2026诺贝尔化学奖 卡根发现了什么 以及他身后的法国大学与科研力量

10月7日,法国化学家亨利·卡根与日本化学家硤合宪三共同获奖,表彰他们在不对称有机合成中发现的非线性效应与自催化作用。卡根已经95岁。从实验室里的发现到世界最高科学荣誉,中间隔了整整40年。

这个听起来有些拗口的成果,其实可以从我们的双手说起。

伸出左右手,您会发现,它们互为镜像,却怎么也无法完全重合。许多分子也有这样的“左右手”:组成相同,空间结构不同,化学家称之为手性。进入人体后,这两种结构可能产生不同的作用,因此制造药物时,常常需要尽量得到其中一种。

难题在于,怎样让化学反应偏向我们需要的那一边?

卡根发现,在某些催化反应中,催化剂自身有限的左右偏向,竟能产生更明显的产物偏向。投入与产出的比例,并没有老老实实地对应。这种“非线性效应”,让科学家重新认识了分子的选择与放大机制。

后来,硤合宪三找到一种更奇妙的反应:生成的分子能够帮助制造更多同一结构的自己。最初微不足道的优势,经过反复反应,便可能像滚雪球一样越积越大。

这些研究离我们的生活有既近又远?近处,是药厂更精确地制造需要的分子,减少分离和纯化的负担,让一些复杂药物有机会降低制造成本。再往远处看,它们为一个古老问题提供了线索:生命为什么偏爱某一种分子“左右手”?最初的小差异,又是怎样变成强烈偏好的?

沿着这个方向,我们甚至可以想象人工生命,以及未来利用经过设计的人造微生物,在火星基地生产氧气、改善局部环境。当然,这些遥远前景还需要许多学科接力。基础研究的魅力就在这里:今天研究一瓶液体中的分子比例,可能为后人打开一扇意想不到的门。

而卡根自己的路,也充满了意想不到。

他年轻时曾读文学方向,后来转向科学,才逐渐找到兴趣。报考巴黎国立高等化学学校,第一次失败,第二次才考上。他当时的愿望很朴素:成为工程师,找一份稳定体面的工作。

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1954年,他取得工程师文凭,同时获得索邦的科学学位。这所工程师学校,就是今天属于巴黎文理研究大学PSL的巴黎高等化学学校,Chimie ParisTech。工程师教育与基础科学训练,在他的求学经历中交汇。

随后,他进入法兰西公学院的实验室,在Jean Jacques指导下研究甾体化学,1960年完成博士。到了1960年代末,他在巴黎南郊的奥赛建立研究团队,将这里变成自己长期探索分子结构与催化反应的基地。

奥赛后来成为巴黎十一大,也就是后来巴黎南大学的核心,如今则融入巴黎萨克雷大学。今天人们熟悉“巴黎萨克雷”这个名字,它的科研积累却早已延续数十年。卡根的重要发现,就诞生在这段更早的历史里。

他的成果也远不止一次。1971年开发的DIOP配体,像给金属催化中心装上一套有方向的“导向装置”,推动了不对称催化的发展;他在碘化钐制备方面的工作,又给复杂有机分子的合成增加了重要工具。从设计反应,到解释反应,再到开发新试剂,他不断拓宽化学家的工具箱。

支撑卡根获得这些科研成果的,有几个很具体的细节。

他开始博士研究的机会,来自法国国家科学研究中心CNRS提供的研究岗位。后来,导师Alain Horeau允许他将一半研究时间用于个人方向。与法国石油研究院IFP研究负责人的讨论,又带来一个博士生的资助,推动了后来DIOP的研究。一个位置、一段自主探索的时间、一笔让想法进入实验室的经费,分别在关键时刻托住了他。

大学的支持还体现为研究条件的积累。1980年,当地六个与CNRS关联的化学研究单位组成研究所,共享仪器平台,推动化学与生物学等交叉研究。如今的奥赛分子化学与材料研究所ICMMO,仍由巴黎萨克雷大学与CNRS共同支撑。

这也让我们看见法国科研实力的一种来源:工程师学校培养人才,公立大学让团队扎根,国家科研机构提供组织支持,产业机构参与有潜力的探索。研究者的好奇心,沿着这些连接,有机会变成可以验证、可以传承的成果。

95岁的卡根站上诺贝尔奖的领奖台之前,身后已经有了几十年的实验、合作与人才培养。理解法国大学的价值,可以从这里开始:看一所学校的实验室在研究什么,看年轻人能跟谁一起工作,也看一个尚未成熟的想法,能否得到认真对待的机会。

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