10月5日下午，2022年诺贝尔化学奖揭晓，凭借对“点击化学和生物正交化学”方面所做出的贡献，卡罗琳·露丝·贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)、摩顿·梅尔达尔(Morten Meldal)和卡尔·巴里·夏普莱斯(K. Barry Sharpless)共同分享了今年的诺贝尔奖。此次诺奖的成果，在某种程度上让有机化学反应可以在生命体系中进行，高效开拓出更多交叉领域，让困难的化学反应变得容易，成就了化学领域的新突破。而这样的突破，每年都在发生。

自1901年诺贝尔化学奖首次发布，越来越多为世界做出巨大贡献的杰出人物走进大众视野，截至2022年，诺贝尔化学奖共颁奖114次，有191位获奖者，他们既是化学领域的奇迹缔造者，也是突破时代发展的引领者。

（下表为近十年以来诺贝尔化学奖得主及其成果。）

纵观十年来诺奖得主的研究成果，不难看出诺贝尔化学奖的颁发大体反映了20 世纪化学发展的历程，研究成果主要从结构化学、化学反应规律和机理、化学元素、有机化合物的合成、新的化学研究手段的发明等领域做突破，多角度、全方位的推动了化学领域的发展。

一、造福人类的新发现

据统计，诺贝尔化学奖多次颁发给了发现新物质的杰出科学家，这些新物质的发现不仅为很多化学研究打开了新的突破口，而且很大程度上在生物和生命科学等领域发挥了重要作用。

01 细胞如何感知周遭环境？

细胞是生物体基本的结构和功能单位，对细胞的研究一直是化学家们和生物学家们不断探索的方向。2012年诺贝尔化学奖便授予了在“G蛋白偶联受体”方面做出突破性贡献的美国杜克大学的罗伯特·莱夫科维茨教授和斯坦福大学的布莱恩·克比尔卡教授。这项新发现不仅解开了细胞如何感知周遭环境这一未解之谜，更是对理解细胞表面的“聪明受体”至关重要。

在这之前，科学家对细胞感知周围环境的机制并不了解，仅仅是怀疑在细胞表面存在某种激素接收器，而G蛋白偶联受体（这是一大类膜蛋白受体的统称）的发现使人们开始逐渐了解该受体的工作机制。直至今天，大约一半的药物都是通过G蛋白偶联受体发挥药效的，可以真切地感受到这项成果和我们生活息息相关，同时对除化学以外的其他学科也影响深远。

02 是什么在修复人类的DNA?

除了细胞外，基因支配着生物的基本构造与性能，基于前人的研究积累，2015年瑞典、美国、土耳其三位科学家托马斯·林达尔、保罗·莫德里奇、阿齐兹·桑贾尔因从分子水平上揭示了细胞如何修复损伤的DNA以及保护遗传信息被授予诺贝尔化学奖。这个机制的发现为对癌症的研究提供了新思路，许多类型的癌症就要归结于这些机制的失灵，若全部机制都完好，就很难产生新的错误，癌症就不容易发展，许多癌症药物都是以破坏癌细胞残存修复机制为目标的。因此，这项研究不仅为我们了解活体细胞如何工作提供了最基本的认识，而且有助于很多实际应用如新癌症疗法的开发，为医学领域带来了突破性的价值。

03 CRISPR-Cas9基因剪刀

关于基因的研究从未止步，2022年，基于前人的研究，法国的埃曼纽尔·卡彭蒂耶和美国的詹妮弗·杜德纳因在基因编辑技术方面做出巨大贡献而被授予诺贝尔化学奖。她们发明了CRISPR-Cas9基因编辑技术。CRISPR-Cas9作为一种比较精准而高效的基因剪刀在各个领域，如生物、医学、农业、化学等方面有着广泛的用武之地。这种基因剪刀可以用来删除、添加、激活或抑制其他生物体的目标基因，包括人、老鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母、线虫和农作物细胞内的基因，因此，它是一种用途极为广泛的生物技术。

这项成果可以以极高的精度改变动物、植物和微生物的DNA，对生命科学研究产生了突破性影响，有助于研发新的癌症疗法，并可能使治愈遗传性疾病成为现实，这不仅仅是基础科学的变革，更为很多创新性成果的产生奠定了基础。

二、超越化学的极限

除了那些造福人类的新发现外，诺贝尔化学奖也很青睐那些突破化学极限的研究，这些研究不仅加快了化学领域的发展，更融合物理学等多个领域，加速了世界科学水平的提高。

01 化学反应发生的速度堪比光速？

如何让化学反应发生的速度堪比光速呢？2013年诺贝尔化学奖获奖者——犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔给出了答案。在理论方法发展和计算机技术不断进步的推动下，三位科学家在开发多尺度复杂化学系统模型方面做出了巨大贡献，他们让经典物理学与迥然不同的量子物理学在化学研究中“并肩作战”，至此，传统的化学反应走上了信息化的快车道，也宣告了化学家在使用计算机定量地研究物质结构和运动规律方面取得了重要进展。

02 光学显微成像技术的极限

在化学领域，除了化学反应本身，科学家们还会不断精进化学设备。2014年诺贝尔化学奖得主为美国科学家埃里克·白兹格，美国科学家威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔和德国科学家斯特凡·W·赫尔，他们在超分辨率荧光显微技术领域取得了非凡成就。

显微技术可谓是化学领域必不可少的技术，光学显微成像的分辨率更是直接影响着化学实验研究的成败，而此前光学显微成像技术的最高分辨率一直无法超过光波波长的一半，但是借助荧光分子的帮助，这三位科学家开创性的贡献使得光学显微成像技术的极限拓展到了纳米尺度。基于这项成果，科学家们得以从微小的分子细节来研究活细胞，也推动了人类更好的从分子水平理解生命科学中的现象与机理。

03 如何彻底改变分子结构？

得益于光学显微成像技术的发展，科学家们能够更好地观察分子结构。2021年，来自美国的科学家戴维·麦克米伦和德国科学家本亚明·利斯特因在不对称有机催化方面做出了突出贡献而获得诺贝尔化学奖。

对于化学分子构建这门困难且迷人的艺术，很多化学家们趋之若鹜，但如何高效快速便捷地构建分子是众多科学家一直探索的难题，戴维·麦克米伦和本亚明·利斯经过不断的探索，终于发展了一种绿色高效的催化剂去构建化学分子。这对药物研究以及精细化学品产生了巨大影响，极大地造福了人类。

三、跨领域技术的革新

技术是发展的关键，技术的革新是时代不断进步的动力，诺贝尔化学奖多次在技术革新方面颁发奖项，很多实用又高效的新技术、新发明涌现出来，被授予了这项最高荣誉。

01 世界上最小的机器

2016年的诺贝尔化学奖得主是来自法国的让-皮埃尔·索维奇、英国的弗雷泽·斯托达特和荷兰的伯纳德·费林加，他们在分子机器设计与合成领域做出了巨大贡献。三位科学家对分子的可控运动进行了优化，发展了世界上最小的机器，它可以是一台微型起重机、人工肌肉和袖珍电动机，当增加能量时，分子能执行任务。

这项成果成功开启了分子机器的时代，为化学领域的微型化技术发展带来了突破性的变革。目前，这项成果应用于分子马达、纳米火箭、分子穿梭机、纳米马达、分子行走装置、微米火箭、分子泵和分子流水线等。以上这些成果都意味着“分子建筑师”发明的分子部件已经成熟到了可以应用的阶段。未来、分子机器还将在新材料、传感器及储能系统等多个领域得到广泛应用。

02 冷冻电镜革命

基于前人的研究，2017年，诺贝尔化学奖得主阿希姆·弗兰克、理查德·亨德森、以及雅克·杜博歇在冷冻电子显微镜方面做出卓越贡献，他们将冷冻电子显微镜技术简化，并将其应用在生物分子成像方向，将那些以前无法看见的生物变化过程实现可视化。

这项成果不仅帮助我们更方便地研究生物分子的结构，而且对于认识生命现象、开发新的药物等方面的意义都是不言而喻的。它对我们从化学角度了解生命以及研发药物带来决定性的影响，将生物化学领域推进了新时代。

03 驯服进化的力量

冷冻电镜革命后，2018年诺贝尔化学奖颁发给弗朗西丝·阿诺德、乔治·史密斯和格雷戈里·温特爵士，奖励他们研发出控制进化过程的方法、并利用这些方法造福人类。通过定向进化制造的酶可用于生产各类产品，包括生物燃料、药品等等。利用噬菌体展示技术生产的抗体能够对抗自体免疫疾病，在有些情况下甚至能治愈转移性癌症。

该诺奖成果的方法已经得到全球广泛应用，使化学界发生了革命性变化，并通过定向进化技术促进了新药的研发，它让化学工业变得更加绿色环保，帮助产生新的物质，生产数量可观的生物燃料，消除疾病，拯救生命，为人类社会创造了很大福祉。

04 可再充电的世界

除了生物化学领域，物理与化学的交叉领域也是科学家们不断探索的重点。2019年的诺贝尔化学奖便授予了在锂离子电池研发领域作出杰出贡献的美国科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰。他们发明的轻便可携带电池开启了电子设备便携化进程。如今，这种重量轻、可充电且功能强大的电池，被用于手机、笔记本电脑、电动汽车等各个领域。

结语

化学的世界千变万化，精彩纷呈。小到原子、大到宇宙，化学反应时刻发生着，物质的结构时刻变化着。在时间的尘埃里，科学家们不断探寻着万千变化中的精华，用严谨的思维，碰撞出珍贵的灵感，推动着人类世界文明不断向前。无论是新物质的发现，还是技术的革新，科学家们从未停下探索的脚步，近十年的诺贝尔化学奖成果，不止为化学领域带来了突飞猛进的革新，更是一个未来的缩影，助力着时代高速发展。