2025年 诺贝尔生理学奖、物理学奖和化学奖

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北京时间10月7日下午5时45分许，2025年诺贝尔物理学奖揭晓。美国科学家John Clarke、Michel H. Devoret和John M. Martinis 因“发现了电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”现象而荣获 2025年诺贝尔物理学奖。

隧穿是一种量子过程，这意味着其包含一定的随机性。某些类型的原子核具有高而宽的势垒，因此原子核的一部分可能需要很长时间才能跳出势垒之外；而其他类型的原子核则更容易发生衰变。如果我们只观察一个单独的原子，我们无法预测这种情况何时会发生；但通过观察大量同种原子核的衰变，我们可以测量出隧穿发生的平均预期时间。描述这一现象的最常用方式是半衰期的概念——即样本中一半的原子核发生衰变所需的时间。

在普通的导电材料中，电流的流动是因为其中存在可以在整个材料中自由移动的电子。而在某些材料中，这些穿过导体的电子会变得有组织，能够无阻碍地流动。此时，这种材料就成为了超导体。在超导体中，电子成对结合在一起，这些电子对被称为库珀对（Cooper pairs），

库珀对的行为与普通电子完全不同。电子具有很强的“个体性”，它们倾向于彼此保持距离——如果两个电子具有相同的性质，它们就不能处于同一个位置。这一点在原子中表现得很明显：电子会分布在不同的能级上，这些能级被称为“电子层”。然而，当电子在超导体中结合成对时，它们失去了一部分个体特性；虽然两个独立的电子始终是可区分的，但两个库珀对却可以完全相同。这意味着，在超导体中，所有的库珀对可以作为一个整体来描述——它们构成了一个单一的量子力学系统。用量子力学的语言来说，这个系统可以由一个单独的波函数来描述。该波函数给出了在某个特定状态下观察到该系统的概率分布。

如果将两个超导体连接起来，并在它们之间夹上一层薄薄的绝缘层，就会形成一个约瑟夫森结（Josephson junction）。这一构造也为以新的方式探索量子物理学的基本原理提供了工具。

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北京时间2025年10月6日17时30分，2025年诺贝尔生理学或医学奖公布。科学家 Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell和Shimon Sakaguchi 因外周免疫耐受 方面的开创性发现，荣获2025年诺贝尔生理学或医学奖。

1995年，Shimon Sakaguchi在对抗潮流时做出了第一个关键发现。当时，许多研究人员确信，免疫耐受仅是通过在胸腺中清除潜在有害的免疫细胞（这一过程称为中枢耐受）而形成的。Shimon Sakaguchi证明了免疫系统更为复杂，并发现了一类以前未知的免疫细胞，这类细胞保护身体免受自身免疫性疾病的侵害。

Mary E. Brunkow,和Fred Ramsdell在2001年做出了另一个关键发现，他们揭示了某种特定小鼠品系为何特别容易患上自身免疫性疾病的原因。他们发现这些小鼠的一个基因发生了突变，他们将该基因命名为Foxp3。他们还证明了人类对应基因的突变会导致一种严重的自身免疫性疾病——IPEX。

两年后，Shimon Sakaguchi成功将这些发现联系起来。他证明了Foxp3基因控制着他在1995年发现的那类细胞的发育。这些细胞，现在被称为调节性T细胞，负责监视其他免疫细胞，并确保我们的免疫系统耐受自身的组织。

获奖者们的发现开启了外周耐受这一研究领域，推动了针对癌症和自身免疫性疾病的医学疗法的开发。这也可能带来更成功的器官移植。其中几种疗法目前正在进行临床试验。

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2025 年 10 月 8 日北京时间 17 时 45 分许，Susumu Kitagawa、Richard Robson、Omar M. Yaghi 因对MOFs金属有机框架发展的贡献，获得 2025 年诺贝尔化学奖。

MOFs的多元化应用与未来展望：网状化学的广阔疆域

• 清洁能源：
• MOFs因其可调的孔径和巨大的比表面积，被认为是氢气（H?）和甲烷（CH?）等清洁燃料储存与运输的理想材料。
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• 分离科学：
• MOFs的孔径可调性使其成为进行各种气体混合物和液体混合物高效分离的卓越吸附剂。
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• 催化：
• MOFs的骨架可以提供高度分散的金属催化活性位点，或者有机配体本身可以被设计为具有催化功能的单元。此外，MOFs的孔道可以作为纳米反应器，为催化反应提供独特的微环境和择形选择性。
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• 传感与检测：
• MOFs的光学、电学或质量变化在吸附特定分析物时的响应，使其成为构建高灵敏度、高选择性化学传感器的理想平台。
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• 水处理与净化：
• MOFs可以用于吸附水中的重金属离子、有机染料、药物残留等污染物。通过选择合适的金属离子和有机配体，可以设计出对特定污染物具有高吸附容量和高选择性的MOFs，对于解决干旱地区的淡水短缺问题具有直接的应用意义 。
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• 药物递送与生物医学：
• MOFs的生物相容性、可调控的孔径以及大的孔容，使其成为药物分子的理想载体，可以实现药物的控释和靶向递送，提高治疗效果并降低副作用。

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