期刊-2010-10

2010年诺贝尔奖尘埃落定

本刊记者李玉戌

2010年10月01日


        2010年诺贝尔奖终于尘埃落定。现将生理学或医学奖、物理学奖、化学奖、经济学奖得主及其主要贡献介绍如下。

        生理学或医学奖

罗伯特·爱德华兹

罗伯特·爱德华兹


        因为在人类体外授精(IVF)疗法上的卓越贡献,有“试管婴儿之父”之称的英国生理学家罗伯特•爱德华兹获2010年诺贝尔生理学或医学奖。他的这一贡献使治疗不育症成为可能,全球超过10%的夫妇因此获益匪浅。
        
今年85岁的罗伯特•爱德华兹1925年出生于英格兰,现为剑桥大学名誉教授。二战中服完兵役后,他进入威尔士大学和爱丁堡大学学习生物学,1955年获得爱丁堡大学博士学位,论文内容为小鼠胚胎发育。1958年他成为英国国立医学研究所研究人员,开始了对人类授精过程的研究。从1963年开始,爱德华兹相继在剑桥大学和Bourn Hall诊所(世界首个试管授精中心)工作。Bourn Hall由爱德华兹和已故的英国妇产科医师派屈克•史戴普脱共同建立。
        早在1950年,爱德华兹就认为IVF可以有助不育症的治疗。通过系统的研究工作,他发现了人类受精的重要原理,并成功实现人类卵细胞在试管(或者更确切地说,是细胞培养皿)中受精。1978年7月25日,世界上第一例试管婴儿的诞生,就是对爱德华兹的不懈努力的最好表彰。在接下来的几年内,爱德华兹和他的同事将IVF进行改良,并将其与世界分享。
        到目前为止,因为IVF而得以出生的人大约有400万,他们中的许多人现已成年,甚至有的已为人父母了。在罗伯特•爱德华兹的引领下,对IVF疗法的研究获得了许多重要发现,一门新医学领域也由此诞生。他的贡献代表着现代医学史上的又一座里程碑。

        物理学奖

安德烈·海姆

安德烈·海姆

康斯坦丁·诺沃肖洛夫

康斯坦丁·诺沃肖洛夫


        2010年诺贝尔物理学奖被授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫,以表彰他们在二维空间材料石墨烯方面的卓越研究。
        安德烈•海姆,英国曼彻斯特大学
科学家。1958年10月出生于俄罗斯西南部城市索契。1987年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位,此前同时受聘于英国曼彻斯特大学和荷兰奈梅亨大学,也是荷兰代尔夫特大学的名誉教授。
        康斯坦丁•诺沃肖洛夫,英国曼彻斯特大学科学家。1974年出生于俄罗斯,具有英国和俄罗斯双重国籍。2004年诺沃肖洛夫在荷兰奈梅亨大学获得博士学位。在读博士期间,他就与安德烈•海姆开始了合作研究。
        在物理学领域,石墨烯还是一个新名词。石墨烯很独特,因其厚度只是单个原子的厚度,因此是严格意义上的二维晶体。苏联力学泰斗朗道曾经提出,在有限温度下,任何二维的晶格体系都是不稳定的。而且制备单层石墨的试验也一直难以破解,尽管如此,一些物理学家却从未放弃过。
        早在1949年,就有科学家在理论上研究出了单层石墨的结构、电子学性质等,并且建立了理论模型。之所以认为单层石墨不能稳定存在,是因为它的结构太完美了,在理论上不符合热力学的稳定性需求。
        但石墨烯的出现打破了原有的概念。2004年,海姆和诺沃肖洛夫首次发现石墨烯并将研究成果发表在美国《科学》杂志上。在实验中,海姆和诺沃肖洛夫利用透明胶带把石墨表层粘掉,并不断地粘起、撕开,就可以得到更薄的石墨薄膜。这种方法在当时被他们称作透明胶带技术。在论文发表时,这样一种原本被认为不能存在的材料还不叫石墨烯,根据其特性,海姆和诺沃肖洛夫称其为“超薄的碳膜”。

石墨烯的几何结构

石墨烯的几何结构


        这种“超薄的碳膜”厚度只有0.335纳米,把20万片薄膜叠加到一起,也只有一根头发丝那么厚。石墨烯是至今发现的厚度最薄和强度最高的材料。薄是因为石墨烯是由碳原子构成的二维晶体,厚度只有一个原子的厚度。强度高是因为它虽然薄到极致却非常致密,即使原子尺寸最小的氦也无法穿透它。
        至今,距离实验成功仅仅6年的石墨烯以不同以往的形式向世界展示了其独特所在。诺贝尔奖评审委员会认为,石墨烯可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。
        在信息领域,石墨烯被认为可以作为替代传统半导体材料的新材料。石墨烯在信息领域的另一个应用是成为信息载体。因为石墨烯是具有自旋量子效应的特殊材料,与高温超导体、磁性材料相比,更容易获得和使用。石墨烯中有很多较为独特的量子效应,比如量子霍尔效应,要在其他材料体系中得到它,需要非常苛刻和极端的环境条件,而石墨烯在普通环境下就可以有量子霍尔效应,是一种很完美的材料。
        在能源领域,石墨烯还可以用作电极材料。石墨烯是理论上最薄的材料,可用作透明导电膜的制造。石墨烯材料光的透过率在可见波段大于97%,导电性能也非常好。这样,石墨烯就可以与稀有且昂贵的氧化铟锡(ITO)相竞争,而氧化铟锡普遍用于有机LED显示器(OLED)透明电极中。美国斯坦福大学研究人员表示,石墨烯可以提供成本更低、更薄、速度更快的替代方案,与ITO相比,石墨烯的电子迁移率较高,能把电极做得更薄、更透明,导电性也更好。这些优势大大有利于超薄柔性OLED显示器的开发。据了解,韩国三星公司的研究人员已经制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏。
        石墨烯研究领域发展迅速。目前,就制备而言,已经不单单只有透明胶带技术一种方法。科学家们已经可以通过微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法、化学分散法等来制备石墨烯。

        化学奖

理查德·赫克

理查德·赫克


        因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究,美国科学家理查德•赫克和日本科学家根岸英一、铃木章共同获得2010年的诺贝尔化学奖。
        理查德•赫克,美国科学家。1931年出生于美国马萨诸塞州,1952年和1954年,他分别在加州大学洛杉矶分校取得理学学士和博士学位,指导教授是化学家绍尔•温施泰因。完成博士后之后,他前往瑞士苏黎世联邦理工学院,不久后又回到加州大学洛杉矶分校。1957年,他开始在位于特拉华州城市威尔明顿的赫克力士公司工作,在此期间,他的研究屡出成果,使得他在1971年进入特拉华大学的化学与生物化学系就职。他在特拉华大学一直工作到1989年退休,现为该校的化学与生物化学系名誉教授。


根岸英一

根岸英一

铃木章

铃木章


        根岸英一,日本科学家,1935年出生于中国长春,1958年从东京大学毕业后进入帝人公司。1963年在美国宾夕法尼亚大学获得博士学位,现任美国普渡大学教授。
        铃木章,日本科学家,1930年出生于日本北海道鹉川町,1959年在北海道大学获得博士学位,此后他留校工作了一段时间。在美国普渡大学留学回国后,铃木章于1973年就任北海道大学工学系教授,现在是北海道大学名誉教授。
        瑞典皇家科学院诺贝尔颁奖委员会在颁奖状中称,钯催化交叉偶联是今天的化学家所拥有的最为先进的工具。这种化学工具极大地提高了化学家们创造先进化学物质的可能性,例如,创造和自然本身一样复杂程度的碳基分子。碳基(有机)化学是生命的基础,它是无数令人惊叹的自然现象的原因:花朵的颜色、蛇的毒性、诸如青霉素这样的能杀死细菌的物质。有机化学使人们能够模仿大自然的化学过程,利用碳能力来为能发挥作用的分子提供一个稳定的框架,这使人类获得了新的药物和诸如塑料这样的革命性材料。
        为制造复杂的有机材料,需要通过化学反应将碳原子集合在一起。但是碳原子本身非常稳定,不易发生化学反应。解决该问题的一个思路是通过某些方法让碳的化学性质更加活泼,更容易发生反应。这类方法能有效地制造出很多简单有机物,但当化学家们试图合成更为复杂的有机物时,往往有大量无用的物质生成,而赫克、根岸英一和铃木章的研究成果解决了这一难题。赫克、根岸英一和铃木章通过实验发现,碳原子会和钯原子连接在一起,进行一系列化学反应。这一技术让化学家们能够精确有效地制造他们需要的复杂化合物。目前钯催化交叉偶联反应技术已在全球的科研、医药生产和电子工业等领域得到广泛应用。

        经济学奖

彼得·戴蒙德

彼得·戴蒙德


        凭借对“经济政策如何影响失业率”理论的进一步分析,美国经济学家彼得•戴蒙德、戴尔•莫滕森,以及具有英国、塞浦路斯双重国籍的经济学家克里斯托弗•皮萨里季斯共同获得2010年诺贝尔经济学奖。
        彼得•戴蒙德,生于1940年,1960年毕业于耶鲁大学,获数学学士学位;1963年,年仅23岁就获得了麻省理工学院经济学博士学位,曾被经济学泰斗保罗•萨缪尔森誉为经济学“神童”。自1966年起至今,戴蒙德一直在麻省理工学院任教。2002至2003年,戴蒙德被推选为美国经济协会主席。戴蒙德主要研究宏观经济学,他的主要贡献在于提出了经济学中的所谓“世代交叠模型”。

戴尔·莫滕森

戴尔·莫滕森


        戴尔•莫滕森,生于1939年。莫滕森在美国威拉米特大学获得经济学学士学位,之后在卡内基-梅隆大学获得经济学博士学位。他从1965年至今在美国西北大学担任经济学教授。莫滕森在劳动力市场研究和相关理论领域的学术成果具有开创性。此外,他在就业市场劳动力调整和安置领域的研究也颇具建树。

克里斯托弗•皮萨里季斯

克里斯托弗•皮萨里季斯


        克里斯托弗•皮萨里季斯,1948年出生于塞浦路斯,具有英国和塞浦路斯双重国籍。1973年获博士学位。1974年开始定居英国,目前是伦敦政治经济学院的经济学教授,同时还是英国科学院院士。皮萨里季斯的主要研究方向是宏观经济学中的劳动力市场、结构性变化以及经济增长问题。他的代表作是《失业均衡理论》,至今被看做是失业经济学领域的标准教科书。
        评审委员会在提供给媒体的新闻稿中说,不少市场中,买方和卖方并不能立刻与对方取得联系。在劳工市场中,雇主和劳动力经常需要时间和资源找到对方,满足各自需求。这就引发失业和职位空缺同时存在的状况。一名评审委员说,三人研究所得的结论之一是,更高的失业救济金会拉升失业率、拖长市场查寻时间。
        彼特•戴蒙德等人所开发的理论解释了市场上这种冲突,他们的理论是基
于微观经济学理论的,也就是市场合理产出,意味着雇佣工人要更加合理,在招聘人员和需求工作之间提供合理的机制。这项有关市场查寻摩擦的研究始于上世纪70年代,戴蒙德率先分析查寻市场的基础,莫滕森和皮萨里季斯随后将这一理论加以延伸,应用于劳工市场,创立以三人姓氏首字母命名的DMP模式。该理论已经成为一种领先的理论体制,那就是针对劳动力市场而言,对于解决各种政策问题是很有帮助的。该理论还可以适用于劳动力市场之外的其他领域。