Clarivate・Analytics发表「引文桂冠奖2017」

化学新闻

Clarivate・Analytics发表「引文桂冠奖2017」

2017/10/1
化学新闻
化学, 诺贝尔奖
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Author: LuWenjie

9月20日，Clarivate・Analytics发表了2017年引文桂冠奖。该奖项是汤森路透的引文桂冠奖（诺奖预测）的后身，通过对文献引用数据的分析后，对具有巨大影响力的研究进行的表彰形式，该奖项在每年诺奖发表前公布。今年医学生理学，物理学，化学领域的22名研究人员获得了该奖项。

本奖项的获奖者被认为是有力的诺贝尔奖候补者，本记事对化学领域的获奖者进行一下简单介绍。

对C-H活化做出决定性的贡献

John E. Bercaw （Caltech, 美国）
Robert G. Bergman （University of California Berkeley, 美国）
Georgiy B. Shul’pin （Russian Academy of Sciences Moscow, 俄罗斯）

C-H键是有机化合物中最广泛存在的一种化学键，如果能够直接活化后官能团化的话，这样就能够很简便的合成多样的化合物。而稳定的惰性的C-H键的活化一直是一个比较具有挑战性的课题，而这三人分别对该研究的发展作出了重要的贡献。

Bercaw教授对C-H活化的反应开发与反应机理的阐释做出了巨大的贡献[1]、而研究主要是以Alexander E. Shilov与Shul’pin教授发现的金属螯合物的光反应的C-H活化，例如铂卤化物催化进行的饱和C-H键的羟基化反应[2]。Bergman教授也是该领域的先锋之一，他运用二氢化Ir螯合物进行光反应，成功对饱和／不饱和C-H进行活化[3]。

生物体内的以酶CYP450为代表的对碳水化合物进行的氧化反应相信大家都是听过的。而在体外，如何运用合成化学的方法模拟生物体内的反应成为了一大课题，因为生物体内的合成一般具有很高的选择性与活性，而一旦能够模拟生物合成，那么很多很复杂的天然产物的合成也就变得简单了。同样的例如如果能用甲烷为原料合成甲醇的话，那么很多温室气体就能转化成染料，这样就能高效的解决很多环境与能源问题。所以该研究是一个颠覆常识的具有划时代意义的研究。

图1: (A) Shul’pin教授等人发现的、Bercaw教授进行机理解析的铂卤代物催化的饱和C-H的羟基化反应。(B) Bergman教授等人开发的二氢化Ir催化的光反应C-H活化。引用于文献[1,3]。

固体表面非均相催化体系的理论与应用上的贡献

Jens Nørskov （Stanford University, 美国）

不均一催化剂的表面・界面上是分子相互“遇见”的舞台，所以在微观视角来理解反应是非常重要的。现在随着计算化学的发展，常常用计算化学来帮助解释反应机理是一个常用的手段。而在非均相体系中，表面・界面上是不具有对称性，均一性的，所以值得推敲的精度很强的计算是非常困难的。

Nørskov教授在通过对交换・关联能量考虑后，成功对过渡金属表面上分子的吸附能进行了高精度的计算[4]、以这个为契机，阐明了各种系统的吸附状态和反应机理。其中最引人瞩目的是燃料电池的电极界面上，氧气的还原研究机理[5]与、特别是最近展开的常压下氨的新型合成法的建议与模拟图[6]。该方法克服了现有的高温高压合成法的弱点，很有可能是一个巨大的突破。由于其对基础研究上做出的重要贡献，通过精确的计算手法来设计催化反应，并且着眼于实用性，因此被广泛引用，并最终受赏。

图2：新型氨合成法的模式图。引用自文献[6]。

发现和应用钙钛矿材料实现有效的能量转换

宮坂力（桐蔭横浜大学, 日本）
Nam-Gyu Park （Sungkyunkwan University, 韩国）
Henry J. Snaith （University of Oxford, 英国）

钙钛矿太阳能电池，相信大家应该有所耳闻。这可谓是太阳能电池界的超级新星，在太阳能电池的开发历史上，钙钛矿太阳能电池的发展速度可以算是前无所有的，仅仅用了5年就提高到了20%以上的转化效率。

正确的说，钙钛矿的组成简单的写成ABX₃的结晶结构、其中A site的为有机分子（典型的为甲基胺正离子，CH₃NH₃），B site为铅阳离子，X site为卤素，就是这样一种组合为目前的主要研究方向。大致的印象就是铅卤代物的八面体结构形成一个个格子状，在格子的缝隙里面嵌入有机分子的构造。由于钙钛矿是有机与无机的混合化合物，因此有时候也被叫做混合钙钛矿。在刚开始那会儿主要是以CH₃NH₃Pb I₃为主，最近才开始进行一系列的组合的改变的摸索。

图3：有机无机混合铅卤代物钙钛矿结构的模式图。钙钛矿构造为ABX₃、A=CH₃NH₃, B=Pb, X=I的组合最为常见。

宮坂教授在2009年把CH₃NH₃PbI₃作为色素敏化太阳能电池敏化剂使用、得到了转换效率3.8％的太阳能电池[7]。该论文是世界首次运用铅卤代钙钛矿为太阳能电池材料。由于例子输送的液体层的稳定性问题，当时效率并不是太高，之后在2011年Park教授首次成功对设备进行了全固化[8]、2012年Snaith教授与宮坂教授同事把效率提高到了10%[9]，从那时起钙钛矿的研究就成井喷式发展。而色素敏化电池的发明者之一的Michael Graetzel教授也开发出了简便的device的制作手法，对该领域也有非常大的贡献[10]。

除了太阳能电池，发光设备，光检测器等，光电领域也得到了全面的发展，随着全球能源问题的日趋严峻，今后该领域依旧会是一个比较热点的领域。

该奖项被称为诺奖有力竞争者的风向标，而今年的诺奖化学奖会不会在这些人中产生呢？

10月4号敬请期待！