北京时间10月2日至4日，2023年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖、化学奖陆续揭晓。8位科学家，领走了今年诺贝尔奖的3个自然科学类奖项。从为mRNA疫苗快速研发奠定基础，到打开通往电子世界的大门，再到为纳米技术增添色彩，他们的研究让人类在探索未知的道路上又进一步。
研究成果比新冠大流行早了15年
【资料图】
北京时间10月2日，2023年诺贝尔生理学或医学奖正式公布，获奖者为卡塔琳·考里科、德鲁·韦斯曼。诺贝尔奖官网这样描述他们的贡献：因为他们在核苷酸碱基修饰方面的发现，使得开发出针对COVID-19的有效mRNA疫苗成为可能。
mRNA被称为“信使核糖核酸”，20世纪80年代，人们研究出了在没有细胞培养的情况下产生mRNA的有效方法，这一研究也加速了分子生物学在几个领域的应用的发展，将mRNA技术用于疫苗和治疗的想法也随之出现。
但是困难阻碍也非常明显，其中之一是mRNA非常不稳定，另一个是mRNA可以引起强烈的炎症反应。
不过，这些困难并没有阻止生物化学家卡塔琳·考里科的研究。20世纪90年代初，在宾夕法尼亚大学担任助理教授的她认识了一位新同事——免疫学家德鲁·韦斯曼。德鲁·韦斯曼对树突状细胞感兴趣，树突状细胞在免疫监视和激活疫苗诱导的免疫反应中具有重要功能。在新想法的推动下，两位科学家很快开始了富有成效的合作，重点研究不同RNA类型如何与免疫系统相互作用。
2005年，他们发表了一篇具有里程碑意义的论文，解决了这些问题。这些开创性的研究成果比新冠大流行早了15年。
打开通往电子世界的大门
北京时间10月3日，据诺贝尔奖官方网站公布，2023年诺贝尔物理学奖颁发给皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·吕利耶，以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。
阿秒，也叫作“阿托秒”。1阿秒为10的负18次方秒，或1/1000飞秒。阿秒这种时间尺度，用来描述电子在原子内部运动的情况。而阿秒物理学，就是研究在超短时间尺度内，所产生的一切现象。
安妮·吕利耶是第五位女性物理学奖得主，她带领团队产生了170阿秒脉宽的脉冲激光，打破了世界纪录。她是最早通过实验证明高次谐波产生的人之一，其研究主要围绕气体中的高次谐波产生及其应用，涉及阿秒光源的开发和优化。
2001年，皮埃尔·阿戈斯蒂尼的实验成功地产生了一系列连续的光脉冲，每个光脉冲仅持续250阿秒。他的实验制造出的光脉冲比飞秒更短，是第一批做到这一点的科学家之一。
费伦茨·克劳斯及其团队对飞秒脉冲波形进行控制，由此产生可重复的阿秒脉冲，从而建立阿秒测量技术，是当今实验阿秒物理的技术基础。如今克劳斯和他的团队正在使用飞秒激光技术，作为阿秒测量技术的基础，进一步开发生物医学应用的红外光谱，用于检测人类的健康和早期疾病筛查。
“我们现在可以打开通往电子世界的大门了。阿秒物理学，使我们有机会了解电子支配的机制。下一步将是如何应用它们。”诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔森说。
为纳米技术增添色彩
北京时间10月4日，诺贝尔奖官方网站公布，2023年诺贝尔化学奖颁发给蒙吉·巴文迪、路易斯·布鲁斯和阿列克谢·叶基莫夫，以表彰他们“发现和合成量子点”。
据诺贝尔奖官方网站介绍，量子点是一种通常仅由几千个原子组成的晶体，就大小而言，它与足球的比例就相当于足球与地球的比例。“量子点具有许多令人着迷且不寻常的特性。重要的是，它们因为大小不一而具有不同的颜色。”诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特说。
阿列克谢·叶基莫夫运用光学方法来检查彩色玻璃，经过实验他发现，不同尺寸的玻璃样品吸收光的情况不同：颗粒越小，吸收的光越蓝。他很快意识到，自己观察到了与尺寸相关的量子效应。
1981年，叶基莫夫在苏联的科学期刊上发表了这一发现，这是科学家首次成功制造出量子点。
但当时，路易斯·布鲁斯并不知道这一发现。1983年，他首次在溶液中发现了自由漂浮的粒子具备尺寸依赖性的量子效应。和叶基莫夫一样，他发现硫化镉的颗粒越小，吸收的光越蓝。
为什么物质的吸光度偏向蓝色这一发现很重要?因为研究人员可以根据这一发现开发全新的材料。
然而，研究人员当时还无法制造出尺寸大致相同的量子点。这正是蒙吉·巴文迪要解决的问题。1993年，他和研究团队取得了重大突破，制造出了特定尺寸的纳米晶体。这种纳米晶体几乎是完美的，能够产生独特的量子效应。
30年后的今天，量子点已成为纳米技术的重要工具，并出现在商业产品中。研究人员认为，量子点还有更大的潜力：未来，量子点可用于柔性电子产品、微型传感器、更纤薄的太阳能电池以及加密量子通信等。
