21世紀諾貝爾化學獎2001-2021 (電子書)

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具体描述

化學獎看起來越來越像生醫獎,又有什麼不可?
從塑料的發展,到尼龍、防水衣服,
再到液晶顯示器,甚至新冠疫苗的研發
生活上的應用無所不在,能領悟其中奧妙的諾貝爾化學。

  每個世代的得獎者皆有其特色,反映著近代化學的歷史和演進。
  進入21世紀之後的諾貝爾化學得主,
  女性表現的越發出色,並與物理學、生物學進行大融通。
  他們以先驅角色,引領科學不斷朝向知識的邊界前進。

  ◎本世紀諾貝爾化學獎的二、三事
  •諾貝爾化學獎近來多頒給生物學家,這是怎麼回事?
  •回應本世紀能源減碳重大課題,2019年化學獎肯定了新型電池的研究。
  •第一個獲批轉的mRNA疫苗,背後竟是化工製程和生命知識的結合。
  •研究水母為何發光,卻開創了疾病治療的新頁!
  ‧諾貝爾化學獎史上7名女性得主中,21世紀就佔了4名!
  ‧2014年光學解析度大突破,顯微鏡成為顯「奈」鏡了。

  每年10月諾貝爾獎頒布,總在媒體和學界引來話題,從獲獎人的國家、背景、學術經歷和奮鬥歷程,到得獎感言和頒獎花絮,誠然是全球學界每年最大的盛事,因為它代表得主在科學成就的巔峰,也能展現出科學發展的最新趨勢。

  《21世紀諾貝爾化學獎2001-2022》集結《科學月刊》每年在諾貝爾獎得主公布後,邀請國內同領域的專家,分析該年各個得主生平事蹟和得獎領域,以深入淺出的文字和說明,讓讀者瞭解化學研究的最新景況,前瞻地引導讀者思考科學的前景。

  在最近的過去,諾貝爾化學獎有時表彰了科學家在化學方面的影響,但更多時候是表其彰對生命科學的影響。這些反映一個現實:化學獎越來越移向生命科學領域。事實上,本來,生命科學的研究就一直是化學家著迷的問題。而化學也可以被視為物理學的一個分支,因為它是對物質的研究,分析其結構、性質和變化,以瞭解它們在化學反應中發生了什麼事。這都促成了物理、化學與生物學的大融通。

  其中一例是2019年諾貝爾化學獎由化學家惠廷翰(M. Stanley Whittingham)、吉野彰(Akira Yoshino)和固態物理學家古迪納夫(John B . Goodenough)三位獲獎,得獎原因是「對鋰離子電池發展」的重大貢獻,如今電池發展是本世紀能源減碳重大課題。因此化學在一個全科大學出現在大部分的科技領域,包括工、農、醫、生命科學院。

  另一例是2018諾貝爾化學獎―—化學中的演化與革命。Caltech化學系的阿諾德(Frances Arnold)反向利用生物演化的概念,開發叫做定向演化的化學催化劑。在定向演化中,阿諾德在實驗室中提供了一個新方式,鼓勵酶的演化來催化商業上有用的反應。

  此外實驗技術的突破,也為研究帶來很大的進步。例如2008年GFT(讓水母發出綠色螢光的物質)的發現,廣泛被運用在生物、生技與醫學領域,讓科學家能藉由螢光標定,更瞭解生物體或細胞內生命的運作,有讓我們對疾病的產生跟治療有更進一步的認識。而2020年得主道納與夏彭提耶,研究細菌的CRISPR/Cas系統,研發出一種簡單的基因編輯方法,將可望應用於許多領域。

  另外值得一提的是,為本書撰稿的台灣化學家中,有許多師出諾貝爾獎大師門下,能一窺得獎者或特立獨行的研究風格,或平易近人的為人處事一面,更神遊於他們治學的風範和精神。

名人推薦

  曾耀寰(科學月刊社理事長、中研院物理所副技師)

  累積2001年2021年的諾貝爾經濟科學獎,年份加倍、超值的內容,宴饗大眾,值得購買珍藏。

  導讀:牟中原(台大化學系名譽教授)
  諾貝爾獎是一個引導年輕人願景的方式。那願景可能是幼稚的,但很重要。讓年輕人將科學當作樂趣,為他們帶來理解的喜悅。諾貝爾發明了一個夢想機器:一種改變慶祝方式的方法,激勵年輕人做到的比他們夢想的更多,引領了一些最優秀年輕科學家。

  推薦文:寒波(盲眼的尼安德塔石器匠部落主、泛科學專欄作者)
  就算不是研究科學的讀者,閱讀諾貝爾獎的介紹,以及厲害科學家的故事,想必也能滿載而歸。
探索化学的边界:2001-2021 诺贝尔化学奖获奖成果精览 本书以严谨的学术态度和生动的叙事笔触,全面回顾并深入剖析了自2001年至2021年间,诺贝尔化学奖所表彰的二十一项重大科学突破及其背后的研究历程。它不仅仅是一部获奖成果的汇编,更是一部浓缩的、关于当代化学前沿探索的史诗。 第一部分:物质的精确操控与结构解析(2001-2010) 本部分聚焦于新世纪第一个十年的关键进展,这些成就极大地拓展了我们对分子结构、催化反应以及生命化学过程的理解和干预能力。 2001年:有机催化与不对称合成的里程碑 诺奖授予了在有机小分子催化领域做出开创性贡献的科学家。本章详细阐述了手性化合物在生命科学中的至关重要性,以及传统金属催化所面临的局限性。我们将深入探讨有机小分子作为催化剂的原理,特别是它们如何在温和条件下实现高选择性的不对称合成。内容涵盖了从理论模型建立到实际药物分子合成中的应用,清晰勾勒出该领域如何从边缘走向核心。 2002年:溶液中复杂系统的随机性与动力学 本年度的奖项表彰了对化学平衡和反应动力学理论的深刻洞察。本章将介绍非线性动力学在化学反应中的体现,如振荡反应的发现与机制解析。通过对具体模型的分析,读者将理解为什么看似简单的化学反应体系,却能展现出复杂、周期性或混沌的行为,以及这些发现如何影响我们对自组织现象的认知。 2003年:固态核磁共振的新篇章 在结构生物学领域,X射线晶体学长期占据主导地位。2003年的获奖工作则聚焦于对那些无法结晶的复杂生物大分子(如膜蛋白)的结构解析。本章详细解释了固体核磁共振(Solid-State NMR)技术如何克服样品限制,实现对蛋白质、细胞膜复合体等复杂体系原子级分辨率的结构测定。我们将探讨从样品制备(如掺杂、标记)到数据采集和结构重建的关键技术创新。 2004年:泛素化——生命的“垃圾处理系统”与调节机制 本年度的奖项揭示了细胞内蛋白质降解的关键分子机制——泛素化系统。本章将详细描绘这一“贴标签”过程的精妙之处:E1、E2、E3酶的级联反应如何精确识别目标蛋白,并附着上由七个泛素分子组成的“标签”。同时,深入分析了泛素化在细胞周期调控、DNA修复和免疫应答等生命活动中的核心作用。 2005年:烯烃复分解反应的革命 烯烃复分解(Olefin Metathesis)是构建碳碳双键的强大工具,其突破性在于实现了“分子间的重新排列”。本章重点介绍开创性的钌、钼催化剂体系的开发,特别是Grubbs和Schrock催化剂的结构特点及其对反应条件的耐受性。我们将通过实例展示如何利用环状烯烃复分解(RCM)和交叉复分解(CM)合成复杂的天然产物和新型聚合物材料。 2006年:DNA修复机制的分子基础 遗传物质的完整性是生命延续的基石。2006年的诺奖工作聚焦于细胞如何识别和修复受损的DNA。本章将区分不同的修复通路,如核苷酸切除修复(NER)和错配修复(MMR),并着重阐述了关键酶如MutS、DNA聚合酶在确保遗传信息准确无误传递中的精确分工。 2007年:蛋白质与基因的电镜革命 冷冻电子显微镜(Cryo-EM)的成熟极大地改变了生物大分子结构生物学。本章追溯了从早期概念到高分辨率三维重建的漫长技术发展历程。我们将详细解析冷冻技术如何稳定生物样品,以及如何通过数百万张二维图像的计算重建,获得蛋白质复合体、病毒颗粒乃至细胞器分子机器的接近原子尺度的动态结构图像。 2008年:绿色化学的催化飞跃——钯催化交叉偶联反应的巩固与应用 该奖项是对早期工作(2010年颁发)的进一步肯定,聚焦于有机合成中构建碳-碳键最强大、最高效的工具之一。本章着重讲解Suzuki、Heck和Negishi等反应体系在工业界和新药研发中的广泛应用,分析钯催化剂的氧化加成、插入和还原消除的催化循环,以及它们如何实现对复杂骨架的精准构建。 2009年:核糖体的结构与功能——生命蛋白质合成的机器 蛋白质是生命活动的主体,而核糖体是合成蛋白质的细胞机器。2009年的工作通过高分辨率晶体学和生物物理手段,精确描绘了核糖体的复杂三维结构。本章将解析核糖体如何读取信使RNA(mRNA)的遗传密码,以及tRNA如何将氨基酸精确运送到肽链的生长点,揭示了生命最核心的翻译过程的分子机制。 2010年:催化与不对称催化——对高效、环境友好合成的贡献 本年度的奖项表彰了在过渡金属催化和不对称有机催化领域具有里程碑意义的工作。本章深入探讨了如何设计手性配体,以引导催化剂对前体分子进行选择性的转化,特别是在氢化反应和碳-碳键形成反应中,如何实现单一对映体的获得,这对制药工业具有不可替代的价值。 第二部分:生物系统的解析与物质的仿生设计(2011-2021) 接下来的十年,化学奖项的焦点转向了更精细的分子机器的解析、复杂生物系统的调控,以及对自然界机制的仿生应用。 2011年:非晶态固体中的动力学转变 本年度的奖项关注于我们日常生活中无处不在却又难以捉摸的物质形态——玻璃。本章将解释玻璃是如何从液态冷却到玻璃态的过渡过程,以及其独特的“慢动力学”行为。内容将涉及格子振动理论、自由体积概念,以及玻璃转变温度对材料性能(如药物的稳定性)的影响。 2012年:G蛋白偶联受体(GPCRs)的解析 GPCRs是最大的膜蛋白家族,是人体内约三分之一药物作用的目标。本章将介绍科学家如何运用结构生物学(特别是Cryo-EM和X射线晶体学)解析这些复杂受体在激活和失活状态下的结构变化,以及激素、神经递质如何与它们结合并引发细胞内信号的传递。 2013年:酶的定向进化 与传统基于理性设计的酶工程不同,2013年的工作确立了通过模拟自然选择压力来优化酶性能的方法论。本章将详细阐述随机诱变、高通量筛选与迭代筛选的完整流程,展示如何“进化”出具有更高催化活性、更广底物范围或更好稳定性的工业用酶。 2014年:黄蜂毒液与抗生素——新型抗生素的发现 本年度的奖项表彰了对天然产物化学的深刻理解及其在药物开发中的应用。本章将聚焦于从自然界(如微生物或昆虫分泌物)中分离和鉴定具有新型作用机制的活性分子,特别是如何克服耐药性挑战,设计出新型的抗感染药物。 2015年:DNA纳米技术——分子尺度的自组装 该奖项肯定了DNA不仅是遗传信息的载体,也是一种卓越的自组装材料。本章将介绍DNA折纸术(DNA Origami)的原理,即通过设计寡核苷酸链的精确配对,构建出复杂的二维和三维纳米结构,这些结构可用于药物递送载体或分子电子器件。 2016年:细胞内物质运输的分子马达 细胞内部是一个高度组织化的空间,物质的跨膜和长距离运输依赖于分子马达。本章将深入解析肌球蛋白、驱动蛋白和动力蛋白等分子机器的工作机制,它们如何将ATP水解的化学能转化为定向的机械运动,驱动囊泡、细胞器乃至染色体的移动。 2017年:冷冻电镜对生命复杂结构的解析 该奖项进一步巩固了Cryo-EM的技术地位,表彰了其在解析生物大分子复合物结构方面的突破。本章将聚焦于该技术如何揭示细胞机器(如光合作用复合体、剪接体)在执行功能时的动态构象变化,为理解生命过程提供了前所未有的视觉证据。 2018年:进化驱动的酶学——噬菌体展示技术的完善 本年度的奖项进一步深化了对定向进化的理解。本章将侧重于噬菌体展示(Phage Display)技术,该技术能够将数百万种蛋白质变体展示在噬菌体表面,从而实现对特定靶点(如抗原或受体)的高效筛选,极大地加速了抗体药物的发现。 2019年:锂离子电池的开发与对可持续能源的贡献 本世纪最具影响力的技术之一——锂离子电池——的研发历程是本章的主题。我们将追溯从早期材料探索到最终商业化的关键技术节点,包括正负极材料的选择(如层状氧化物、磷酸铁锂等)、电解质的设计,以及如何平衡能量密度、功率密度和循环寿命。 2020年:基因组的“剪刀”——CRISPR/Cas9基因编辑系统的开创 这是当代生物医学领域最具革命性的技术之一。本章将详细阐述Cas9核酸内切酶如何在引导RNA(gRNA)的引导下,对基因组的特定位点进行精确的切割和修饰,分析其在基础研究、疾病模型建立和潜在的基因治疗中的巨大潜力与伦理考量。 2021年:不对称有机催化——手性分子的精确构建 继2010年之后,对有机催化的贡献再次获得认可。本章将侧重于有机小分子催化剂,特别是利用氢键、胺基催化等机制,实现对前所未有的化学转化的精细控制,展示了化学家如何通过精巧的分子设计,实现对药物分子和复杂天然产物的高效、可持续合成。 本书旨在为化学专业人士、生命科学家以及对当代科学进展感兴趣的读者,提供一个清晰、深刻且极具启发性的知识框架,领略过去二十年化学家们如何不断挑战认知极限,塑造我们对物质世界的理解和利用方式。

著者信息

作者簡介

科學月刊


  《科學月刊》(Science Monthly)是台灣本土科普領域的代表性刊物,代表好幾個世代的台灣科學家和理工知識分子回饋社會的心意,所形成的科學沙龍風貌以及在中學科學教育和科學政策上所造成的影響,都是《科學月刊》在台灣科學社群發展以及文化影響方面的具體表徵。作為國內科普推廣的重要刊物,介紹每年的諾貝爾獎內容是不可少的任務與目標。

图书目录

序│曾耀寰
導讀 對諾貝爾化學獎近年現象的觀察│牟中原
推薦文 │關於諾貝爾獎的二、三事∣寒波

2001|諾貝爾化學獎  手性技術的極致展示——不對稱催化反應
2002|諾貝爾化學獎  1. 透視生物巨分子結構
2. 分析蛋白質的利器
2003|諾貝爾化學獎  揭開細胞膜通道的奧祕
2004|諾貝爾化學獎  貼上標籤步向分解的蛋白
2005|諾貝爾化學獎  分子的舞動奇蹟
2006|諾貝爾化學獎  基因密碼的抄寫者
2007|諾貝爾化學獎  探索物體表面的化學作用
2008|諾貝爾化學獎  水母綠光點亮生命彩頁──繽紛奪目的螢光蛋白
2009|諾貝爾化學獎  細胞的蛋白質工廠──轉譯生命現象的核糖體
2010|諾貝爾化學獎  拓展有機金屬觸媒應用──分子建築師
2011|諾貝爾化學獎  結晶學的黃金傳奇──準晶的發現與研究進展
2012|諾貝爾化學獎  現代藥物標靶──G蛋白偶合受體之研究解析
2013|諾貝爾化學獎  1. 化學家的駭客任務─虛擬實境的化學實驗與研究創新之理論實踐
2. 從分子生物到工業化學──用電腦模擬生物分子化學反應
2014|諾貝爾化學獎  光學影像解析度大突破──顯微鏡變顯「奈」鏡了!
2015|諾貝爾化學獎  癌症與遺傳疾病新療法──有核酸修復,才能生生不息
2016|諾貝爾化學獎  1. 分子轉輪與分子馬達
2. 分子機械的研發之路
2017|諾貝爾化學獎  用低溫捕獲生命原態的原子細節
2018|諾貝爾化學獎  化學中的演化與革命
2019|諾貝爾化學獎  改變電器使用生態的鋰離子電池
2020|諾貝爾化學獎  神奇的基因剪刀手CRISPR/Cas9
2021|諾貝爾化學獎  建構分子的巧妙工具——不對稱有機催化


 

图书序言

  • ISBN:9786269580552
  • EISBN:9786269597680
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:7.0MB

图书试读

用户评价

评分

這本書的標題鎖定在「電子書」格式,這讓我非常好奇它在數位呈現上的細節處理。 畢竟,化學領域涉及大量的結構式、光譜圖和複雜的反應機制圖,這些視覺資訊的呈現品質,直接決定了閱讀體驗的好壞。 如果它能利用電子書的特性,提供可點擊連結到原始文獻的超連結,或者內嵌互動式的分子模型(雖然這對電子書來說挑戰較大),那將會是劃時代的創舉。 假使只是簡單的PDF掃描版,那未免太辜負了這個主題的價值。 我更傾向於認為,這是一本經過精心排版、針對觸控螢幕優化的「數位原生」出版品。 期待作者群能夠對特定年份的突破,例如在綠色化學或生物化學交叉領域的創新,進行深入的專題探討,而不僅僅是流水帳式的頒獎名單彙編。 總之,作為一名追求知識效率的讀者,我非常期待它能提供一個高效、視覺上清晰、且內容極具深度的化學史詩。

评分

這本電子書的封面設計著實吸引人,那種略帶懷舊又充滿現代科技感的排版,讓人一眼就知道這是一部涵蓋了近二十年化學領域重大突破的重量級作品。 我猜測內容應該是按照年份或主題來劃分,詳細梳理了從2001年到2021年間,每一位諾貝爾化學獎得主的研究貢獻及其對科學界的深遠影響。 我個人最感興趣的是對那些基礎理論如何轉化為實際應用的過程描述。例如,關於蛋白質結構解析、催化反應機制的突破,或是材料科學領域的創新,這些都是我們在日常生活中能切身感受到的進展。 這樣的書籍,對於化學系學子來說,無疑是一本極佳的參考指南,它不僅提供了知識點的整理,更重要的是,它呈現了一條清晰的學術演進脈絡。 對於一般科普愛好者而言,這種整理得宜的歷史回顧,也能幫助我們理解,那些看似艱澀的化學獎項背後,究竟蘊含了怎樣的人類智慧光芒。 期待它能用生動的語言,將那些複雜的化學反應和分子機制,轉化成令人拍案叫絕的科學故事。 如果內容排版能讓人在平板或電子閱讀器上閱讀起來舒適流暢,那絕對是加分不少,畢竟電子書的優勢就在於隨時隨地都能進行深度閱讀。

评分

這本專門針對二十年化學領域頂尖成就的彙編,感覺像是為準備研究所入學考試的學生量身打造的「加速器」。 畢竟,掌握過去二十年的主要成就,幾乎是進入任何高階化學研究領域的入場券。 我猜測,書中對於「何以得獎」的闡述會非常精準且到位。 評斷一個化學獎項的價值,關鍵在於它是否徹底改變了學術界或工業界的研究範式。 所以,我非常重視內容對比「得獎前」與「得獎後」研究樣貌的描寫。 此外,電子書的便利性在於,可以隨時進行關鍵詞檢索。 當我回顧某個特定主題時,可以迅速定位到所有相關的諾獎年份和貢獻者,這對於學術研究者或資深愛好者來說,簡直是效率的保證。 希望編者在選材上,能維持高度的客觀性,同時在解釋那些極端專業的術語時,能為非化學專業背景的讀者提供足夠的「翻譯」,確保這本書的受眾群能更加廣泛。

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從書名來看,《21世紀諾貝爾化學獎2001-2021》這部作品,給我的第一印象就是「紮實」與「全面」。 在這個資訊爆炸的時代,能夠系統性地匯總橫跨二十餘載的頂尖科學成就,本身就是一項艱鉅的工程。 我想,作者必定是下了苦功,將那些諾貝爾獎委員會的引文、得主們的原始論文精華,以及後續的學術發展,進行了深度的消化與重構。 尤其關注那些爭議性較小的、已經被廣泛接受的理論,並探討其在工業界或醫藥領域的實際落地情況。 台灣的科學教育一直很強調基礎的紮實度,而這類書籍正好能作為課堂知識的延伸與深化。 我希望它能多著墨於研究方法的革新,畢竟諾獎往往頒給那些開創了全新實驗工具或觀測手段的科學家。 比方說,當年的光學鑷子技術的應用,或是新型成像技術的發展,這些「工具箱」的升級,往往比單一的發現更具顛覆性。 我相信這本書能提供一個絕佳的視角,讓我們這些讀者,能從一個宏觀的角度,審視二十一世紀初全球化學研究的競爭格局與發展趨勢。

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讀到「2001-2021」這個區間,立刻聯想到這是全球科學研究加速發展的黃金二十年。 這段時間內,生物科技與資訊技術的快速發展,對傳統化學產生了巨大的推力與拉力。 我推測這本書的價值在於捕捉那些「轉捩點」。 比如,當量子化學計算能力大幅提升後,對新材料設計的影響;或是表觀遺傳學(Epigenetics)在化學層面的闡釋是如何獲得諾獎肯定的。 對於像我這樣對科學發展史有興趣的台灣讀者來說,能夠一本書掌握這些關鍵節點,省去了在無數期刊間穿梭的時間。 我個人特別希望它能解釋清楚,那些看似物理學或生物學的成就,是如何紮根於深刻的化學原理的。 這種跨學科的界定與梳理,往往是學術界最有魅力的部分。 並且,如果能穿插一些當年的學術界氛圍或得獎者的簡短訪談摘錄,哪怕只有隻字片語,都會讓整本書的「人味」更濃厚,而不是一本冰冷的教科書。

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