노벨 화학상 [update 2023]

모든 것은 그에게서 시작되었습니다 – 알프레드 노벨

알프레드 노벨(Alfred Nobel)은 뛰어난 업적에 대해 상을 수여한다는 아이디어의 창시자였습니다. 그는 발명가, 기업가, 과학자 및 사업가였습니다. 그는 시와 희곡도 썼습니다. 이 스웨덴 엔지니어의 매우 풍부하고 다채로운 삶을 단 몇 문장으로 설명하는 것은 불가능합니다. 1862년, 미래의 노벨상 창시자는 폭발성이 높고 매우 불안정한 니트로글리세린을 생산하는 공장을 열었습니다. 공장에서 통제되지 않은 폭발 중 하나가 발생하여 그의 형제가 사망했습니다. 뇌관을 만든 뒤 발명가로 유명해짐과 동시에 화약 제조자로서 부를 확장했다. 그는 1867년 다이너마이트를 발명한 것으로 가장 유명합니다. 그의 많은 발명품에는 프라이머, 폭발 젤라틴, 탄도석이 포함됩니다. 전체적으로 우리는 여러 나라에서 350개 이상의 특허를 노벨에게 빚지고 있습니다. 그의 다양한 관심이 반영되어 그가 1895년에 설립한 상, 즉 그가 설립한 상의 기초가 되었습니다. 바로 그때 그는 자신의 광대한 재산의 대부분을 유산으로 남기는 마지막 유언장을 작성했습니다. 상. 그의 이름을 딴 상은 그 자신이 인류 발전에 상당한 공헌을 한 탁월한 업적에 대해 수여됩니다. 우리는 그가 자신의 재산을 발견과 과학의 세계에 바치기로 결정한 이유를 추측할 수 있을 뿐입니다. 인간으로서 알프레드 노벨(Alfred Nobel)은 말이 적은 사람이었습니다. 그는 죽기 몇 달 전에 자신이 결정을 내린 이유를 누구에게도 결코 털어놓지 않았을 것입니다. 오늘날에는 1888년의 어떤 사건의 영향을 받은 것으로 추정되며, 이는 일련의 반성을 촉발하고 노벨상 창설의 정점에 이르렀을 것입니다. 1888년 알프레드의 동생 루드비히(Ludvig)가 프랑스 칸에서 사망했습니다. 신문에서는 루트비히의 죽음을 보도했지만 그를 알프레드와 혼동하여 ‘죽음의 상인은 죽었다’라는 제목을 달았습니다.

최초의 노벨 화학상 수상자는 누구였습니까?

수상자들은 알프레드 노벨이 사망한 지 4년 후인 1901년에 처음으로 노벨상을 받았습니다. 화학 부문의 노벨상은 Jacobus van ‘t Hoff에게 돌아갔습니다. 그는 현대 물리화학의 창시자이다. 노벨 위원회는 반트 호프의 선택을 다음과 같이 정당화했습니다: ‘용액의 화학 역학 및 삼투압 법칙을 발견하는 데 특별한 공헌을 한 공로를 인정하여’. 이 네덜란드 화학자는 화학 발전에 상당한 영향을 미쳤으며 그가 제안한 이론은 오늘날까지 계속해서 사용되고 있습니다. 1874년에 그는 탄소와 인접한 원자 사이의 화학적 결합이 정사면체의 모서리를 향한다고 가정하여 광학 활성 현상을 설명했습니다. 흥미롭게도 그는 이 획기적인 제안으로 노벨 화학상을 받지 못했습니다. 22세에 그는 화학자들이 분자를 특정한 구조와 3차원 모양을 가진 물체로 인식하게 된 혁명적인 아이디어를 발표했습니다. 그는 또한 화학적 친화성에 대한 현대적 개념을 도입했습니다. 그는 묽은 용액과 기체의 거동 사이의 유사성을 입증했습니다. Jacobus van ‘t Hoff는 또한 Svante Arrhenius가 1889년에 도입한 전해질 해리 이론에 대해서도 연구했습니다. van ‘t Hoff는 그의 연구를 통해 Arrhenius 방정식에 대한 물리적 입증을 제공했습니다.

마리 스클로도프스카-퀴리

노벨 화학상 수상자 중에는 Marie Skłodowska-Curie가 있습니다. 그녀는 이 권위 있는 상을 두 번이나 수상했습니다. 두 번째로 그녀는 방사능 연구를 위해 물리학 분야에서 남편과 함께 그것을 받았습니다. 대부분의 대학이 여성을 입학시키지도 않았고, 과학계에서 자신의 정당한 자리를 위해 싸워야 했던 시대에 그녀가 얻은 뛰어난 과학적 성취와 존경은 큰 감탄을 불러일으켰습니다. 1911년 Marie Skłodowska-Curie는 이번에는 개인적으로 노벨 화학상을 받았습니다. 노벨위원회는 라듐과 폴로늄이라는 두 가지 방사성 원소를 발견한 그녀에게 경의를 표하기로 결정했습니다. 이 발견 이후 Marie는 그들의 특성에 대한 연구를 계속했습니다. 1910년에 그녀는 순수한 라듐을 생산하는 데 성공했습니다. 이런 식으로 그녀는 새로운 요소가 존재한다는 것을 의심의 여지 없이 증명했습니다. 그녀는 추가 연구 과정에서 방사성 원소와 그 화합물의 특성을 문서화했습니다. 폴란드의 노벨상 수상자의 연구 덕분에 방사성 화합물은 암 치료에 사용되는 과학 실험과 의학 모두에서 중요한 방사선원이 되었습니다. 평생 동안 Marie는 폴란드와의 관계를 유지했습니다. 폴란드 장학금 수상자들은 그녀가 파리에 설립한 Radium Institute에서 일하게 됩니다. 그녀는 폴란드에서 강의를 하고 폴란드 과학 저널에 자신의 실험 효과를 보여주는 수많은 논문을 출판했습니다. Marie Skłodowska-Curie는 이 권위 있는 상을 수상한 폴란드 및 전 세계 최초의 여성입니다. 바라건대 마지막이 아니길 바랍니다.

최근 몇 년간 노벨 화학상을 수상한 발견의 하이라이트

노벨상 수상자 선정 시, 노벨 위원회는 인류에게 획기적인 발견, 해당 분야의 현재 지식 수준을 확장하는 모든 발견을 우선적으로 인정하는 기준을 따릅니다. 특정 발명품에 대해서는 상이 수여되는 경우가 적습니다. 그러나 혁명적인 이론 뒤에는 일상생활을 변화시키는 많은 특허가 자주 등장한다는 점을 기억해야 합니다. 2015년 노벨 화학상 수상자들은 토마스 린달(Tomas Lindahl), 폴 모드리치(Paul Modrich), 아지즈 산카르(Aziz Sancar)였습니다. 그들은 DNA 복구에 대한 기계론적 연구로 이러한 영예를 얻었습니다. 그들이 수행한 연구는 세포가 손상된 DNA를 복구할 수 있는 방법과 그에 따라 유전 정보를 보호할 수 있는 방법을 분자 수준에서 설명했습니다. 따라서 노벨 화학상 수상자들은 암 발병 메커니즘을 탐구하는 데 기여했습니다. 이는 종양이 복구 과정의 장애로 인해 발생함을 나타냅니다. 이러한 손상은 우리 몸에서 항상 발생합니다. 대부분의 경우 자유 라디칼이나 방사선과 같은 물질로 인해 발생합니다. 이 세 명의 과학자가 수행한 연구는 생물 세계의 진화 메커니즘을 이해하는 데 기초를 제공했습니다. 그들의 성과는 현대 암 치료법 개발에 적용됩니다. 미국의 로저 D. 콘버그(Roger D. Kornberg)는 진핵세포 전사의 분자 메커니즘에 대한 연구로 2006년 노벨 화학상을 받았습니다. 그의 과학적 연구는 세포 DNA에 저장되어 있는 유전 물질을 복사하는 문제를 다루고 있습니다. 유전 물질이 작동하려면 DNA에서 RNA로, 그리고 이어서 단백질로 유전 물질을 ‘복사’하거나 전사하는 것이 필요합니다. 노벨상 수상자 그는 이것이 모든 세포의 생명을 위한 근본적인 과정임을 입증했습니다. 게다가 그는 그 기능을 설명하는 모델을 개발했습니다. 이 연구 역시 의학 발전에 기여했습니다. 이는 많은 질병과 유전 질환 치료에 대한 작업을 크게 촉진합니다. 이러한 장애는 암 발병의 위험한 가능성을 야기할 뿐만 아니라 심장 질환 및 다양한 염증성 질환을 유발할 수도 있습니다. 2011년 노벨 화학상은 과학계에서 유난히 독특한 발견에 대해 수여되었습니다. 이스라엘 태생의 다니엘 셰흐트만(Daniel Shechtman)은 소위 준결정(quasicrystal), 즉 구조가 모자이크와 유사한 화학 구조를 발견했습니다. 이전에는 이러한 구조물의 존재가 불가능하다고 여겨졌기 때문에 이번 사건은 특히 획기적이었습니다. 준결정은 원자가 겉으로는 규칙적이지만 반복되지 않는 구조로 배열되는 특별한 형태의 고체를 가지고 있습니다. 따라서 원시 세포를 식별하는 것은 불가능합니다. 셰흐트만은 1982년에 준결정을 발견했습니다. 당시 과학계는 이 발견을 매우 회의적인 시각으로 보았습니다. 몇 달 동안 셰흐트만은 동료들에게 자신이 옳았다는 것을 확신시키려고 노력했지만 실패했습니다. 결국 그는 연구팀을 떠나라는 요청을 받았다. 프랑스와 일본 과학자들이 5년 전 셰흐트만의 발견을 확인한 것은 1987년이 되어서야였습니다.

2023년 노벨 화학상 수상

2023년은 우리에게 과학계의 좋은 소식을 가져왔습니다! MIT의 Moungi G. Bawendi, 컬럼비아 대학교의 Louis E. Brus, Nanocrystals Technology Inc.의 Alexei I. Ekimov 등 세 명의 과학자로 구성된 팀이 노벨 화학상을 수상했습니다. 이 상은 " 양자점의 발견과 합성 "에 대해 수여되었습니다. 과학자들은 잠재력이 매우 큰 나노입자를 개발해 양자역학 발전에 기여해 왔다. 양자점은 크기가 수 나노미터에서 수십 나노미터에 불과하고 독특한 물리적, 화학적 특성을 지닌 나노입자이다. 이는 반도체 나노결정 그룹에 속하며, 그 크기는 나노기술 응용에 적합합니다. 이들의 주요 효과는 방사선의 흡수 및 방출에 기초합니다. 1981년, 올해의 수상자 Alexei Ekimov가 유리 매트릭스에서 양자점을 처음으로 합성했습니다. 2년 후, 또 다른 수상자인 루이스 브루스(Louis Brus)가 콜로이드 현탁액에서 동일한 구조를 얻었습니다. 현재 이러한 나노입자는 다양한 화학 반응을 통해 얻을 수 있습니다. 그러나 현재 가장 널리 사용되고 일반적으로 사용되는 합성 경로 중 하나는 Moungi G. Bawendi가 이끄는 연구팀이 특허를 취득한 방법으로 거의 완벽한 분자를 얻을 수 있습니다. 이러한 나노구조의 특이한 광학적 및 전자적 특성(높은 감쇠 계수 및 그 내부에서 발생하는 비선형 프로세스 포함)은 과학 및 기술의 다양한 분야에 적용할 수 있는 넓은 범위를 제공합니다. 양자점의 광안정성이 향상되어 의료 진단에 효과적으로 사용할 수 있습니다. 일반적인 조영제, 염료 및 기타 지표에 비해 효과가 더 길고 더 좋습니다. 위에서 언급한 특성으로 인해 이러한 나노입자를 복잡한 항암 치료에 사용할 수 있습니다. 항균 잠재력에 대한 연구도 진행 중입니다. 양자점은 이미지 정확도가 높은 TV 화면과 LED 램프에서 빛을 방출하는 데에도 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 수상

2022년 스웨덴 왕립과학원은 세 사람에게 노벨 화학상을 수여하기로 결정했습니다. 올해 그 권위 있는 상의 수상자는 Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal 및 K. Barry Sharpless입니다. 그들은 "클릭 화학 및 생물직교 화학의 발전"에 대한 보상을 받았습니다. Karl Barry Sharpless와 Morten Meldal은 특히 클릭 화학의 기능적 형태 개발에 기여했습니다. 위원회는 부산물 없이 빠르고 간단한 반응이 가능한 이 방법의 독창성을 강조했다. 칼 배리 샤플리스(Karl Barry Sharpless)가 두 번째로 노벨상을 받았다는 점도 강조되어야 합니다. 그는 소위 베타 차단제라고 불리는 심장 약물 합성에 사용된 연구로 2001년에 처음으로 상을 받았습니다. Carolyn Ruth Bertozzi는 "생물직교화학"이라는 용어로 과학 사전을 확장하는 일을 담당하고 있습니다. 이는 2003년에 이미 처음 사용된 이후 해당 분야가 효과적으로 개발되어 살아있는 세포에서 발생하는 과정에 대한 지식이 향상되었습니다. "클릭 화학"은 LEGO 블록의 건물 구조와 비교됩니다. 특정한 분자 조각을 사용함으로써 우리는 그것들을 결합하여 매우 복잡하고 다양성이 높은 화합물을 형성할 수 있습니다. 상대적으로 단순한 "화학 블록"의 조합으로 분자의 사실상 무한한 다양성이 가능해집니다. 생체직교 화학을 통해 살아있는 세포를 손상시키지 않고 살아있는 세포에서 발생하는 화학적 과정을 모니터링할 수 있습니다. 이는 세포 내부나 복잡한 유기체에 존재하는 질병을 검사할 수 있는 기회를 제공합니다. 올해 노벨상 수상자들의 연구가 우리 일상생활에 영향을 미칠까? 예를 많이! 그들이 설명한 메커니즘은 특히 약학 및 의학 분야에서 약물 생산을 더욱 효과적으로 만드는 데 적용될 수 있습니다. 오늘날에는 매우 복잡하여 시간과 비용이 많이 소요됩니다. 클릭 화학 및 생체직교화학은 항종양성 약물의 채널링과 같은 프로세스를 간소화할 뿐만 아니라 항생제, 제초제 및 진단 테스트 분야에서 우리의 지식과 성과를 확장할 것입니다. 게다가 개별 요소를 쉽게 결합할 수 있기 때문에 소위 지능형 재료의 합성에 진전을 가져올 것입니다. 지금도 생물학적 직교화학은 전 세계적으로 알려져 있으며 특히 종양 퇴치 분야에서 다양한 생물학적 과정을 추적하는 데 사용됩니다. 이러한 새로운 기술의 결합을 통해 우리는 세포와 생물학적 과정에 대해 더 많이 배울 수 있습니다. 개별 요소를 연결하여 복잡한 분자를 형성하면 부산물의 형성이 상당히 줄어들거나 완전히 제거됩니다.

2021년 노벨 화학상

2021년 노벨위원회는 혁신적인 RNA 백신 개발을 담당한 과학자에게 상이 수여될 것이라는 널리 퍼진 추측과 다른 결정을 내렸습니다. 2021년 노벨 화학상은 벤자민 리스트(Benjamin List)와 데이비드 맥밀런(David MacMillan)에게 돌아갔습니다. 그들은 비대칭 유기 촉매를 개발한 공로로 이러한 영예를 얻었습니다. 어떤 사람들은 공개적으로 이 화학 분자를 만드는 도구를 천재적 작품이라고 부릅니다. 또한, 그들의 방법은 자연환경과의 조화를 유지하기 위해 노력하는 “녹색 화학” 의 발전에 기여했습니다. 분자 건물은 쉬운 기술이 아닙니다. 2021년 수상자들은 분자 구성 또는 유기촉매를 위한 정밀한 도구를 만들었습니다. 많은 연구 분야와 산업은 탄력 있고 내구성 있는 물질을 형성하고, 배터리에 에너지를 저장하거나 질병의 성장을 억제할 수 있는 분자를 만드는 화학자의 능력에 의존합니다. 이 작업에는 화학 반응을 제어하고 가속화하는 물질인 촉매가 필요합니다. 동시에, 그것들은 최종 제품의 일부가 아닙니다. 따라서 촉매는 화학자가 사용할 수 있는 필수 도구입니다. 그러나 오랫동안 과학자들은 촉매에는 금속과 효소라는 두 가지 유형만 있다고 믿어왔습니다. 벤저민 리스트(Benjamin List)와 데이비드 맥밀런(David MacMillan)은 2020년에 세 번째 유형의 촉매를 개발한 공로로 2021년 노벨 화학상을 받았습니다. 두 과학자 모두 서로 독립적으로 연구를 수행했다는 점에 유의해야 합니다. 과학적 연구의 결과로 그들은 비대칭 유기촉매작용을 만들어냈습니다. 이 아이디어는 작은 유기 분자에 기반을 두고 있습니다. 이 방법의 한 가지 장점은 확실히 매우 단순하다는 것입니다. 유기 촉매는 탄소 원자로 이루어진 안정적인 골격을 가지고 있습니다. 이 핵심 사슬에는 더 많은 활성 화학 그룹이 부착될 수 있습니다. 이러한 그룹에는 산소, 질소, 황 또는 인과 같은 공통 원소가 포함되는 경우가 많습니다. 궁극적으로 이러한 촉매는 환경 친화적일 뿐만 아니라 생산 비용도 크지 않습니다. 유기 촉매에 대한 관심의 증가는 주로 비대칭 촉매 작용을 촉진하는 능력에서 비롯됩니다. 가장 일반적인 용어로 말하면, 분자가 형성될 때 종종 두 개의 서로 다른 분자가 생성될 수 있는데, 이는 그 자체의 거울상입니다. 특히 제약 산업에서 화학자들은 이러한 형태 중 하나만 생산하기를 원합니다. 왜냐하면 많은 경우 그러한 구조 중 하나는 치료 효과가 있고 다른 구조는 독성이 높기 때문입니다. 비대칭 유기촉매의 개발은 이러한 문제를 해결하는데 크게 기여할 것이다.

2020년 노벨 화학상

2020년에는 이 권위 있는 상이 두 명의 여성에게 수여되었습니다. 문제의 수상자들은 Emmanuelle Charpentier와 Jennifer A. Doudna입니다. 여성들은 유전공학에서 가장 날카로운 도구 중 하나인 CRISPR/Cas9 유전 가위를 발견했습니다. 혁신적인 발견 덕분에 과학자들은 이제 동물, 식물, 미생물의 DNA를 매우 정밀하게 변형할 수 있는 도구를 갖게 되었습니다. 이 기술은 자연과학에 혁명을 일으켰고, 새로운 항암 치료법의 출현에 기여했으며, 유전병 치료의 꿈을 더 가까이 가져왔습니다. 과학자들이 생명의 내부 작용에 관해 뭔가를 알아내려면 세포의 유전자를 변형해야 합니다. 이전에는 이는 매우 노동력이 많이 들고 시간 집약적인 작업이었습니다. 때로는 단순히 불가능했습니다. CRISPR/Cas9 유전자 가위를 사용하면 몇 주 안에 생명의 코드를 바꿀 수 있습니다. 흥미로운 사실은 이러한 유전자 가위의 발견이 예상치 못한 일이었다는 점이다. 인류에 가장 큰 피해를 입힌 박테리아 중 하나인 화농성 연쇄구균( Streptococcus pyogenes) 을 연구하던 중 Emmanuelle Charpentier는 이전에 알려지지 않은 분자인 tracrRNA를 발견했습니다. 이는 CRISPR/Cas 박테리아 면역 시스템의 일부로 DNA를 분할하여 바이러스를 파괴합니다. Charpentier는 2011년에 자신의 발견을 발표했고 몇 달 후 RNA에 대한 풍부한 지식을 갖춘 숙련된 생화학자인 Jennifer Doudna와 협력을 시작했습니다. 그들은 함께 협력하여 박테리아 유전자 가위를 만들고 가위의 분자 구성 요소를 단순화하여 최대한 사용하기 쉽게 만들었습니다. 노벨 화학상 수상자들은 유전 가위를 제어하여 특정 지점에서 선택한 DNA 분자를 자르는 것이 가능하다는 것을 증명했습니다. 그들은 원래의 유전자 가위를 재프로그래밍함으로써 이를 달성했습니다. Charpentier와 Doudna는 DNA가 절단되는 지점에서 생명의 코드를 다시 작성하는 것이 쉽다는 것을 입증했습니다. 이를 달성한 이후 CRISPR/Cas9의 사용이 폭발적으로 증가했습니다. 그들이 개발한 도구는 수많은 발견에 기여했습니다. 식물을 전문으로 하는 과학자들은 곰팡이, 해충, 가뭄에 강한 작물을 만들 수 있습니다. 의학에서는 새로운 암 치료법에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 유전병 치료가 더 이상 문제가 되지 않을 가능성이 높습니다. 의심할 바 없이 이러한 유전 가위는 여러 측면에서 자연과학의 새로운 시대를 열었습니다. 노벨 화학상 수상자들의 발견은 인류에게 큰 혜택을 가져올 것입니다. 참고자료:

1. NobelPrize.org 온라인 이용 가능: https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes-in-chemistry/ (2022년 1월 27일 접속)
2. SKŁODOWSKA-CURIE MARIA – 노벨상 1903년 ~ 1911년 » Polska Światu 온라인 이용 가능: https://polskaswiatu.pl/maria-sklodowska-curie-francja/?cli_action=1643457829.31 (2022년 1월 29일 접속)
3. Jacobus Hendricus van’t Hoff – 화학과 온라인 이용 가능: https://www.chemistry.msu.edu/faculty-research/portraits/jacobus-hendricus-van-t-hoff/(2022년 1월 29일 접속)
4. Jacobus Henricus van’t Hoff – 최초의 노벨상 수상자(1901) 온라인 이용 가능: https://www.worldofchemicals.com/482/chemistry-articles/jacobus-henricus-vant-hoff-first-nobel-prize-winner-1901 .html(2022년 1월 29일에 액세스함).
5. dzieje.pl – Historia Polski 온라인 이용 가능: https://dzieje.pl/(2022년 1월 29일 액세스)
6. Ciekawostki o laureatach nagrody Nobla 온라인 이용 가능: https://www.wiatrak.nl/12099/ciekawostki-o-laureatach-nagrody-nobla (2022년 1월 29일 접속)
7. 알프레드 노벨 | 전기, 발명품 및 사실 | 브리태니커 온라인 이용 가능: https://www.britannica.com/biography/Alfred-Nobel(2022년 1월 29일 접속)
8. Historia literackiej Nagrody Nobla – kim był Alfred Nobel – 블로그 Virtualo.pl 온라인 이용 가능: https://virtualo.pl/blog/historia-literackiej-nagrody-nobla-kim-byl-alfred-nobel-w369/(1월 27일 액세스) , 2022).
9. Nagroda Nobla 2015 w dziedzinie chemii | Przystanek nauka 온라인 이용 가능: https://przystaneknauka.us.edu.pl/artykul/nagroda-nobla-2015-w-dziedzinie-chemii(2022년 1월 29일 접속).