本杰明·利斯特这个人, 他获得了诺贝尔奖, 他近日公开分享了他自己在科研路途上面的一些心得与想法, 他的想法是从有机催化一直扩展到那个关于人工光合作用的, 那种有点疯狂的构想, 他试图用一句话这个方式来, 去概括催化这个东西的本质意义, 这句话的意思是说, 一个催化剂分子, 它可以反复地参与到反应里面去, 从而生成成千上万个产物分子。
01.有机催化开辟非金属路线
长时期的传统不对称催化研究, 向来是严重依赖于金属物质或者是天然酶的存在的。在长达一百多年的时间进程里, 学术界的大多数人都坚信一个观点, 那就是作为催化剂的物质, 要么就属于非金属类型, 要么就应该是酶类物质。
到了1997年这一年, 当利斯特正在进行博士后研究工作的这段时间里, 他是在斯克利普斯研究所内开展有关抗体催化机制方面的科研活动。之后他做出了一个新的决定, 决定去尝试运用氨基酸来替代金属材料的使用。这个决定和做法, 实际上是打开了通往有机催化这一全新研究方向的大门。
这个概念让化学家能够用非金属催化剂, 精准地去构建手性分子, 因为在环化反应的过程中, 可能就会产生多种立体异构体, 但是有机催化剂却能引导反应, 只去生成那个目标构型, 它的路径就更短一些, 条件也更温和些, 同时还能够减少了对稀有金属的依赖。
02.三个秘诀与三年至暗时刻
利斯特在演讲当中给出了关于诺贝尔奖的三条信息, 具体来说就是要去追寻自己的热爱之处、去尝试各种不一样的方向以及确立宏大的远大目标, 他回忆起自己在攻读博士学位期间耗时整整三年的时间来合成维生素B12, 每天都要夜以继日地不停地工作, 他早期进行实验时遭遇失败的那些经历, 和被誉为“有机化学之父”的李比希在其学徒时期所遇到的那个遭遇是完全相似的, 但是这些情况却完全没有动摇过他的决心和志向。
他直接承认说, 催化科学这一领域是非常吸引人的部分, 同时它也是支持现代社会运转所依赖的关键技术。他提到单个的催化剂分子能够一次又一次地参与到化学反应里面去, 从而促成成千上万种不同的产物被生成出来, 这种情况就体现了所谓催化的奇妙之处。
03.从化肥到香料的催化产业
在农业这个领域里面, 利用叫做哈伯-博世法的技术, 能够从大气当中把氮气给固定下来, 然后再制成氨气这样的产品。这种做法的年产量已经达到了十五亿吨之巨。
靠这一项技术, 全球的数十亿人都得到了养活的支持。对于这一点, 利斯特有明确的强调, 那就是他认为是核心工业技术的催化作用, 实际上是远超过大多数人所认知的那种水平的。
在香料这个领域, 过去那种被高价买走的龙涎香, 当时成交价高达 330 万美元, 现在人们有望用到限域催化剂这样一种东西, 从而把合成的成本降下来。另外一点是, 强酸性催化剂这个东西, 现在已经能够去活化那种纯度很高的脂肪族烷烃, 这就能够实现那些传统的催化剂怎么也做不到的裂解反应了。
04.人工光合作用改写化工逻辑
利斯特团队正在搞那个人工光合作用系统方面的研发, 这种技术是要把二氧化碳还有水在光催化这个作用下面去转化, 最终得到氧气和石墨, 他自个儿心里头盘算了一下这笔账, 每一摩尔的转化的过程得要花费94千卡, 但是大自然里的植物在进行光合作用的时候, 每摩尔得要124千卡的花费, 所以人工的这个办法反倒是节约了百分之二十五的能量。
他进一步提出, 要把二氧化碳、水和光作为起点, 去建立一个完全能够自我维持的化工体系, 与此同时, 还能够把化学工业方面的问题、能源方面的问题, 以及气候变化方面的这三个大问题都解决掉。他认为一个疯狂的想法是革命性发现的必要条件。
05.AI观望与跨国协作
当提到人工智能的角色时, 利斯特对于人工智能能不能创造出真正全新的事物, 他保持着一种观望的态度。他公开说自己会使用大语言模型的这个产品, 不过大语言模型仅仅是根据词语出现的概率来生成回答的。它并没有实际上产出任何新的发现内容, 他认为“只依赖人工智能绝对是不可能获得诺贝尔奖的”。
他同时把话说了出来, 强调科研这件事是有跨国属性的, 他说科学这种东西不是单一一个国家就能完完整整地完成的, 利斯特的那个团队里面现在总共有五名中国同事, 他把自己心里特别欣赏的意思给表达出来了, 那就是他们这些人在做科研的时候那种乐观的态度和那种刻苦的精神。
06.黑暗森林与两年法则
面对如何能够在疯狂的想法失败率很很高的情况下坚持这样的提问, 利斯特给出了他的建议, 他主张首先应该从书籍和师长的教导出发来进行学习, 然后到达了某个节点的之后才开始进行独立的思考活动, 他用科研作为比喻来形容这是一项独自进入到黑暗森林里面的工作, 并且指出这种行为的前提条件是必须对科研真正怀有热爱之情, 而且奖励必须是足够大的程度才能够使得人们坚持下去。
他提供了一个很实在的办法。给自己两年的时间, 集中精力去努力。要是还是没有成果, 就和导师商量一下, 换一个研究方向。他说年轻的时候, 也没办法提前知道将来会拿到诺贝尔奖。不过, 你肯定能够完成你想做的事情, 生活会把你需要东西给你的。
我觉得人工光合作用如果真能搞成的话, 在十年这个时间段内能不能把化石燃料彻底挤掉是不一定的, 欢迎大家给个大大的赞, 帮忙转发送一下这篇文章，并且留在评论区讲一讲你自己是怎么看的。
