北京時間10月2日至4日，2023年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎、物理學獎、化學獎陸續(xù)揭曉。8位科學家，領走了今年諾貝爾獎的3個自然科學類獎項。從為mRNA疫苗快速研發(fā)奠定基礎，到打開通往電子世界的大門，再到為納米技術增添色彩，他們的研究讓人類在探索未知的道路上又進一步。

　　研究成果比新冠大流行早了15年

　　北京時間10月2日，2023年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎正式公布，獲獎者為卡塔琳·考里科、德魯·韋斯曼。諾貝爾獎官網(wǎng)這樣描述他們的貢獻：因為他們在核苷酸堿基修飾方面的發(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80年代，人們研究出了在沒有細胞培養(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在幾個領域的應用的發(fā)展，將mRNA技術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可以引起強烈的炎癥反應。

　　不過，這些困難并沒有阻止生物化學家卡塔琳·考里科的研究。20世紀90年代初，在賓夕法尼亞大學擔任助理教授的她認識了一位新同事——免疫學家德魯·韋斯曼。德魯·韋斯曼對樹突狀細胞感興趣，樹突狀細胞在免疫監(jiān)視和激活疫苗誘導的免疫反應中具有重要功能。在新想法的推動下，兩位科學家很快開始了富有成效的合作，重點研究不同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年諾貝爾物理學獎頒發(fā)給皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費倫茨·克勞斯和安妮·呂利耶，以表彰他們“為研究物質中的電子動力學而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實驗方法”。

　　阿秒，也叫作“阿托秒”。1阿秒為10的負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部運動的情況。而阿秒物理學，就是研究在超短時間尺度內，所產(chǎn)生的一切現(xiàn)象。

　　安妮·呂利耶是第五位女性物理學獎得主，她帶領團隊產(chǎn)生了170阿秒脈寬的脈沖激光，打破了世界紀錄。她是最早通過實驗證明高次諧波產(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·阿戈斯蒂尼的實驗成功地產(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。他的實驗制造出的光脈沖比飛秒更短，是第一批做到這一點的科學家之一。

　　費倫茨·克勞斯及其團隊對飛秒脈沖波形進行控制，由此產(chǎn)生可重復的阿秒脈沖，從而建立阿秒測量技術，是當今實驗阿秒物理的技術基礎。如今克勞斯和他的團隊正在使用飛秒激光技術，作為阿秒測量技術的基礎，進一步開發(fā)生物醫(yī)學應用的紅外光譜，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，使我們有機會了解電子支配的機制。下一步將是如何應用它們?！敝Z貝爾物理學委員會主席伊娃·奧爾森說。

　　為納米技術增添色彩

　　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”。

　　據(jù)諾貝爾獎官方網(wǎng)站介紹，量子點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于足球與地球的比例?！傲孔狱c具有許多令人著迷且不尋常的特性。重要的是，它們因為大小不一而具有不同的顏色?！敝Z貝爾化學委員會主席約翰·奧奎斯特說。

　　阿列克謝·葉基莫夫運用光學方法來檢查彩色玻璃，經(jīng)過實驗他發(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。他很快意識到，自己觀察到了與尺寸相關的量子效應。

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

　　但當時，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。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。

　　為什么物質的吸光度偏向藍色這一發(fā)現(xiàn)很重要？因為研究人員可以根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)開發(fā)全新的材料。

　　然而，研究人員當時還無法制造出尺寸大致相同的量子點。這正是蒙吉·巴文迪要解決的問題。1993年，他和研究團隊取得了重大突破，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)生獨特的量子效應。

　　30年后的今天，量子點已成為納米技術的重要工具，并出現(xiàn)在商業(yè)產(chǎn)品中。研究人員認為，量子點還有更大的潛力：未來，量子點可用于柔性電子產(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·中青網(wǎng)記者 樊未晨 張渺 魏其濛 來源：中國青年報