화학 분야 노벨상 [update 2024]

모든 것은 그로부터 시작되었습니다 – 알프레드 노벨

알프레드 노벨은 뛰어난 업적에 대한 상을 수여한다는 아이디어의 창시자였습니다. 그는 발명가, 기업가, 과학자, 사업가였습니다. 그는 또한 시와 희곡을 썼습니다. 이 스웨덴 엔지니어의 매우 풍부하고 다채로운 삶을 몇 문장으로 설명하는 것은 불가능합니다. 1862년, 노벨상의 미래 창립자는 폭발적이고 매우 불안정한 니트로글리세린을 생산하는 공장을 열었습니다. 공장에서 통제 불능의 폭발 중 하나가 그의 형제의 죽음을 초래했습니다. 그는 기폭 장치를 만든 후 발명가로 유명해졌고 동시에 폭발물 제조업체로서 재산을 늘렸습니다. 그는 1867년 다이너마이트를 발명한 것으로 가장 유명합니다. 그의 많은 발명품에는 프라이머, 폭파 젤라틴, 발리스타이트가 포함됩니다. 우리는 노벨에게 여러 국가에서 350개 이상의 특허를 빚졌습니다. 그의 다양한 관심사가 반영되어 그가 설립한 상의 기초가 되었고, 1895년에 그가 세운 기초가 되었습니다. 그때 그는 유언장을 작성했고, 방대한 재산의 대부분을 상을 설립하는 데 남겼습니다. 그의 이름을 딴 상은 뛰어난 업적을 이룬 사람에게 수여되는데, 그 자신이 인류의 진보에 상당한 기여를 했기 때문입니다. 그가 자신의 재산을 발견과 과학 세계에 바치기로 결정한 이유는 추측할 수밖에 없습니다. 사람으로서 알프레드 노벨은 말이 적은 사람이었습니다. 그는 죽기 전 몇 달 동안 왜 그런 결정을 내렸는지 아무에게도 털어놓지 않았을 것입니다. 오늘날에는 1888년의 어떤 사건에 영향을 받은 것으로 추정되는데, 이 사건이 일련의 성찰을 촉발하고 노벨상을 창설하는 데 결정적인 역할을 했을 수 있습니다. 1888년 알프레드의 동생 루드비히가 프랑스 칸에서 사망했습니다. 신문은 루드비히의 죽음을 보도했지만 그를 알프레드와 혼동하여 ‘죽음의 상인이 죽었다’는 제목을 실었습니다.

화학 분야에서 최초로 노벨상을 수상한 사람은 누구였나요?

수상자들은 알프레드 노벨이 사망한 지 4년 후인 1901년에 처음으로 노벨상을 수상했습니다. 화학 노벨상은 야코부스 반트 호프에게 수여되었습니다. 그는 현대 물리 화학의 창시자였습니다. 노벨 위원회는 반트 호프의 선정을 다음과 같이 정당화했습니다. "용액에서 화학 동역학과 삼투압의 법칙을 발견하는 데 이룬 놀라운 공헌을 인정하여". 이 네덜란드 화학자는 화학의 발전에 상당한 영향을 미쳤으며, 그가 제안한 이론은 오늘날에도 계속 사용되고 있습니다. 1874년에 그는 탄소와 인접한 원자 사이의 화학 결합이 정사면체의 모서리를 가리킨다고 가정하여 광학 활동 현상을 설명했습니다. 흥미롭게도 그는 이 획기적인 제안으로 노벨 화학상을 수상하지 못했습니다. 22세의 나이에 그는 혁신적인 아이디어를 발표했는데, 이는 화학자들이 분자를 특정 구조와 3차원 모양을 가진 물체로 인식하게 했습니다. 그는 또한 화학적 친화력의 현대적 개념을 도입했습니다. 그는 희석된 용액과 기체의 거동 사이의 유사성을 입증했습니다. Jacobus van ‘t Hoff는 또한 Svante Arrhenius가 1889년에 도입한 전해질 분리 이론을 연구했습니다. van ‘t Hoff는 그의 연구를 통해 Arrhenius 방정식에 대한 물리적 실증을 제공했습니다.

마리 퀴리

노벨 화학상 수상자 중에는 마리 퀴리가 있습니다. 그녀는 이 권위 있는 상을 두 번이나 수상했습니다. 두 번째는 남편과 함께 물리학 분야에서 방사능 연구로 수상했습니다. 그녀의 놀라운 과학적 업적과 대부분 대학에서 여성을 받아들이지 않았던 시기에 그녀가 얻은 존경, 그리고 그녀 자신이 과학계에서 자신의 정당한 자리를 위해 싸워야 했던 사실은 큰 존경을 불러일으킵니다. 1911년 마리 퀴리는 노벨 화학상을 수상했는데, 이번에는 개별적으로 수상했습니다. 노벨 위원회는 그녀에게 두 가지 방사성 원소인 라듐과 폴로늄을 발견한 공로를 인정하기로 결정했습니다. 이 발견 이후 마리는 그 원소들의 특성에 대한 연구를 계속했습니다. 1910년 그녀는 순수한 라듐을 생산하는 데 성공했습니다. 이런 식으로 그녀는 새로운 원소가 실제로 존재한다는 것을 의심의 여지 없이 증명했습니다. 그녀는 추가 연구를 진행하면서 방사성 원소와 그 화합물의 특성을 기록하기도 했습니다. 이 폴란드 노벨상 수상자의 업적 덕분에 방사성 화합물은 과학 실험과 의학에서 중요한 방사선원이 되었으며, 암 치료에 사용됩니다. Marie는 평생 폴란드와의 인연을 유지했습니다. 폴란드 장학금 수상자는 파리에서 그녀의 주도로 설립된 라듐 연구소에서 일했습니다. 그녀 자신도 폴란드에서 강의를 하고 폴란드 과학 저널에 실험의 효과를 제시하는 수많은 논문을 발표했습니다. Marie Skłodowska-Curie는 폴란드 최초의 여성이며, 실제로 전 세계에서 이 권위 있는 상을 수상한 최초의 여성이며, 마지막은 아니기를 바랍니다.

최근 몇 년간 노벨 화학상을 수상한 발견의 하이라이트

노벨상 수상자를 선정할 때 노벨 위원회는 인류에게 획기적인 발견, 주어진 분야에서 현재 지식 수준을 확장한 발견을 무엇보다도 우선적으로 인정하는 기준을 따릅니다. 이 상은 특정 발명품에 수여되는 경우가 적습니다. 그러나 혁명적인 이론은 종종 우리의 일상 생활을 바꾸는 많은 특허에 의해 뒤따른다는 점을 기억해야 합니다. 2015년 노벨 화학상 수상자는 토마스 린달, 폴 모드리치, 아지즈 산차르였습니다. 그들은 DNA 복구에 대한 기전적 연구로 이러한 영예를 받았습니다. 그들이 수행한 연구는 세포가 손상된 DNA를 복구하는 방법과 따라서 유전 정보를 보호하는 방법을 분자 수준에서 설명했습니다. 따라서 노벨 화학상 수상자는 암 발병 메커니즘을 탐구하는 데 기여했습니다. 이는 종양이 복구 과정의 장애의 결과임을 나타냅니다. 이러한 손상은 우리 몸에서 항상 발생합니다. 대부분은 자유 라디칼이나 방사선과 같은 요인에 의해 발생합니다. 이 세 과학자가 수행한 연구는 생물 세계의 진화 메커니즘을 이해하는 데 기초를 제공했습니다. 그들의 업적은 현대 암 치료법 개발에 적용됩니다. 미국의 Roger D. Kornberg는 2006년 진핵 세포에서 전사의 분자적 메커니즘에 대한 연구로 노벨 화학상을 수상했습니다. 그의 과학적 연구는 세포 DNA에 저장된 유전 물질을 복제하는 문제를 다룹니다. 유전 물질이 작동하려면 DNA에서 RNA로, 그리고 이어서 단백질로 ‘복사’하거나 전사해야 합니다. 노벨상 수상자는 그것이 모든 세포의 생명에 근본적인 과정임을 입증했습니다. 나아가 그는 그 기능을 설명하는 모델을 개발했습니다. 이 연구 역시 의학의 발전에 기여했습니다. 그것은 많은 질병과 유전적 장애를 치료하는 작업을 크게 용이하게 합니다. 그러한 장애는 암뿐만 아니라 심장병과 다양한 염증성 질환의 발병에 위험한 잠재력을 만들어냅니다. 2011년 노벨 화학상은 과학계에서 매우 독특한 발견으로 수여되었습니다. 이스라엘 태생의 Daniel Shechtman은 구조가 모자이크와 유사한 화학 구조인 소위 준결정을 발견했습니다. 이 사건은 이전에는 이러한 구조의 존재가 불가능하다고 여겨졌기 때문에 특히 획기적이었습니다. 준결정은 고체의 특별한 형태를 가지고 있으며, 원자가 겉보기에 규칙적이지만 반복되지 않는 구조로 배열됩니다. 따라서 원시 세포를 식별하는 것은 불가능합니다. 셰흐트만은 1982년에 준결정을 발견했습니다. 당시 과학계는 이 발견을 매우 회의적으로 보았습니다. 셰흐트만은 몇 달 동안 동료들에게 자신이 옳다고 설득하려고 했지만 실패했습니다. 결국 그는 연구팀을 떠나라는 요청을 받았습니다. 1987년에야 프랑스와 일본 과학자들이 5년 전 셰흐트만의 발견을 확인했습니다.

2024년 노벨 화학상

스웨덴 왕립 과학 아카데미의 결정에 따라 2024년 노벨 화학상은 데이비드 베이커 와 데미스 하사비스 , 존 점퍼 에게 분배되었습니다. 수상자의 업적은 단백질 구조 및 설계에 대한 연구라는 공통적인 요소를 공유합니다. 상의 전반부는 데이비드 베이커가 수상했습니다. 이 미국 생화학자는 과학자들이 자연에서 발견되지 않는 이러한 구조의 완전히 새로운 조합을 만들 수 있게 해주는 계산 단백질 설계 에 대한 연구로 인정받았습니다. 베이커가 이끄는 팀은 수년 동안 특이한 단백질 구조를 만드는 방법을 연구해 왔습니다. 1999년 과학자들은 구조적으로 관련성이 없는 단백질의 짧은 조각을 조립하고 이를 통해 배열, 연결 및 기타 상호 작용을 예측하는 Rosetta라는 알고리즘을 개발했습니다. Rosetta의 구현 및 개선은 추가 연구를 위한 필수 도구를 제공하는 중요한 단계였습니다. 불과 몇 년 후인 2003년에 데이비드 베이커와 동료들은 정교하고 특수화된 구조, 원래의 접힘 및 이전에 알려진 단백질과 완전히 다른 시퀀스를 가진 단백질 설계를 발표했습니다. 그 이후로 그의 연구팀은 제약 및 백신부터 나노소재 및 소형 센서에 이르기까지 광범위한 잠재적 응용 분야를 가진 혁신적인 단백질을 지속적으로 개발해 왔습니다. 반면, Google DeepMind와 협력하는 영국 과학자 Demis Hassabis와 미국인 John Jumper는 아미노산 서열을 기반으로 단백질의 3D 구조를 정확하게 예측할 수 있는 AlphaFold2 인공 지능 모델을 개발한 공로로 상을 받았습니다. 2018년에 처음 구현되었고(현재 AlphaFold1로 알려짐) 2020년에 재설계 및 개선된 이 프로그램은 딥 러닝 AI 기술을 기반으로 했습니다. 특수 신경망은 매우 복잡한 분자의 경우에도 3D 모델의 배열을 극도로 정밀하게 나타냅니다. 이 발견은 과학자들이 수십 년 동안 풀려고 노력해 온 문제를 해결하여 유기체에서 단백질의 기능을 이해하고 새로운 의약품 개발을 가속화하는 데 기여했습니다. 이 세 과학자의 연구는 의학, 생명 공학 및 항생제에 대한 박테리아 내성 연구 또는 환경에서의 플라스틱 분해와 같은 분야에 매우 중요합니다. 그들의 연구를 통해 이전에 알려지지 않았던 새로운 기능을 가진 단백질을 설계할 수 있으며, 이는 많은 과학 및 기술 혁신의 문을 엽니다. 수상 경력에 빛나는 이 연구는 인공지능과 생화학을 결합하면 단백질 과학에 혁명을 일으키고 삶의 여러 측면에 도움이 될 수 있음을 보여줍니다.

2023년 노벨 화학상

2023년은 과학계에서 좋은 소식을 가져왔습니다! 매사추세츠 공과대학의 Moungi G. Bawendi, 컬럼비아 대학의 Louis E. Brus, Nanocrystals Technology Inc.의 Alexei I. Ekimov의 세 과학자 팀이 노벨 화학상을 수상했습니다 .이 상은 " 양자점의 발견 및 합성 "에 수여되었습니다.이 과학자들은 극도로 거대한 잠재력을 가진 나노입자를 개발하여 양자 역학의 발전에 기여했습니다.양자점은 크기가 불과 몇 나노미터에서 수십 나노미터에 불과하고 고유한 물리적 및 화학적 특성을 가진 나노입자입니다.반도체 나노결정 그룹에 속하며 그 크기가 나노기술 응용 분야에 적합합니다.주된 효과는 방사선의 흡수 및 방출에 기반합니다.1981년 올해 수상자 Alexei Ekimov가 유리 매트릭스에서 처음으로 양자점을 합성했습니다.2년 후, 수상한 또 다른 과학자 Louis Brus가 콜로이드 현탁액에서 동일한 구조를 얻었습니다. 현재 이러한 나노입자는 다양한 화학 반응을 통해 얻을 수 있습니다. 그러나 현재 가장 인기 있고 일반적으로 사용되는 합성 경로 중 하나는 Moungi G. Bawendi가 이끄는 연구팀이 특허를 받은 방법으로, 거의 완벽한 분자를 얻을 수 있습니다. 이러한 나노구조의 특이한 광학적 및 전자적 특성(높은 감쇠 계수 및 내부에서 발생하는 비선형 프로세스 포함)은 많은 과학 및 기술 분야에서 응용할 수 있는 광범위한 범위를 제공합니다. 양자점의 향상된 광 안정성은 의료 진단에 효과적으로 사용할 수 있게 합니다. 일반적인 대조제, 염료 및 기타 지표에 비해 효과가 더 길고 좋습니다. 위에서 언급한 특성 덕분에 이러한 나노입자를 복잡한 항암 치료에 사용할 수 있습니다. 항균 잠재력에 대한 연구도 진행 중입니다. 양자점은 또한 높은 이미지 정확도로 TV 화면과 LED 램프에서 빛을 방출하는 데 사용됩니다. 또한 PV 장치 및 기타 많은 장비에도 사용됩니다. 과학자들에 따르면 양자점은 진화하는 "유연한 전자 장치", 소형 센서 및 양자 암호화의 미래입니다.

2022년 노벨 화학상

2022년 스웨덴 왕립 과학 아카데미는 세 사람에게 노벨 화학상을 수여하기로 결정했습니다. 올해의 권위 있는 이 상 수상자는 캐럴린 R. 베르토치, 모르텐 멜달, K. 배리 샤플리스입니다. 그들은 "클릭 화학과 생물 직교 화학의 개발"에 대한 상을 받았습니다. 칼 배리 샤플리스와 모르텐 멜달은 특히 클릭 화학의 기능적 형태의 개발에 기여했습니다. 위원회는 부산물 없이 빠르고 간단한 반응을 수행할 수 있게 해주는 이 방법의 독특성을 강조했습니다. 또한 칼 배리 샤플리스가 두 번째로 노벨상을 수상했다는 점도 강조해야 합니다. 그는 2001년에 심장 약물인 소위 베타 차단제를 합성하는 데 사용된 연구로 처음 수상했습니다. 캐럴린 루스 베르토치는 "생물 직교 화학"이라는 용어로 과학 사전을 확장한 책임이 있습니다. 2003년에 처음 사용되었고, 그 이후로 이 분야는 효과적으로 발전하여 살아있는 세포에서 발생하는 과정에 대한 우리의 지식을 향상시켰습니다. "클릭 케미스트리"는 레고 블록의 구조 구축에 비유됩니다. 분자의 특정 조각을 사용하여 결합하면 복잡성과 다양성이 높은 화합물을 형성할 수 있습니다. 비교적 간단한 "화학 블록"을 결합하면 사실상 무한한 분자 다양성이 가능합니다. 생물 직교 화학은 살아있는 세포에서 발생하는 화학적 과정을 손상시키지 않고 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 세포 내부 또는 복잡한 유기체에 존재하는 질병을 검사할 수 있는 기회가 제공됩니다. 올해 노벨상 수상자들이 수행한 연구는 우리의 일상 생활에 영향을 미칩니까? 그렇습니다. 많이요! 그들이 설명한 메커니즘은 특히 약학 및 의학에 적용될 수 있으며, 예를 들어 약물 생산을 보다 효과적으로 만드는 데 사용될 수 있습니다. 오늘날에는 매우 복잡하고 시간이 많이 걸리고 비쌉니다. 클릭 케미스트리와 생물 직교 화학은 항암제의 채널링과 같은 과정을 간소화할 뿐만 아니라 항생제, 제초제 및 진단 검사 분야에서 우리의 지식과 업적을 확장할 것입니다. 게다가, 개별 원소를 쉽게 결합할 수 있기 때문에 소위 지능형 재료의 합성에서 진전을 이룰 것입니다. 지금도 생물 직교 화학은 전 세계적으로 알려져 있으며, 특히 종양과 싸우는 분야에서 다양한 생물학적 과정을 추적하는 데 사용됩니다. 이러한 새로운 기술을 결합하면 세포와 생물학적 과정에 대해 더 많이 알 수 있습니다. 개별 원소를 연결하여 복잡한 분자를 형성하면 부산물 형성이 상당히 줄어들거나 완전히 없어질 것입니다.

2021년 노벨 화학상

2021년 노벨 위원회는 혁신적인 RNA 백신을 만든 과학자들에게 상이 수여된다는 널리 퍼진 추측과는 다른 결정을 내렸습니다. 이 2021년 노벨 화학상은 Benjamin List와 David MacMillan에게 수여되었습니다. 그들은 비대칭 유기 촉매를 개발한 공로로 이러한 영예를 안았습니다. 어떤 사람들은 화학 분자를 만드는 이 도구를 천재적 작품이라고 공개적으로 부릅니다. 게다가 그들의 방법은 자연 환경과의 조화를 유지하기 위해 노력하는 "녹색 화학" 의 발전에 기여했습니다. 분자 구축은 쉬운 기술이 아닙니다. 2021년 수상자들은 분자 구축 또는 유기 촉매를 위한 정밀한 도구를 만들었습니다. 많은 연구 분야와 산업은 화학자들이 탄력적이고 내구성 있는 재료를 형성하거나, 배터리에 에너지를 저장하거나, 질병의 성장을 억제할 수 있는 분자를 만드는 능력에 의존합니다. 이 작업에는 화학 반응을 제어하고 가속화하는 물질인 촉매가 필요합니다. 동시에, 그들은 최종 제품의 일부가 아닙니다. 따라서 촉매는 화학자들이 사용할 수 있는 필수적인 도구입니다. 그러나 과학자들은 오랫동안 촉매에는 금속과 효소 두 가지 유형만 있다고 믿어 왔습니다. Benjamin List와 David MacMillan은 2020년에 세 번째 유형의 촉매를 개발했기 때문에 2021년 노벨 화학상을 수상했습니다. 두 과학자 모두 서로 독립적으로 연구를 수행했다는 점에 유의해야 합니다. 과학적 연구의 결과로 비대칭 유기 촉매가 만들어졌습니다. 이 아이디어는 작은 유기 분자에 기반을 두고 있습니다. 이 방법의 한 가지 장점은 확실히 매우 간단하다는 것입니다. 유기 촉매는 탄소 원자로 구성된 안정적인 백본을 가지고 있습니다. 이 핵심 사슬에 더 활성적인 화학 그룹을 부착할 수 있습니다. 이러한 그룹에는 종종 산소, 질소, 유황 또는 인과 같은 공통 원소가 포함됩니다. 궁극적으로 이러한 촉매는 환경 친화적일 뿐만 아니라 생산 비용이 크지 않습니다. 유기 촉매에 대한 관심의 증가는 주로 비대칭 촉매를 구동하는 능력에서 비롯됩니다. 가장 일반적인 용어로 분자가 형성될 때 종종 서로의 거울상인 두 개의 다른 분자가 생성될 수 있습니다. 특히 제약 산업에서 화학자들은 이러한 형태 중 하나만 생산하고자 하는데, 많은 경우 이러한 구조 중 하나는 치료 효과가 있는 반면 다른 하나는 매우 독성이 있기 때문입니다. 비대칭 유기 촉매의 개발은 이 문제를 해결하는 데 크게 기여할 것입니다.

2020년 노벨 화학상

2020년에 이 권위 있는 상은 두 명의 여성에게 수여되었습니다. 수상자는 Emmanuelle Charpentier와 Jennifer A. Doudna입니다. 이 여성들은 유전 공학에서 가장 날카로운 도구 중 하나인 CRISPR/Cas9 유전자 가위를 발견했습니다. 그들의 혁신적인 발견 덕분에 과학자들은 이제 동물, 식물 및 미생물의 DNA를 매우 정밀하게 수정할 수 있는 도구를 가지게 되었습니다. 이 기술은 자연 과학에 혁명을 일으켰고, 새로운 항암 치료법의 출현에 기여했으며, 유전 질환을 치료하는 꿈을 더욱 가까이 가져왔습니다. 과학자들이 생명의 내부 작용에 대해 알고 싶다면 세포의 유전자를 수정해야 합니다. 이전에는 매우 노동과 시간이 많이 소요되는 작업이었습니다. 때로는 단순히 할 수 없었습니다. CRISPR/Cas9 유전자 가위를 사용하면 몇 주 안에 생명의 코드를 변경할 수 있습니다. 흥미로운 사실은 이러한 유전자 가위의 발견이 예상치 못한 일이었다는 것입니다. 영어: 인류에게 가장 큰 피해를 입힌 박테리아 중 하나인 Streptococcus pyogenes 를 연구하던 중 Emmanuelle Charpentier는 이전에 알려지지 않았던 분자인 tracrRNA를 발견했습니다.이 분자는 CRISPR/Cas 박테리아 면역 체계의 일부로, DNA를 분할하여 바이러스를 파괴합니다.Charpentier는 2011년에 자신의 발견을 발표했고 몇 달 후 RNA에 대한 지식이 풍부한 숙련된 생화학자 Jennifer Doudna와 협력을 시작했습니다.그들은 함께 작업하여 박테리아 유전자 가위를 만들고 가위의 분자 구성 요소를 단순화하여 가능한 한 사용하기 쉽게 만들었습니다.노벨 화학상 수상자들은 유전자 가위를 제어하여 특정 지점에서 선택한 DNA 분자를 절단할 수 있음을 증명했습니다.그들은 원래 유전자 가위를 재프로그래밍하여 이를 달성했습니다.Charpentier와 Doudna는 DNA가 절단된 지점에서 생명의 코드를 쉽게 다시 쓸 수 있음을 보여주었습니다.이를 달성한 이후로 CRISPR/Cas9의 사용이 폭발적으로 증가했습니다.그들이 개발한 도구는 많은 발견에 기여했습니다. 식물을 전문으로 하는 과학자들은 곰팡이, 해충 또는 가뭄에 강한 작물을 만들 수 있습니다. 의학에서는 새로운 암 치료법에 대한 연구가 진행 중입니다. 유전적 질병을 치료하는 것이 더 이상 문제가 되지 않을 가능성이 큽니다. 의심할 여지 없이 이러한 유전자 가위는 여러 면에서 자연 과학의 새로운 시대를 열었습니다. 노벨 화학상 수상자들이 발견한 것은 인류에게 큰 혜택을 가져다 줄 것입니다.