化學新知

化學的名與實

化學的名與實
知識通訊評論第42期

化學在此永駐留存。

在本期《化學家的迷惘何在》 一文裡,傑出化學家指出了在其研究領域的前沿,當前的六大重要問題。這些問題選擇清楚地顯示出,這個學門仍舊生氣蓬勃,充滿新穎的點子與挑戰。

然而化學的不良公眾形象,被工業污染與「合成」這個帶有貶意之字的迴響緊緊糾纏著,導致有人建議不如換塊更誘人的招牌算了,「分子科學」也許不錯。這個觀點不只是公關獻媚而已,亦是自從哈特曼 (Johann Hartmann) 在一六○九年接下德國馬堡的第一個大學化學教職以來,對該學門重心無庸置疑運動的一種反應。

化學家的分子戰爭

化學家的分子戰爭
知識通訊評論第42期

化學家因蘑菇分子結構產生衝突。

在化學期刊裡找到化合物稀鬆平常,但是一篇於七月底由《應用化學》 (Angewandte Chemie) 期刊國際版在線上發表的論文,卻讓有機化學世界活絡起來。這是該期刊今年第二次發表一種稱為「六環醇」 (hexacyclinol) 之全合成分子,不過兩篇論文卻提出不同的最終產物結構。

六環醇是由蘑菇萃取而得,具有一些潛在的醫藥性。此種分子的第一個合成,今年二月由美國聖地牙哥塞諾比研究中心化學家拉克萊爾 (James La Clair) 發表。

然而拉克萊爾的研究成果引起了一些懷疑。舉例來說,他表示他用三十七道步驟,合成出來三點六公克的六環醇;美國加州大學爾灣分校有機化學家歐佛曼 (Larry Overman) 表示,他從未聽說過那種長度的合成物能夠產生那麼多數量的物質,化學界對此持疑的頗多。

英國關閉化學系的風潮

英國關閉化學系的風潮
知識通訊評論第36期

英國大學因財務和招生問題,計畫關化學系,引發國際批評。

英國索塞克斯大學化學家為免於自己系所關門,已經發動籌款一百廿萬英鎊(二百萬美元)的活動。校方提議關閉化學系,是英國方興未艾的潮流;許多人說緣於經費不足,無法開化學課程。只是這項擬議已引起全球化學家的譴責。布萊頓的索塞克斯大學也起而反擊。

化學家的目標,在說服製藥公司提供該筆款項,以支應化學系裡三個新職位五年時間。索塞克斯大學化學系主任勞利斯(Gerry Lawless)希望,製藥公司如果提供款項,能說服大學主事官員,讓化學在學校裡存活下去。

水果變塑膠

水果變塑膠
知識通訊評論第40期

由水果中萃取的糖類可以變成聚苯乙烯的原料

蘋果汁加玉米,不是石油哦,未來可以成為某些塑膠及製藥的原料,這一點要感謝麥迪遜威斯康辛大學化學專家制定的新化學過程所賜。

燃料電池戰爭

燃料電池戰爭
知識通訊評論第40期

微型燃料電池已逐漸做為攜帶式裝置的電力來源新選擇,不過它們還有一些地方尚未準備就緒。

製造商多年來想盡點子用燃料電池來驅動可攜式的電子裝備。它們的工程師想像著藉由僅僅數立方公分的燃料,讓筆記型電腦運轉一整天,或者讓電話講上一星期。

霍奇金 一個不同凡響的女科學家

霍奇金 一個不同凡響的女科學家
知識通訊評論第93期

皇家學會今年發行霍奇金的郵票

今年五月是一九六四年諾貝爾化學獎得主霍奇金的百歲冥誕,走過女性在就學與從事科學研究困難重重的年代,她不僅在晶體化學方面做出非凡成就,也是一個母親以及致力於世界和平的代表人物。

一九六四年,霍奇金榮獲諾貝爾化學獎,她的女性身份備受關注。她是史上第五位,也是英國第一位獲得諾貝爾獎的女性科學家。居禮夫人曾獲諾貝爾物理和化學獎各一次,另外幾位女性得主則是居禮夫人的女兒艾琳‧居禮(Irène Curie)、生化學家科里(Gerty Cori)和物理學家格佩特梅爾(Maria Goeppert-Mayer),而且這四位也都與科學家結褵。英國的《觀察家報》不無驚訝地報導,霍奇金看似一位可愛的家庭主婦,卻以「一般家庭主婦完全無法想像之解析化學晶體結構技術贏得諾貝爾獎」。當時霍奇金是英國牛津大學皇家學會沃爾夫森講座教授。

化學前景如何? (2)

化學前景如何? (2)
知識通訊評論第100期

未來的十年,我們將學會如何以務實的方式進行人造光合作用

艾利維薩多(Paul Alivisatos)
複製光合作用

加州勞倫斯柏克萊國家實驗室主任

未來的十年,將是我們終於學會如何以務實的方式進行人造光合作用的時候。我們的目標可以追溯到卡爾文(Melvin Calvin,一九一一~一九九七),他開發我們對生物界碳循環的了解,並發掘了人類使用穩定循環能源的必要性。人造光合作用系統可以為我們的未來提供一種永續的能量型式。這重大的挑戰,需要化學家解決許多深入且長期存在的問題。例如,我們需要更深入了解多電子和多步驟催化活動,使我們能夠設計出更好的催化劑,以從水生成氧氣,並將二氧化碳還原為燃料。我們需要學習如何組裝精準的多成分奈米級光吸收和電荷分離系統,並將其與催化劑整合。這些系統需要從存量豐富的材料製備,且其製程必需可以廉價的方法擴展到廣大的地區。

七○年代末和八○年代初有些對此問題的探討,但隨後出現了三十年的空白。在這幾十年中,奈米科學有長足發展,我們也掌握了新的理論和分析工具。

化學前景如何? (1)

化學前景如何? (1)
知識通訊評論第100期

隨著要解決問題的日益複雜,需要分子化思維的化學來竟其功。現在有九位化學家,發表他們對於化學思維和挑戰的看法 。

化學常常被稱為「中心科學」

化學常常被稱為「中心科學」。在我看來,它更準確地說是「普遍的科學」。它涉及分子結構、功能和合成,這些是橫跨整個科學的重要領域。現代和未來的問題並不局限於單一學科。事實上,我們研究以及思考問題的方法愈來愈「分子化」,因為解決問題需要理解原子層次的結構和功能,並具備設計和製造出新的分子和系統的能力——無論是藥物、診斷方法、新材料,甚至細胞的運作。從分子人類學到分子動物學(甚至分子美食),我們已進入了一個探索的時代,這將導致變革式的創新。

能以分子的眼光看待問題的人,很有希望能解決一些現代的主要問題。例如,若不將焦點轉移到早期檢測和預防疾病,就不能期待改善公共衛生。這反過來又需要了解疾病的分子起源,並設計分子,以檢測導致病情惡化的早期分子事例。

太陽能的希望何在? (2)

太陽能的希望何在? (2)
知識通訊評論第70期

加州理工學院格雷

成功催化

在製造氫氣方面,格雷目前的研究頗有斬獲。他的催化劑是一個鈷的分子,它真的很有用,也有很不錯的效率。當然這也取決於對於效率的期望。在催化反應 中,轉換速率(turnover rate)是用來量測每秒有多少受質反應物被轉換成產物。植物裡用來催化同樣反應的氫化酶(hydrogenase enzymes)的轉換速率,大概是每秒六千,但格雷的催化劑效率仍比氫化酶低了一千倍。「我們證明了它的原理,但還有一條很長的路要走。」格雷說。

劍橋麻省理工學院諾色拉發展的產生氧氣的催化劑,被認為是最困難的挑戰。諾色拉團隊由一些與便宜金屬相關的貴重金屬入手,這是化學家常用的一個小伎 倆。先選定一個可能可以用的金屬,看看它在周期表中的位置,然後下移一行找到相關的,較重也較貴的金屬,它的反應發生的較慢,因此更容易研究。

綠色化學大不易(1)

綠色化學大不易(1)
知識通訊評論第100期

化學工業的廢棄物帶來了環境破壞

化學工業的廢棄物帶來了環境破壞

上世紀中化學工業造成的巨大災變,其廢棄物帶來的環境破壞,讓綠色化學成為一個新的觀念革命和實際作為。不過心態變化非一朝一日之功,科學訓練造就的根深柢固信念,也使得綠色化學還有長路要走。

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