第五章 諾貝爾化學獎1998年
獲得者：約翰·安東尼·波普
獲獎原因：發展了量子化學中的計算方法
精確的量子化學
人物故事
我隻是個數學家
約翰·波普1925年10月31日出生於英格蘭桑莫塞特郡的一個小鎮，父親經營服裝生意。少年時的波普開始表現出對數學的天賦，理科成績出奇的好，在學校舉行的數學競賽中總能拿第一。後來，他曾經就讀的布裏斯托中學的計算機房就以波普的名字命名。
進入劍橋大學後，波普選擇了數學專業，但是在畢業論文裏為了與眾不同，他寫的卻是關於化學方麵的數學計算問題。1951年波普獲得了數學係的哲學博士學位，此後他一直專注於量子化學的計算問題，取得了很大成就。1960年，波普和全家移民美國，但保留了英國國籍。每當別人談到他對量子化學做出的貢獻，稱讚他是一位傑出的化學家，波普總是說，自己與化學結緣，還是因為他最喜歡的數學，他更傾向於把自己歸類為數學家，而非化學家，但是理論化學家們還是普遍把他當成化學家來看待。
科普解讀
理論化學的分支——量子化學
量子化學是理論化學的一個分支學科，主要是利用量子力學的基本原理和方法來研究化學問題。量子化學的研究範圍包括穩定和不穩定分子的結構、性能及其結構與性能之間的關係，分子與分子之間的相互作用，分子與分子之間的相互碰撞和相互反應等問題。
生物大分子體係的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體係的理論研究具有重要意義。由於量子化學可以在分子、電子水平上對體係進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的複製與突變、藥物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體係進行研究。這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用，甚至可以有目的地修飾酶的結構、設計並合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘，進而調控基因的複製與突變，使之造福於人類；可以根據藥物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。
諾貝爾化學獎1999年
獲得者：亞米德·齊威爾
獲獎原因：用飛秒光譜學對化學反應過渡態的研究
稍縱即逝的飛秒化學
人物故事
思考時間的孩子
亞米德·齊威爾1946年2月26日出生於埃及，是埃及著名的化學家。小時候的齊威爾十分喜歡讀書，為此，父母給他買了很多兒童書籍，在眾多書籍裏，齊威爾最喜歡閱讀科學類書籍，各種神奇的物理、化學、生物知識讓齊威爾大開眼界，仿佛進入一個神奇的童話王國。
在閱讀到關於宇宙的介紹時，齊威爾開始思考時間空間的問題，時間看不到摸不著，長的可以有幾萬年幾億年，短的隻有幾分鍾幾秒鍾，長的還可以無限長，短的也可以無限短。時間的奧秘讓齊威爾苦苦思索，雖然他沒有找到答案，但是這種愛思考的習慣卻影響了他以後的研究。
科普解讀
飛秒激光
飛秒是千萬億分之一秒，時間真是極其短小。飛秒化學是物理化學的一個分支，因為有很多化學反應發生的速度特別快，要研究它們反應過程和機理，就必須在極短的時間內來觀察。
在飛秒化學裏，飛秒激光是一種新發現的奇特激光，又叫做超短激光。飛秒激光是以脈衝形式運轉的激光，持續時間非常短，隻有幾個飛秒，它比利用電子學方法所獲得的最短脈衝要短幾千倍，是人類目前在實驗條件下所能獲得最短脈衝的技術手段。飛秒激光具有非常高的瞬時功率，可達到百萬億瓦，比目前全世界發電總功率還要多出百倍，科學家預測飛秒激光將為下世紀新能源的產生發揮重要作用。飛秒激光還能聚集到比頭發的直徑還要小的空間區域，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數倍。
飛秒激光的出現使人類第一次在原子和電子的層麵上觀察到這一超快運動過程。基於這些科學上的發現，飛秒激光在物理學、生物學、化學控製反應、光通訊等領域中得到了廣泛應用。隨著研究的拓展，飛秒化學已經滲透到許多領域，不僅對分子束而且在表麵化學方麵，如理解和改良催化劑、液體和溶劑方麵、聚合物方麵等都得到應用。另一個重要的應用領域是生命科學方麵。總之，澤韋爾的飛秒光學實驗技術，猶如電視節目通過慢動作來觀看足球精彩鏡頭那樣，他的研究成果可以讓人們通過“慢動作”觀察處於化學反應過程中的原子與分子的轉變狀態，從根本上改變了我們對化學反應過程的認識。
諾貝爾化學獎2000年
獲得者：艾倫·黑格
獲獎原因：發現和發展了導電聚合物
潛力無限的導電塑料
人物故事
偉大的母愛
艾倫·黑格1936年12月22日出生於美國的愛荷華州蘇城，九歲的時候，黑格的父親便去世了。父親去世後，母親帶著全家人搬到了奧馬哈，母親開始獨立撫養黑格和姐姐弟弟們。母親雖然文化程度不高，但是卻知道孩子接受高等教育的重要性，為了不讓孩子失學，同時還要照顧孩子的外公外婆，母親不得不去工作。黑格和其他的孩子也很理解母親，在學校不僅用功讀書，平時還幫助母親做工。
黑格高中畢業的時候，因為成績優異，獲得了上大學的獎學金，這樣母親就不會因為他上大學的學費而多打一份工了。
相濡以沫的妻子
黑格在高中的時候就認識了他的妻子魯斯。當時，他們還是同學少年，魯斯是黑格的初戀，她知道黑格的家庭條件不好，經常給他以幫助，時時鼓勵他。黑格在後來回憶說，我愛我的妻子快50年了，魯斯不僅是我的妻子，更是我最好的朋友。黑格和魯斯生育了兩個兒子，後來也都從事科學研究。獲得諾貝爾獎時，黑格已經是子孫滿堂，他和50年來一直關心支持他的妻子一同分享了這份喜悅。
科普解讀
能導電的塑料
導電塑料是將樹脂和導電物質混合，用塑料的加工方式進行加工的功能型高分子材料，主要應用於電子、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領域。我們通常認為塑料導電性極差，因此被用來製作導線的絕緣外套。但澳大利亞的研究人員發現，當將一層極薄的金屬膜覆蓋至一層塑料層之上，並借助離子束將其混入高分子聚合體表麵，將可以生成一種價格低、強度高、韌性好且可導電的塑料膜。
導體塑料可以應用在許多特殊環境中，攝影膠卷需要的抗靜電物質、計算機顯示器的防電磁輻射罩都會用到導體塑料。而近來研發的一些半導體聚合體甚至可以應用在發光二極管、太陽能電池以及移動電話和迷你電視的顯示屏當中。此外，導電塑料和納米技術的結合，還將對分子電子學的迅速發展起到推動作用。
有關導體聚合體的研究與分子電子學的迅速發展有著密切的聯係。估計將來我們能夠生產出隻包含單個分子的晶體管和其它電子元器件，這將在很大程度上提高計算機的速度，同時減小計算機的體積，因此，有人預言，未來的筆記本電腦可以裝進手表中。
諾貝爾化學獎2001年
獲得者：野依良治
獲獎原因：對手性催化氫化反應的研究
氫化反應的催化專家
人物故事
癡迷化學
野依良治是日本的有機化學家，於1938年9月3日出生於日本兵庫縣蘆屋市，畢業於京都大學。因對不對稱合成的貢獻，他曾獲得2001年的諾貝爾化學獎和沃爾夫獎。1972年，33歲的野依良治在名古屋大學擔任教授至今，並同時擔任名大理學研究科的主任。
野依良治在12歲時開始對化學感興趣的，並立誌研究化學的。他說，上初中時，父親帶他參加一個新產品展示會，一種新開發的，從水、空氣和煤中提煉的黃色尼龍絲引起了野依的極大興趣。野依看後認為，“化學真是太神奇了，能夠從幾乎什麼都沒有產生出那麼多東西來”。
野依良治對化學實驗十分癡迷，有一次，在實驗過程中發生了爆炸，野依良治也身負重傷，脖子被炸傷，縫了好多針，可是沒過幾天，他的傷還沒有痊愈，就又回到了實驗室，他自己說，實驗進度不能耽誤啊。平時工作的野依良治經常會通宵達旦工作，第二天來上班的同事見到他還是精神奕奕。野依良治從周一到周六每天9點到夜裏11點工作，從不間斷。野依自己也說，他把所有的時間都獻給了科學，沒有時間休息。
優秀的教師
野依良治告誡他的學生們，一定要確立好自己的人生目標，他用自己的親身經曆告訴學生們自己在大學時，就已經在思考將來做什麼，什麼是自己最感興趣的，什麼是自己能做的。有學生問道，有一些學生在大學裏能拿到很高的分數，但後來並未獲得成功，請他給予建議。野依良治回答說，搞科學研究光拿高分是不夠的。同時，他對年輕一輩的學子抱有很大信心，鼓勵他們在科學研究的道路上再創奇跡。
科普解讀
催化氫反應
催化氫化反應是指在催化劑的作用下氫分子加成到有機化合物的不飽和基團上的反應。工業上大都使用載體鉑、載體鈀，用活性炭為載體的分別稱為鉑炭和鈀炭。亞鉻酸銅Cu（CrO2）2成本較低，也廣泛用於工業上，其特點是對羰基的催化特別有效，對酯基、酰胺、酰亞胺等也有較高的催化能力，對烯、炔鍵則活性較低，對芳環基本上無活性。
近年來新發展的均相催化劑主要是銠、釕和銥的帶有各種配位基的絡合物，這些絡合物能溶於有機相，故稱為均相催化劑。
催化氫化適用於大規模和連續化生產，在工業上有重要用途。例如，石油裂解氣中的乙炔和丙炔等通過鈀催化部分氫化，可生產高純度的乙烯和丙烯。在油脂工業中將液態油氫化為固態或半固態的脂肪，生產人造奶油或肥皂工業用的硬化油。
諾貝爾化學獎2002年
獲得者：田中耕一
獲獎原因：發展了對生物大分子進行鑒定和結構分析的方法，建立了軟解析電離法對生物大分子進行質譜分析”
揭秘生物大分子
人物故事
小人物震撼日本
田中耕一1959年出生於日本富山縣，他獲得諾貝爾化學獎震驚了日本，因為田中耕一隻是一個普普通通的上班族，甚至連碩士學位也沒有。他的成就，使得一向來迷信隻有象牙塔中的學術界才可挑選和培養人才的日本社會一個巨大的諷刺。
田中耕一1983年從日本東北大學畢業，此後便在京都市島津製作所工作至今，為該公司研發工程師，分析測量事業部生命科學商務中心、生命科學研究所主任。田中耕一的人生經曆十分平凡，所以他獲獎才顯得那麼奇跡。他的母親剛生下他一個月就因病去世，父親難以獨立照顧他，就將還在繈褓中的田中過繼給叔叔叔母，直到他進入大學才知道自己的身世，他感到非常震驚。後來參加工作的田中也與普通上班族無異，從他的薪資待遇來看，可以被歸類為日本企業社會的最底層。
但是，生性努力的田中耕一雖然處在平凡的崗位上，卻懷著極大的熱情埋頭於實驗室的研究工作，把自己的終身大事和名譽升遷統統置之度外。田中也不像那些科學家，發表過很多論文，擁有職稱，跟日本學術界幾乎沒有任何交流。
獲諾貝爾獎後的田中耕一，在一夜間從一個默默無名的小職業研究員躍登成為日本全國爭寵的人物。他就職的公司島津製作所老板特地從出差地趕回國贈送給他數百萬日元的獎勵金，還宣布要將他從主任職位提升到董事級。在提到他研究的成果時，他的回答關鍵詞隻有一個，就是”興趣”。他說 “我從小就喜歡研究。就職後，多次拒絕升職當管理層，也因為要留在研究部門進行研究。今後，我也將繼續研究。我有興趣也喜歡搞研究。”
科普解讀
質譜分析法
田中耕一的成果是和美國科學家約翰·芬恩一起發明了對生物大分子的質譜分析法”，他們兩人將共享2002年諾貝爾化學獎一半的獎金；質譜分析法是化學領域中非常重要的一種分析方法。它通過測定分子質量和相應的離子電荷實現對樣品中分子的分析。
質譜法即用電場和磁場將運動的離子按它們的質荷比分離後進行檢測的方法。測出離子準確質量即可確定離子的化合物組成。分析這些離子可獲得化合物的分子量、化學結構、裂解規律和由單分子分解形成的某些離子間存在的某種相互關係等信息。
生物大分子很大，但它們在我們看來是非常小的，比如人體內運送氧氣的血紅蛋白僅有千億億分之一克，怎麼測定單個生物大分子的質量呢？科學家在傳統的質譜分析法基礎上發明了一種新方法：首先將成團的生物大分子拆成單個的生物大分子，並將其電離，使之懸浮在真空中，然後讓它們在電場的作用下運動。不同質量的分子通過指定距離的時間不同，質量小的分子速度快些，質量大的分子速度慢些，通過測量不同分子通過指定距離的時間，就可計算出分子的質量。
這種方法的難點在於生物大分子比較脆弱，在拆分和電離成團的生物大分子過程中它們的結構和成分很容易被破壞。為此，美國科學家約翰·芬恩與日本科學家田中耕一發明了殊途同歸的兩種方法。約翰·芬恩對成團的生物大分子施加強電場，田中耕一則用激光轟擊成團的生物大分子。這兩種方法都成功地使生物大分子相互完整地分離，同時也被電離。它們的發明奠定了科學家對生物大分子進行進一步分析的基礎。如果說第一項成果解決了“看清”生物大分子“是誰”的問題，那麼第二項成果則解決了“看清”生物大分子“是什麼樣子”的問題。
諾貝爾化學獎2003年
獲得者：彼得·阿格雷
獲獎原因：對細胞膜中的離子通道的研究，發現了水通道
水分子的“專用通道”
人物故事
喜歡安靜思考的孩子
彼得·阿雷格1949年出生於美國明尼蘇達州小城諾斯菲爾德，1974年在巴爾的摩約翰斯·霍普金斯大學醫學院獲醫學博士，現為該學院生物化學教授和醫學教授。2004年來到杜克大學，擔任醫學院副院長。小時候的阿雷格十分聰明，雖然他話很少，但是經常會安靜的閱讀和思考。
阿雷格的父親認為，孩子喜歡思考問題是一個好現象，為此，他給阿雷格買了很多科學類的書籍，培養阿雷格在科學方麵的興趣。到了中學的時候，阿雷格就開始對生物和化學產生濃厚興趣，後來選擇了生物醫學。
科普解讀
水通道蛋白
離子通道是一種細胞膜通道，神經係統和肌肉等方麵的疾病與之有關，它還能產生電信號，在神經係統中傳遞信息。到了1988年，阿格雷分離出了一種膜蛋白質，之後他意識到它就是科學家孜孜以求的水通道。這個重大發現，開啟了細菌、植物和哺乳動物水通道的生物化學、生理學和遺傳學研究之門。
長期以來， 普遍認為細胞內外的水分子是以簡單擴散的方式透過脂雙層膜。後來發現某些細胞在低滲溶液中對水的通透性很高，很難以簡單擴散來解釋。如將紅細胞移入低滲溶液後，很快吸水膨脹而溶血，而水生動物的卵母細胞在低滲溶液不膨脹。因此，人們推測水的跨膜轉運除了簡單擴散外, 還存在某種特殊的機製, 並提出了水通道的概念。
目前在人類細胞中已發現的此類蛋白至少有11種，被命名為水通道蛋白，均具有選擇性的讓水分子通過的特性。在實驗植物擬南芥中已發現35個這類水通道。水孔蛋白是一類膜蛋白，相對分子質量不大。植物細胞的質膜和液泡膜中各有不同的水孔蛋白。根據來自動物的水孔蛋白的研究，這類蛋白質可能是四聚體，每個亞基上各有一個小孔，水分子可以從中穿過。