Світ, який можна перезарядити. За що присудили Нобелівку з хімії

Сьогодні у шведській столиці назвали імена тих, хто отримав нагороду в галузі хімії. Лауреатами цього року стали американський фізик Джон Гуденаф, британський хімік Стенлі Уіттінгем і його японський колега Акире Йошіно. Всі троє винайшли і вдосконалили літій-іонні батареї, які сьогодні є одними з найбільш поновлюваних і поширених джерел живлення в світі.

В чому суть відкриття

Оголошуючи переможців, секретар Нобелівського комітету Томас Перлманн зазначив, що завдяки цим ученим у нас є світ, який можна перезарядити. І це дійсно так. Без літій-іонних батарей не існувало б багатьох звичних гаджетів. Адже практично всі сучасні електронні пристрої — від смартфонів до електромобілів — працюють за рахунок цих акумуляторів, розроблених ще в 1970-1980-х роках. В основі роботи цих накопичувачів енергії лежать електрохімічні реакції окислення металевого літію, що входить до складу анода (позитивний електрод). Під час розрядки літій окисляється і у вигляді катіона (позитивно заряджений іон) рухається до катода (негативний електрод). При зарядці ж все відбувається навпаки: під електричною напругою катіони літію виходять з катода і рухаються до анода, де йде відновлення. У свій час саме Стенлі Уіттінгем створив перший літій-іонний акумулятор, а пізніше Джон Гуденаф подвоїв потенціал батарейки. У свою чергу, Акіра Йошіно виключив з акумулятора чистий літій, використавши більш безпечні іони літію, що зробило акумулятор до застосовних на практиці.

Нагадаємо, що розмір Нобелівської премії залишається незмінним з 2017 р. і становить 9 млн шведських крон — це приблизно $914 тис., які лауреати премії з хімії розділять на трьох.

Хто ще претендував на Нобелівку з хімії в 2019 р.

Щорічно американська компанія Clarivate Analytics і журнал Inside Science публікують нобелівські прогнози. На думку експертів, у цьому році на премію могли претендувати ще кілька робіт та вчених.

Першість відводилося британському хіміку Едвіну Саузерну, який винайшов метод визначення фрагментів ДНК. Відкриття перевернуло не тільки криміналістику, а й сучасну медицину, адже воно допомогло людству краще зрозуміти природу спадкових хвороб і багато іншого.

На друге місце експерти поставили міжнародну групу з чотирьох учених, яким пророкували перемогу ще в минулому році. Вони знайшли можливість точного редагування геному за методиками CRISPR-Cas9. Молекулярні інструменти, запозичені вченими у бактерій, дозволяють точково редагувати геном. Спектр застосувань цієї технології зростає з кожним роком. Винахід використовують для боротьби з спадковими захворюваннями і навіть для створення тварин і рослин з поліпшеними властивостями.

На третьому місці рейтингу були німець Рольф Хьюсген і данець Мортен Мельдаль, які винайшли модульні реакції для швидкого отримання нових речовин, які отримали назву "клік-хімія". У Clarivate Analytics порахували, що досягнення вчених в області синтетичної органічної хімії повинні бути обов'язково відзначені Нобелівською премією.

А от експерти від Inside Science пророкували перемогу ще й американському хіміку Омару Ягхи за металлорганические каркасні структури. Це особливі пористі матеріали, що дозволяють зберігати небезпечні гази, очищати повітря, а також добувати питну воду із сухого повітря або піску.

Минулого року лауреатами Нобелівської премії з хімії стали троє вчених зі США та Британії: дослідник з Каліфорнійського технологічного інституту Френсіс Арнольд, професор Університету Міссурі Джордж Сміт і почесний співробітник лабораторії молекулярної біології в Кембриджі сер Грегорі Вінтер — за винахід способу "направляти еволюцію" і створювати нові ферменти і антитіла. Ці дослідження вже використовуються на практиці у виробництві нових ліків та екологічного палива.

Нобелівська премія по хімії в цифрах і фактах

Після фізики хімія була однією з найважливіших наук для самого Альфреда Нобеля. Винахід динаміту, що принесло йому мільйони, так само як і організація процесу виробництва, вимагали глибоких хімічних знань. Тому хімія стала другою науковою дисципліною, згаданої Нобелем в заповіті.

Нобелівський комітет часто стикається з тим, що один і той же кандидат отримує номінації і з фізики, і хімії, і по медицині. Перший раз ця проблема виникла вже на третій рік існування Нобелівських премій - у 1903-му шведський учений Сванте Арреніус був номінований на премію і з фізики, і хімії. Тому зараз всі три комітету з природничих наук проводять спільні засідання, щоб "розподілити" кандидатів між собою.

Хімія виявилася самої "сімейної" наукою в нобелівському послужному списку. І найуспішнішим нобелівським сімейством стала сім'я Кюрі. Марі Кюрі двічі стала нобелівським лауреатом: перший раз разом з чоловіком П'єром у 1903 р. вона отримала премію з фізики, вдруге — у 1911 р. — з хімії. Старша дочка Марі і П'єра Ірен у 1935 р. отримала Нобелівську премію з хімії разом з чоловіком Фредеріком Жоліо.

Німецький вчений Ганс фон Ейлер-Хельпин став нобелівським лауреатом з хімії у 1929 р., а його син Ульф отримав премію по фізіології і медицині в 1970 р.

Американський біохімік Артур Корнберг став нобелівським лауреатом з фізіології і медицини 1959 р. (хоча з тим же успіхом міг отримати премію і по хімії, враховуючи, що його дослідження стосувалися синтезу ДНК і РНК), а його син Роджер отримав Нобелівську премію з хімії у 2006 р.

За весь час свого існування премія присуджувалася 110 разів. При цьому вісім разів — в 1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940-1942 рр. — академікам не вдавалося знайти гідного кандидата.

23 рази премія була розділена між двома лауреатами і 24 рази — між трьома.

Середній вік лауреатів премії з хімії — 58 років. Наймолодшим серед них є 35-річний француз Фредерік Жоліо, найстаршим — 85-річний американець Джон Фенн.