造商和石油公司迫切需要投资于电动汽车和替代能源的研究。1972年,石油巨头埃克森美孚招募了一组研究人员来应对危机,惠廷翰就是其中之一。

出生于英国、毕业于牛津大学的美国科学家惠廷翰(Whittingham)致力于开发无化石燃料能源技术。他在研究超导体时发现了一种极其富含能量的材料。他用这种材料制造了一种新型锂电池正极——由二硫化钛制成,负极由锂金属制成。虽然这种电压略高于2伏的锂电池有很大的潜力,但金属锂会发生反应,电池太容易爆炸,使用不方便。

美国科学家古德托建议可以用氧化物而不是硫化物来制造正极。1980年,他证明嵌有锂离子的氧化钴能产生高达4伏的电压,实现了锂电池发展的重大突破。

进入20世纪80年代后,随着油价下跌,西方国家对投资替代能源技术和电动汽车开发的兴趣逐渐减弱,但日本的情况不同。主要电子公司迫切需要能够为照相机、无线电话和计算机等电子产品供电的轻质可充电电池。朝日Kasei有限公司的吉野·阿基拉也注意到了这一点。他后来说:“我只是闻到了趋势的方向。你可以说我嗅觉很好。”

1985年,日本科学家阿基拉·吉野在古德伊尔正极材料的基础上,发明了第一个商用锂电池。他没有在负极使用活性锂,而是使用石油焦——一种碳材料,像正极中的氧化钴一样,可以嵌入锂离子。

1991年,索尼生产并应用于电子产品的第一批商用锂电池引发了一场电子革命。自从第一次进入市场以来,锂离子电池已经完全改变了人类的生活,并为无线技术和无化石燃料的社会奠定了基础。

从那以后,世界各地的研究人员一直在元素周期表中寻找更好的元素来制造电池,但是没有人成功地发明出能打败锂电池的产品。

从1901年到2018年,诺贝尔化学奖颁发了110次。值得一提的是,发明硝化甘油炸药的诺贝尔本人是一位著名的瑞典化学家,他用自己的遗产设立了这个奖项。

在上个世纪,物理学、生物学、生物物理学、生物化学等领域的研究成果都获得了化学奖,因此诺贝尔化学奖也被昵称为“诺贝尔科学技术奖”。例如,2017年和2018年化学奖分别被三名物理学家和生物学家“窃取”。

2017年,瑞士、美国和英国的三位生物物理学家因在冷冻电子显微镜领域的贡献获得诺贝尔化学奖。2018年三个获奖者的贡献分别是酶的定向进化和噬菌体展示,这可以使化学工业更加环保,也有助于生产新材料、制造可持续生物燃料和减轻人类疾病。

在180名获奖者中,唯一两次获得诺贝尔化学奖的是英国生物化学家桑格。他在1958年因开创蛋白质测序和确定胰岛素氨基酸序列领域而获得一等奖,并在1980年因发明确定dna序列的方法而获得二等奖。

据诺贝尔奖官方网站统计,迄今为止最年轻的化学奖得主是法国科学家约里奥·居里(Joliot-Curie),现年35岁。他和妻子居里夫人的女儿因发现人工放射性而分享了1935年诺贝尔化学奖。此外,居里夫人还因发现钋和镭而获得了1911年诺贝尔化学奖。

迄今为止,三位诺贝尔化学奖获得者已经获得了不止一个诺贝尔奖。除了获得两个化学奖的桑格和获得物理化学奖的玛丽·居里之外,美国化学家莱纳斯·鲍林还获得了1954年化学奖和1962年和平奖。前者的获奖成果是化学键研究,而后者是对鲍林在20世纪50年代积极反对将科学研究用于战争,特别是反对核战争的认可。

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