出品：科普中國
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監製：中國科學院計算機網絡信息中心
今年的諾貝爾獎將自2019年10月7日起在瑞典皇家科學院陸續公布。諾貝爾獎儼然成為了科研界的狂歡，其中將於北京時間10月9日（周三）17:45分公布的「最正統」的諾貝爾化學獎尤甚。
初識諾貝爾獎
諾貝爾獎是根據瑞典著名科學家艾爾費雷·諾貝爾的遺囑設立的，自1901年起開始頒發。最開始只設立了物理、化學、生理和醫學、文學與和平五種。1969年瑞典銀行用諾貝爾的名義捐了一筆款，增設了經濟學獎。值得一提的是，以遺產設立該獎項，發明了硝化甘油炸藥的諾貝爾本人就是一名傑出的化學家。
諾貝爾化學獎不「化學」
根據維基百科列出的1900年以來諾貝爾化學獎的名單，統計發現，其中有17次諾貝爾化學獎頒給了生物學方面的成就。比如2017年的諾貝爾化學獎頒給了在冷凍電子顯微鏡術領域做出巨大貢獻的三位生物物理學家。2018年的諾貝爾化學獎頒給了在「進化控制」方面做出重要貢獻的三位生物學家。因此諾貝爾化學獎曾被不少科學家戲謔稱為「諾貝爾理科綜合獎」。
△ 2017年和2018年諾貝爾化學獎獲得者（圖片來源：https://www.nobelprize.org，作者有改動）
諾貝爾化學獎跨越學科範圍廣，21世紀以後，諾貝爾化學獎共授予46人平均年齡為67歲（20世紀諾貝爾化學獎獲得者的平均年齡僅55歲），這說明諾貝爾獎委員會對重大科研突破的認可時間呈現延長趨勢，與此同時也越發加大了諾貝爾化學獎的預測難度。
諾貝爾化學獎難預測，但還是有跡可循
雖然諾貝爾化學獎可以說是最難預測的諾獎，但是縱觀歷年來的經驗和獲獎名單，發現其實也是有跡可尋的。首先，我們來了解一下化學界的學術領域，化學界的學術領域主要是：有機化學，無機化學，分析化學，生物化學，物理化學，理論化學。
1.隔年領域不重複。現任化學獎委員會主席Gustafsson曾說過，連續兩年相近領域獲獎的可能性很低。但是這曾在2008和2009年，2017年和2018年被生物化學打破，這說明生物化學領域近年來是諾貝爾化學獎的熱門領域。
△ 諾貝爾化學獎頒發領域近10年回顧（圖片來源：作者自製）
2.有機化學的周期律和概率統計。經驗表明，分析化學與理論化學獲獎的間隔比較長，物理化學與無機化學領域則很少獲獎，有機化學的獲獎周期在4年左右。距今最近的一次有機領域諾貝爾化學獎在2016年被授予「分子機器」的貢獻者，以這一條來看，今年有機化學領域獲獎可能性還是比較高的。
3.諾貝爾委員會成員研究背景。大家都知道，評委最熱衷將自己研究領域中的佼佼者推到獲獎的寶座上來，諾貝爾獎也不例外。對比去年，今年的諾貝爾委員成員發生了新變化，新上任的Peter Somfai教授取代Sara Snogerup Linse教授（物理化學）成為了委員會新的一員。今年委員會成員與其研究領域分別是Claes Gustafsson（主席，醫學/生物化學）、Gunnar von Heijne（理論化學）、Peter Brzezinski（生物化學）、Olof Ramstrom（有機化學）、Johan Aqvist（理論化學）、Peter Somfai（有機化學），這進一步暗示了今年化學獎花落有機化學、理論化學的概率將增加。
4.諾獎風向標。往往諾貝爾獎得主都會實現其他獎項的大豐收，比如湯森路透的引文桂冠獎(2002至今，已預測出46位諾獎得主）。
基於上述，我們給出了今年諾貝爾化學獎的一些預測，僅供參考。
2019年諾貝爾化學獎，誰會有戲？
預測1：金屬有機框架材料研究—Omar M.Yaghi
理由：金屬有機框架材料開拓者和奠基人。
Omar M. Yaghi，曾於2010年獲得湯森路透引文桂冠獎，2009年曾獲美國化學協會材料化學獎章等，美國加州大學伯克利分校James和Neeltje Tretter講席教授、勞倫斯伯克利國家實驗室材料科學部主任。目前擔任《美國化學會志》（Journal of American Chemical Society）副主編。
金屬有機框架材料（MOFs）具有三維孔狀結構，可以表現出高孔隙佔有率、低密度、大表面積比、內部孔道規則和拓撲多樣、可裁剪等特性。這些前所未有的特性使金屬有機框架材料備受矚目，被認為可以廣泛應用於氣體儲存、分離、催化和化學傳感等領域。
Yaghi教授是MOFs和共價有機框架（COFs）等領域的開拓者和奠基人。他在功能多孔材料的合成，及其儲能、環保等領域的應用進行了深入系統的研究，並取得了傑出的研究成果，共發表270多篇學術論文，其中29篇發表在Science 和Nature雜誌上，論文被引137,000餘次，其H index（143）在世界化學家中排名第2位。2006年，Yaghi教授被大眾科學雜誌評為「美國十大傑出科學家」。
△ Omar M.Yaghi教授（圖片來源：bing.com/images）
預測2：新能源電池研究—Michael Gratzel
理由：將光伏領域從二極體的光吸收原理推向了分子水平，染料敏化太陽能電池之父；首創連續沉積法製備鈣鈦礦薄膜工藝。
Michael Gratzel是瑞士材料科學家和化學家，是瑞士EPFL光子與界面實驗室教授。Grtzel開創了分子光伏新領域，率先構思和實現了基於染料光捕獲劑的介觀光伏系統，也被稱為「Grtzel電池」。
同時，Grtzel也在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的發展中也發揮了關鍵作用，PSCs的迅速崛起引起了廣泛的研究興趣。Michael Grtzel首創兩步連續沉積法製備鈣鈦礦薄膜的新工藝，基於該工藝的鈣鈦礦太陽能電池獲得14.6%的Newport認證效率，這是全球第一個得到權威認證的鈣鈦礦太陽能電池效率。在過去十年中，Michael Grtzel累計發表400餘篇PSCs研究成果，其中引用次數超過1000次的有7篇，H指數為249，目前小組保持的效率記錄為23.25%。Grtzel也是太陽能燃料領域的領導者，這是提供可儲存、可再生能源的關鍵技術。
△ 鈣鈦礦電池有望實現建築一體化(圖片來源: https://www.freepik.com)
預測3：鋰電池研究—John B. Goodenough
理由：鋰電池之父，使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩定，從而實現商業化，同時開啟了電子設備便攜化進程。
鋰電池作為最主要的可攜式能量源，影響著我們生活的方方面面。如果沒有鋰電池，就不會有如今的可攜式穿戴設備。鋰電池產業已經接近年產幾十億美元，為人類的日常活動提供動力。鋰電池還曾和電晶體一起被視作電子工業中最偉大的發明，而電晶體的發明人巴丁已經榮獲諾貝爾獎。
John B. Goodenough目前為美國德州大學奧斯汀分校，機械工程系教授，97歲高齡，著名固體物理學家，是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發明人，鋰離子電池的奠基人之一，通過研究化學、結構以及固體電子/離子性質之間的關係來設計新材料解決材料科學問題。索尼在1991年採用Goodenough理論後製作出了世界上第一款商用鋰電池，從此手機、照相機、手持攝像機乃至電動汽車等領域各自步入了可攜式新能源時代。
△ John B. Goodenough教授（圖片來源：bing.com/images）
諾貝爾化學獎作為化學科學的最高榮耀，它像一顆明珠，吸引著眾多化學家去攀登化學科學的高峰。事實上，上述每位大師的研究都對人類世界做出了卓越的貢獻，改變了我們的生活。還有一些可能獲獎的項目在這裡並未提及，如生物化學、納米材料、有機加成反應等。此次Goodenough老爺子能否喜提諾貝爾化學獎，刷新諾獎的年齡記錄，就讓我們十月九號拭目以待吧！
參考文獻：
1.Angewandte Chemie 41/2019: Nobel Chemistry,Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58 (41).
2.Wei D，Ma FS，Yuan HB. IonMigration inhibition by the cation–π Interaction in perovskite materials for efficient and stable perovskite solar cells.Advanced Function Material, DOI: 10.1002/adma.201707583.
3. https://xw.qq.com/cmsid/20190924A0NBLC/20190924A0NBLC00
4. http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/9/430895.shtm