国家科学技术奖揭晓，五大奖项当中，重点该看什么？纳米

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中国科技界有一件大事，就是2020年度国家科学技术奖揭晓。国家科学技术奖是我国科技领域最重要的奖项，颁奖大会的规格很高，在人民大会堂举行。一共设了五个奖项，各有侧重。比如， “国家最高科学技术奖”是颁给科技专家个人的， “国家自然科学奖”是颁给基础科学研究项目的， “国家技术发明奖”是颁给应用技术项目的，等等。这次共有264个项目、10名科技专家和1个国际组织获奖。
这五大奖项当中，重点该看什么？建议重点看“国家自然科学奖” 。你知道每年诺贝尔奖颁布的时候，大家都很关心，中国什么时候才能拿到诺贝尔物理学奖和化学奖呢？其实，你可以反过来看，中国有实力拿物理、化学诺奖的项目，一定会上“国家自然科学奖”榜单，上榜项目就是中国的“诺奖种子选手” ，含金量很高。
“国家自然科学奖”的评选也特别严格，过去20年中，有9年一等奖都是空缺的。不过，今年是丰收年，有两个项目喜提一等奖，分别是：中科院大连化学物理研究所的“纳米限域催化”和复旦大学的“有序介孔高分子和碳材料的创制和应用” 。
就拿第一个“纳米限域催化”来说，你有没有觉得，这个名字简直太酷了。它到底是研究啥的，厉害在哪？
千万别被“纳米限域催化”这个大词吓到了，想要理解它一点儿也不难。你只要把“纳米”“限域”“催化”这三个词搞懂就行了。
先来说“催化” 。催化，就是加速化学反应的中间商。在通常的条件下，某些化学反应的速度很慢。但是，如果往化学反应中加点儿料，这些反应就会突然加快。打个极端的比方，原本需要几百上千年的反应过程，现在可能只需要一首歌的时间就能完成。这些被加入的料，虽然会发生化学反应，但是反应完成之后，它们又都会恢复原状，完好如初。这就是催化剂。
在化学工业中， 85%的反应都依赖于催化。催化作用的效果，直接决定了化工厂的效益。所以，提高催化效率，提升催化的精准度，是化学家不断追求的目标。
举个例子，我国是产煤大国，我们一直想把煤转化成低碳烯烃，也就是乙烯、丙烯和丁烯。它们是重要的基础化工原料，可以用来生产塑料、橡胶、树脂、颜料等各种化工品。但是，用传统的催化剂，有两个明显的缺陷：第一，这个过程需要大量的水。在产煤大省，水资源都是很金贵的。第二，这个反应过程会产生很多不需要的物质。就好像，你明明只要想一个苹果，但是它硬是塞给你一个果篮。这意味着，催化效率很低。
怎么办？这就要说到第二词，纳米。
1纳米等于1米的十亿分之一。我们常说的纳米尺度，相当于百十来个原子的大小。科学家发现，一种东西到了纳米尺度，就会展现出各种新奇的特性，这些新奇的特性都源于量子力学。比如说黄金，平时是金黄金黄的，看起来很贵重。但你如果把金子磨成纳米颗粒，它就会呈现出花花绿绿的颜色。
催化的情况也一样。比如，刚才说的那个煤炭转变为低碳烯烃的过程，传统金属催化剂会让一氧化碳中的氧跟氢气发生反应。这是因为，氧是一种非常花心的元素，见一个爱一个，见两个爱一双。你不让它跟氢气反应，那就是灭绝它的“氧”性。
但奇怪的是，在纳米尺度上，特定的催化剂就真的会让氧气性情大变，对氢气爱理不理。氢气只好和碳结合在一起，变成烯烃分子的前身（CH2-），这个反应过程的耗水明显减少。这就是纳米尺度催化剂的神奇之处。
最后来说“限域”

纳米尺度的催化剂解决了耗水的问题，但还没有解决反应当中杂质多的问题。因为氢和碳结合生成的烯烃分子的前身（CH2-），会再随机地跟它周围的各种分子组合，产生大量杂质。因为这个过程是随机的，很难控制。

不过，只要往这个反应中加入一种叫做“沸石”的物质，情况就完全不同了。 “沸石”有点儿像蜂窝，它的原子相互连接时，会形成许多纳米尺度的孔道，是天然的分子筛，能起到筛选分子的作用。当烯烃分子的前身（CH2-）进入这些孔道之后，它们就不再随机组合了，而是会有序地组装在一起，形成需要的低碳烯烃分子。这样一来，副产物的含量大幅减少，产品的产量大幅提高。

国家科学技术奖揭晓，五大奖项当中，重点该看什么？

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