“这东西现在能用在哪”……虽被斥责“只会浪费公司资金”,仍理直气壮索要5亿日元,撼动未来世界[记录诺贝尔奖125年时代]④
2025年诺贝尔化学奖得主Susumu Kitagawa
早期研究被评“不稳定且无应用方向”
33年后开辟化学新视野
蓝色LED、晶体管、mRNA起初也未知未来
从发现走向技术的数十年
2025年诺贝尔化学奖得主Susumu Kitagawa教授正在讲解金属有机骨架(MOF)的结构。MOF通过连接金属离子与有机分子,在内部形成微小空间,可选择性捕获或储存特定气体或分子。Kitagawa于20世纪90年代初开始研究时,曾因稳定性不足、用途不明而受到质疑,如今该研究已拓展至二氧化碳捕集、气体储存与分离等领域。诺贝尔奖供图
View original image1992年,日本近畿大学的年轻化学家Susumu Kitagawa将金属离子与有机分子结合,制造出一种内部具有微小孔隙的新型结构体。这在学术上颇具吸引力,但当时尚不清楚能立即用于何处。他申请研究经费接连落选,理由是结构不稳定且缺乏明确的应用场景。尽管如此,Kitagawa并未放弃对物质中“空白空间”的研究。他确信,只要能够控制微小空间的性质,就可以选择性地捕获或释放特定分子。
1997年,研究团队报告了一种能够容纳气体分子且保持结构稳定的多孔材料,这一成果进一步发展为可设计微小空间大小和性质的金属有机骨架(MOF)研究。如今,MOF已被用于二氧化碳捕集、气体储存与分离、催化等环保及能源领域的核心材料。Kitagawa与Richard Robson、Omar Yaghi因开发MOF的贡献,共同获得2025年诺贝尔化学奖。这种一度连用途都难以说明的材料,33年后开启了化学的新视野。
克服“只会浪费公司资金”的指责,开启白光时代
另一位日本科学家Shuji Nakamura同样坚持钻研一项“因成功可能性较低而遭冷落的技术”。
2014年诺贝尔物理学奖得主、美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授Shuji Nakamura正注视着蓝色发光二极管。Nakamura在日本Nichia化学工业任职期间,利用氮化镓开发出高亮度蓝色发光二极管。明亮蓝色发光二极管的问世,成为开启白色发光二极管和高效照明时代的决定性契机。Randall Lamb/加州大学圣塔芭芭拉分校供图
View original image1979年,他进入德岛一家小型化学企业Nichia化学工业。由于长期未能取得显著成果,他曾受到“只会浪费公司资金”的批评。尽管如此,1988年他提出开发明亮蓝色发光二极管,并申请了5亿日元研究经费,约相当于该公司当年销售额的2%,公司最终接受了这一请求。
当时大多数研究人员关注硒化锌(ZnSe)时,Nakamura选择了难度更高的氮化镓(GaN)。他亲自改造设备、提升晶体质量,最终于1993年成功开发高亮度蓝色发光二极管。在既有红色、绿色的基础上加入蓝色后,高效白色发光二极管照明时代由此开启。2014年,Nakamura与Isamu Akasaki、Hiroshi Amano共同获得诺贝尔物理学奖。起点上,Kitagawa的研究看不出“用途”,Nakamura的研究则看不出“成功可能性”,但执着的追问最终孕育出改变世界的技术。
智能手机与疫苗也始于“基础原理”
回溯诺贝尔奖的历史,这类案例不断重演。1947年,贝尔实验室首次开发的点接触晶体管,并非以智能手机或人工智能半导体为目标,而是始于寻找替代真空管的放大元件。20世纪70年代,Stanley Whittingham、John Goodenough和Akira Yoshino推动发展的锂离子电池技术,当时也无人预料到它日后将成为电动汽车和储能系统的核心。
Katalin Karikó与Drew Weissman于2005年揭示的、通过mRNA碱基修饰抑制不必要免疫反应的成果,同样并非为预测或应对2019冠状病毒病全球大流行而开展。15年后,该成果与递送及稳定化技术结合,最终结出疫苗成果,两人也于2023年获得诺贝尔生理学或医学奖。
超越“眼前用途”、等待未来的力量
基础科学发现自然原理后,后续研究人员与工程师将其打磨为可应用的技术,企业则开启商业化之路。数十年后出现的新社会问题,也常常赋予旧发现意想不到的用途。
德国马克斯·普朗克陆地微生物学研究所所长Tobias Erb建议:“应警惕以短期产业影响力或量化指标评价基础阶段发现的态度。”他表示:“即使是目前看不出应用方向的研究,也可能在与后续技术结合的过程中创造意料之外的价值。”
这对韩国科学界也具有启示意义。若仅以眼前的应用可能性和可见成果判断研究价值,尚未显现用途的重要研究可能连启动的机会都无法获得。
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