Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2019 году стали Джон Гуденаф (John B. Goodenough, США, Университет Техаса в Остине), Стенли Виттингхэм (M. Stanley Whittingham, США, Университет Бингемтон) и Акира Ёсино (Akira Yoshino, Япония, Asahi Kasei Corporation и Университет Мейдзё). Премия присуждена за разработку литий-ионных аккумуляторов.
Литий-ионные аккумуляторы есть практически в каждом современном электронном устройстве, будь то смартфон, ноутбук или электрокар. Это накопители энергии, принцип работы которых основан на электрохимических реакциях окисления металлического лития, который входит в состав анода.
При разрядке литий окисляется и в форме катиона движется к катоду, при зарядке происходит обратный процесс: под действием приложенного электрического напряжения катионы лития выходят из катода и перемещаются к аноду, где происходит восстановление.
Разработка литий-ионных аккумуляторов началась в 1970—1980-х годах. Основной задачей был выбор материалов для катода аккумулятора. В 1973 году Стенли Виттингхэм предложил использовать в качестве катодного материала сульфиды титана, способные интеркалировать в себя ионы лития, а уже в 1976 году был создан первый подобный аккумулятор. В 1979—1980 годах Джон Гуденаф предложил заменить сульфид титана и соответствующий интеркалят LixTiS2 на материалы на основе оксида кобальта. Так были созданы литий-ионные аккумуляторы на основе кобальтита лития LixCoO2.
В 1985 году научная группа под руководством Акиры Ёсино сделала следующий прорыв в создании литий-ионных аккумуляторов: аноды на основе сажи, образующейся при разложении углеводородов. Этот материал содержит в себе как аморфную сажу, так и кристаллические графитоподобные фрагменты. Он способен включать в себя большое количество лития, тем самым увеличивая возможную энергоемкость аккумуляторов. Кроме того Ёсино сделал аккумуляторы безопаснее, уменьшив риск их взрыва или возгорания при повреждении.
В последние десятилетия развитие аккумуляторных технологий идет очень быстро и можно ожидать новых прорывов в этой технологии. Как отмечает Олоф Рамстрём, член Нобелевского комитета, результаты этих прорывов могут привести не только к повышению комфорта нашей жизни, но уменьшат наше неблагоприятное влияние на планету в целом.
В 2018 году лауреатами Нобелевской премии по химии стали Фрэнсис Арнольд (Frances H. Arnold) за направленную эволюцию ферментов, а также Джорджу Смиту (George P. Smith) и сэру Грегори Винтеру (Sir Gregory P. Winter) за фаговый дисплей пептидов и антител. Направленная эволюция ферментов позволяет искать более эффективные, например, работающие с большей скоростью или при повышенных температурах, белки-катализаторы путем внесения случайных мутаций в гены, кодирующие эти белки. Фаговый дисплей — лабораторный метод изучения взаимодействий белков с другими белками, пептидными последовательностями и ДНК, который основан на использовании бактериофагов — вирусов, которые заражают бактерию — для соотнесения белков и генетической информации, кодирующей их.
В 2017 году Нобелевской премии по химии были удостоены Жак Дюбоше (Jacques Dubochet), Иоахим Франк (Joachim Frank) и Ричард Хендерсон (Richard Henderson) с формулировкой «за развитие криоэлектронной микроскопии высокого разрешения для определения структуры биомолекул в растворах». О принципах работы и важности метода можно прочитать в нашем материале «Тени во льду». В 2016 году Нобелевскую премию по химии вручили Жан-Пьеру Соважу (Jean-Pierre Sauvage), сэру Фрейзеру Стоддарту (Sir J. Fraser Stoddart) и Бернарду Феринга (Bernard L. Feringa) «за проектирование и синтез молекулярных машин».