北京時間10月2日至4日，2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎、物理學(xué)獎、化學(xué)獎陸續(xù)揭曉。8位科學(xué)家，領(lǐng)走了今年諾貝爾獎的3個自然科學(xué)類獎項(xiàng)。從為mRNA疫苗快速研發(fā)奠定基礎(chǔ)，到打開通往電子世界的大門，再到為納米技術(shù)增添色彩，他們的研究讓人類在探索未知的道路上又進(jìn)一步。

　　研究成果比新冠大流行早了15年

　　北京時間10月2日，2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎?wù)焦?，獲獎?wù)邽榭ㄋ铡た祭锟?、德魯·韋斯曼。諾貝爾獎官網(wǎng)這樣描述他們的貢獻(xiàn)：因?yàn)樗麄冊诤塑账釅A基修飾方面的發(fā)現(xiàn)，使得開發(fā)出針對COVID-19的有效mRNA疫苗成為可能。

　　mRNA被稱為“信使核糖核酸”，20世紀(jì)80年代，人們研究出了在沒有細(xì)胞培養(yǎng)的情況下產(chǎn)生mRNA的有效方法，這一研究也加速了分子生物學(xué)在幾個領(lǐng)域的應(yīng)用的發(fā)展，將mRNA技術(shù)用于疫苗和治療的想法也隨之出現(xiàn)。

　　但是困難阻礙也非常明顯，其中之一是mRNA非常不穩(wěn)定，另一個是mRNA可以引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。

　　不過，這些困難并沒有阻止生物化學(xué)家卡塔琳·考里科的研究。20世紀(jì)90年代初，在賓夕法尼亞大學(xué)擔(dān)任助理教授的她認(rèn)識了一位新同事——免疫學(xué)家德魯·韋斯曼。德魯·韋斯曼對樹突狀細(xì)胞感興趣，樹突狀細(xì)胞在免疫監(jiān)視和激活疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)中具有重要功能。在新想法的推動下，兩位科學(xué)家很快開始了富有成效的合作，重點(diǎn)研究不同RNA類型如何與免疫系統(tǒng)相互作用。

　　2005年，他們發(fā)表了一篇具有里程碑意義的論文，解決了這些問題。這些開創(chuàng)性的研究成果比新冠大流行早了15年。

　　打開通往電子世界的大門

　　北京時間10月3日，據(jù)諾貝爾獎官方網(wǎng)站公布，2023年諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費(fèi)倫茨·克勞斯和安妮·呂利耶，以表彰他們“為研究物質(zhì)中的電子動力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”。

　　阿秒，也叫作“阿托秒”。1阿秒為10的負(fù)18次方秒，或1/1000飛秒。阿秒這種時間尺度，用來描述電子在原子內(nèi)部運(yùn)動的情況。而阿秒物理學(xué)，就是研究在超短時間尺度內(nèi)，所產(chǎn)生的一切現(xiàn)象。

　　安妮·呂利耶是第五位女性物理學(xué)獎得主，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生了170阿秒脈寬的脈沖激光，打破了世界紀(jì)錄。她是最早通過實(shí)驗(yàn)證明高次諧波產(chǎn)生的人之一，其研究主要圍繞氣體中的高次諧波產(chǎn)生及其應(yīng)用，涉及阿秒光源的開發(fā)和優(yōu)化。

　　2001年，皮埃爾·阿戈斯蒂尼的實(shí)驗(yàn)成功地產(chǎn)生了一系列連續(xù)的光脈沖，每個光脈沖僅持續(xù)250阿秒。他的實(shí)驗(yàn)制造出的光脈沖比飛秒更短，是第一批做到這一點(diǎn)的科學(xué)家之一。

　　費(fèi)倫茨·克勞斯及其團(tuán)隊(duì)對飛秒脈沖波形進(jìn)行控制，由此產(chǎn)生可重復(fù)的阿秒脈沖，從而建立阿秒測量技術(shù)，是當(dāng)今實(shí)驗(yàn)阿秒物理的技術(shù)基礎(chǔ)。如今克勞斯和他的團(tuán)隊(duì)正在使用飛秒激光技術(shù)，作為阿秒測量技術(shù)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步開發(fā)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的紅外光譜，用于檢測人類的健康和早期疾病篩查。

　　“我們現(xiàn)在可以打開通往電子世界的大門了。阿秒物理學(xué)，使我們有機(jī)會了解電子支配的機(jī)制。下一步將是如何應(yīng)用它們?！敝Z貝爾物理學(xué)委員會主席伊娃·奧爾森說。

　　為納米技術(shù)增添色彩

　　北京時間10月4日，諾貝爾獎官方網(wǎng)站公布，2023年諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給蒙吉·巴文迪、路易斯·布魯斯和阿列克謝·葉基莫夫，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)和合成量子點(diǎn)”。

　　據(jù)諾貝爾獎官方網(wǎng)站介紹，量子點(diǎn)是一種通常僅由幾千個原子組成的晶體，就大小而言，它與足球的比例就相當(dāng)于足球與地球的比例?！傲孔狱c(diǎn)具有許多令人著迷且不尋常的特性。重要的是，它們因?yàn)榇笮〔灰欢哂胁煌念伾??！敝Z貝爾化學(xué)委員會主席約翰·奧奎斯特說。

　　阿列克謝·葉基莫夫運(yùn)用光學(xué)方法來檢查彩色玻璃，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)他發(fā)現(xiàn)，不同尺寸的玻璃樣品吸收光的情況不同：顆粒越小，吸收的光越藍(lán)。他很快意識到，自己觀察到了與尺寸相關(guān)的量子效應(yīng)。

　　1981年，葉基莫夫在蘇聯(lián)的科學(xué)期刊上發(fā)表了這一發(fā)現(xiàn)，這是科學(xué)家首次成功制造出量子點(diǎn)。

　　但當(dāng)時，路易斯·布魯斯并不知道這一發(fā)現(xiàn)。1983年，他首次在溶液中發(fā)現(xiàn)了自由漂浮的粒子具備尺寸依賴性的量子效應(yīng)。和葉基莫夫一樣，他發(fā)現(xiàn)硫化鎘的顆粒越小，吸收的光越藍(lán)。

　　為什么物質(zhì)的吸光度偏向藍(lán)色這一發(fā)現(xiàn)很重要？因?yàn)檠芯咳藛T可以根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)開發(fā)全新的材料。

　　然而，研究人員當(dāng)時還無法制造出尺寸大致相同的量子點(diǎn)。這正是蒙吉·巴文迪要解決的問題。1993年，他和研究團(tuán)隊(duì)取得了重大突破，制造出了特定尺寸的納米晶體。這種納米晶體幾乎是完美的，能夠產(chǎn)生獨(dú)特的量子效應(yīng)。

　　30年后的今天，量子點(diǎn)已成為納米技術(shù)的重要工具，并出現(xiàn)在商業(yè)產(chǎn)品中。研究人員認(rèn)為，量子點(diǎn)還有更大的潛力：未來，量子點(diǎn)可用于柔性電子產(chǎn)品、微型傳感器、更纖薄的太陽能電池以及加密量子通信等。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 樊未晨 張渺 魏其濛 來源：中國青年報(bào)