2025诺贝尔奖：物理、化学、医学三大奖项盘点

导读：

2025年诺贝尔奖的揭晓备受全球科学界瞩目，瑞典皇家科学院和卡罗林斯卡学院分别表彰了在物理学、化学和医学领域的杰出贡献。化学奖授予北川进、理查德·罗布森及奥马尔·M·亚吉，以表彰其在金属有机框架开发上的贡献。约翰·克拉克、麦克·H·德沃雷特和约翰·M·马蒂尼荣获物理学奖，以表彰他们发现的电路中宏观量子力学隧道效应和能量量子化现象。医学奖则由玛丽·E·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和坂口志文摘得，以表彰他们在外周免疫耐受方面的卓越发现。以下将为您盘点这三大奖项的主要成就与影响

2025年诺贝尔化学奖

瑞典皇家科学院宣布，将2025年诺贝尔化学奖授予日本京都大学北川进（Susumu Kitagawa）、澳大利亚墨尔本大学理查德·罗布森（Richard Robson）和美国加州大学伯克利分校奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi），以表彰他们“开发金属有机框架”。

他们的分子结构包含化学反应的空间

2025 年诺贝尔化学奖获得者们创造了具有大空间的分子结构，气体和其他化学物质可以通过这些空间流动。这些结构，即金属有机框架，可用于从沙漠空气中收集水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应。

通过金属有机框架的开发，获奖者为化学家们提供了解决我们面临的一些挑战的新机会。

开发金属有机框架

2025 年诺贝尔化学奖的获得者们创造了具有大空间的分子结构，气体和其他化学物质可以通过这些空间流动。这些结构，即金属有机框架，可用于从沙漠空气中收集水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应。

北川进（Susumu Kitagawa）、理查德·罗布森（Richard Robson）和 奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi）荣获 2025 年诺贝尔化学奖。他们开发了一种新的分子结构形式。在他们的结构中，金属离子作为基石，由长链有机（碳基）分子连接。金属离子和分子共同组织形成含有大腔体的晶体。这些多孔材料被称为金属有机框架（MOF）。通过改变 MOF 中使用的构建块，化学家可以设计它们来捕获和储存特定的物质。MOF 还可以驱动化学反应或导电。

“金属有机框架具有巨大的潜力，为具有新功能的定制材料带来了前所未有的机遇，”诺贝尔化学委员会主席 Heiner Linke 说。

这一切始于 1989 年，当时 理查德·罗布森（Richard Robson）尝试以一种新的方式利用原子的固有属性。他将带正电荷的铜离子与一个四臂分子结合；这个分子的每个臂的末端都有一个吸引铜离子的化学基团。

当它们结合时，它们会键合形成一个有序的、宽敞的晶体。它就像一个充满了无数腔体的钻石。

罗布森（Robson）立即认识到他的分子结构的潜力，但它不稳定且容易崩溃。然而，北川 进（Susumu Kitagawa）和 奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi）为这种构建方法奠定了坚实的基础；在 1992 年至 2003 年间，他们分别进行了一系列革命性的发现。北川（Kitagawa）证明了气体可以流入和流出这些结构，并预测 MOF 可以制成柔性的。亚吉（Yaghi）创造了一种非常稳定的 MOF，并表明可以使用合理的设计对其进行修改，从而赋予其新的和理想的性能。

在获奖者的开创性发现之后，化学家们已经构建了数万种不同的 MOF。其中一些可能有助于解决人类面临的一些最大挑战，其应用包括从水中分离 PFAS、分解环境中微量的药物、捕获二氧化碳或从沙漠空气中收集水分。

北川进（Susumu Kitagawa），1951年出生于日本京都。1979年获得日本京都大学博士学位。现任日本京都大学教授。

查德·罗布森（Richard Robson），1937年出生于英国格勒斯本。1962年获得英国牛津大学博士学位。现为澳大利亚墨尔本大学教授。

奥马尔·M·亚吉（Omar M. Yaghi），1965年出生于约旦安曼。1990年获得美国伊利诺伊大学香槟分校博士学位。现为美国加州大学伯克利分校教授。

奖金金额：1100 万瑞典克朗，由获奖者平分

2025诺贝尔物理学奖

2025年10月7日瑞典皇家科学院决定将 2025 年诺贝尔物理学奖授予：

• 约翰·克拉克（John Clarke）美国加州大学伯克利分校

• 麦克·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）耶鲁大学（康涅狄格州纽黑文）和加州大学圣巴巴拉分校（美国）

• 约翰·M·马蒂尼（John M. Martinis）美国加州大学圣巴巴拉分校

“发现电路中的宏观量子力学隧道效应和能量量子化”

他们在一个芯片上进行的实验揭示了量子物理的作用。物理学中一个重要的问题是，能够展示量子机械效应的系统最大尺寸。今年的诺贝尔奖获得者通过一项实验，展示了在一个可用手握住的足够大的电路系统中，既有量子力学隧穿现象又有量子化能级。

量子力学允许粒子通过称为隧穿的过程直接穿过障碍物。一旦涉及大量粒子，量子机械效应通常会变得微不足道。获奖者的实验表明，量子机械特性可以在宏观尺度上具象化。

在1984年和1985年，约翰·克拉克（John Clarke）、麦克·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）和约翰·M·马蒂尼（John M. Martinis）进行了一系列与超导体构建的电子电路的实验，这些元件可以在没有电阻的情况下导电。在电路中，超导组件被一层薄薄的非导电材料分开，这种设置被称为约瑟夫森结（Josephson junction）。通过精炼和测量电路的各种特性，他们能够控制和探索在电流通过时出现的现象。流动在超导体中的带电粒子组成了一个在整体上表现得像是填满整个电路的单一粒子系统。

这个宏观粒子状系统最初处于一种状态，在这种状态下电流可以在没有任何电压的情况下流动。该系统被困在这个状态中，就像是在一个它无法跨越的障碍后面。在实验中，系统显示出它的量子特性，成功地通过隧穿逃逸出零电压状态。系统状态的变化通过电压的出现而被检测到。

获奖者们还展示了该系统以量子力学预测的方式行为，它是量子化的，这意味着它只吸收或发出特定量的能量。

“能庆祝一个世纪前的量子力学不断带来新的惊喜，这真是太美妙了。此外，量子力学作为所有数字技术的基础，也极其有用，”诺贝尔物理学委员会主席奥尔勒·埃里克松（Olle Eriksson）说。

计算机微芯片中的晶体管就是周围已建立的量子技术的一个例子。今年的诺贝尔物理学奖为开发下一代量子技术提供了机会，包括量子密码学、量子计算机和量子传感器。

约翰·克拉克（John Clarke）1942年出生于英国剑桥。1968年获英国剑桥大学博士学位。美国加州大学伯克利分校教授。

麦克·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）1953年出生于法国巴黎。1982年获法国巴黎第十一大学博士学位。现任耶鲁大学（康涅狄格州纽黑文）和加州大学（圣巴巴拉）教授。

约翰·M·马蒂尼（John M. Martinis）1958年生。1987年获美国加州大学伯克利分校博士学位。现为美国加州大学圣巴巴拉分校教授。

奖金金额：1100万瑞典克朗，由获奖者平分。

2025年诺贝尔生理学或医学奖

卡罗林斯卡学院的诺贝尔大会已决定将2025年诺贝尔生理学或医学奖授予玛丽·E·布伦科(Mary E. Brunkow)、弗雷德·拉姆斯德尔(Fred Ramsdell)和坂口志文(Shimon Sakaguchi)，以表彰他们在外周免疫耐受方面的发现。

他们识别出了免疫系统的“安全卫士”——调节性T细胞，这一发现奠定了一个全新的研究领域。这些发现还推动了潜在医学治疗方法的发展，目前这些方法正处于临床试验阶段。人们希望能够治疗或治愈自身免疫疾病，提供更有效的癌症治疗，并防止干细胞移植后的严重并发症。

“关于外周免疫耐受的发现”

他们发现了免疫系统是如何受到控制的人体强大的免疫系统必须得到调节，否则它可能会攻击我们自身的器官。玛丽·E·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和坂口志文因其在外周免疫耐受方面的突破性发现而荣获2025年诺贝尔生理学或医学奖，该研究旨在防止免疫系统损害人体。

每天，我们的免疫系统都在保护我们免受成千上万种试图入侵我们身体的微生物的侵害。这些微生物的外观各不相同，许多微生物甚至进化出与人体细胞相似的外形，作为一种伪装。那么，免疫系统是如何决定应该攻击什么、防御什么的呢？

玛丽·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和坂口志文因其在外周免疫耐受方面的开创性发现，荣获2025年诺贝尔生理学或医学奖。获奖者发现了免疫系统的“保镖”——调节性T细胞，它可以阻止免疫细胞攻击人体自身。

诺贝尔委员会主席奥勒·坎佩 (Olle Kämpe) 表示：“他们的发现对于我们理解免疫系统如何运作以及为什么我们并非都会患上严重的自身免疫性疾病具有决定性作用。”

1995年，坂口志文（Shimon Sakaguchi）逆流而上，做出了第一个关键发现。当时，许多研究人员认为，免疫耐受的产生仅仅是由于胸腺中潜在的有害免疫细胞通过一个被称为“中枢耐受”的过程被清除。坂口志文揭示了免疫系统的复杂性，并发现了一类此前未知的免疫细胞，它们可以保护人体免受自身免疫性疾病的侵害。

2001年，玛丽·布伦科（Mary Brunkow）和弗雷德·拉姆斯德尔（Fred Ramsdell）取得了另一项重要发现，解释了为什么一种特定小鼠品系特别容易患自身免疫性疾病。他们发现，这些小鼠体内一个名为Foxp3的基因发生了突变。他们还发现，该基因在人类中对应的突变会导致一种严重的自身免疫性疾病——IPEX。

两年后，坂口志文（Shimon Sakaguchi）将这些发现联系起来。他证明了Foxp3基因控制着他在1995年发现的细胞的发育。这些细胞现在被称为调节性T细胞，它们负责监测其他免疫细胞，并确保我们的免疫系统能够耐受我们自身的组织。

两位获奖者的发现开创了外周耐受领域，推动了癌症和自身免疫性疾病治疗的发展。这也可能带来更多移植的成功率。其中一些疗法目前正在进行临床试验。

玛丽·E·布伦科(Mary E. Brunkow)，1961年生。美国普林斯顿大学博士。美国西雅图系统生物学研究所高级项目经理。

弗雷德·拉姆斯德尔(Fred Ramsdell)，1960年生。1987年获美国加州大学洛杉矶分校博士学位。现担任美国旧金山索诺玛生物治疗公司科学顾问。

坂口志文(Shimon Sakaguchi)，1951年生。1976年获日本京都大学医学博士，1983年获日本京都大学哲学博士学位。日本大阪大学免疫学前沿研究中心特聘教授。

奖金总额：1100万瑞典克朗，由获奖者平分。

文章来源：公众号“科学文化传播”

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