中国科学家用二氧化碳人工合成淀粉,原理是什么,能得诺贝尔奖吗
综述
接受过中学的物理学习都知道 , 一般来说 , 自然界中存在着三种物质状态 , 固态、液态和气态 , 根据外部条件的变化 , 这几种物质形态之间可以实现转化 , 比如冰在0摄氏度以上的空间中会变成水 , 而水在加热到一定程度之后也会成为水蒸气 。
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当然这个过程也可以反过来 , 只是物质的本质不会改变 , 因为从微观的角度上来看 , 其分子组成并没有改变 。 但是通过学习元素的形态 , 我们知道不同物质之间并非拥有不可逾越的鸿沟 , 只是这种技术难度太大 , 目前能够实现的屈指可数 。
而我国科学家竟然屡创新高 , 将二氧化碳经过人工合成之后可以产生淀粉了 , 这究竟是怎么做到的呢?
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从二氧化碳到淀粉
乍一听 , 这件事其实很不靠谱 , 就物质形态的变化来说 , 我们最多可以说把气态的二氧化碳变成固态的二氧化碳 , 但是它的本质还是二氧化碳分子 , 这一点不管怎样都是不会变的 , 而这个尝试看上去显然是直接把一种物质变成了另一种物质 , 完成了质的飞跃 。
这项科学成果来自中国的研究者们 , 以及整个成果都得到了国际学术机构的检验和认证 , 关于它的研究文章也于2021年的秋天在知名的期刊《科学》上得到了发表 , 显然 , 这并不是一个有名无实的噱头 , 而是实实在在已经取得了成功的实践 。
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这项研究的团队来自中国科学院 , 具体来说是他们下属天津地区的研究所 , 名叫天津工业生物所 , 根据团队负责人介绍 , 这个项目从立项到实践再到反复攻坚克难 , 前后整整花了六年多的时间 , 最终能够获得成功是非常不容易的 。
他们在发表的文章和许多采访中都介绍过这项研究的原理 , 简单来说 , 就是不停地搭建转化的链条 , 一步步地将化学能量导向生物能量 , 用专业的术语来说 , 就是把化学催化与生物催化两种模式结合在一起 , 将某种物质中的能量转化为我们想要的形式 。
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整个链条基本上可以分成两个主要的部分 , 第一部分就是光合作用 , 这也是二氧化碳实现能量转化的基础 , 只有在光的帮助下 , 二氧化碳才能以实体的形式进入到我们的实验模型当中 。
第二部分就是生物合成 , 这一步的目标也非常明确 , 就是将以化学能量存在的二氧化碳导向生物能量 。
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具体来说 , 又可以细分为四个步骤 , 首先要把二氧化碳进行一个基础的还原 , 方法是通过催化剂来即逆行催化 , 注意催化剂一定要是无机的 , 这样最后得到的就是甲醇 。
从甲醇到淀粉之间要完成一个转化跟一个合成 , 转化就是把让甲醇成为三碳 , 合成就是让三碳成为六碳 , 如果你对淀粉的化学组成熟悉的话 , 应该知道从六碳到它之间 , 只需要一个聚合反应即可 。
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整个过程看上去并不复杂 , 但实际上中间有很多此前没有攻克的技术难题 , 以及一些重要的量化条件 , 都是经过专家团队的不断实验、推倒和再实验之后才得到的 , 可以说是一项非常了不起的推进 。
它不仅让化学和生物技术之间的沟通和联结变得更加紧密 , 拓宽了二者结合的应用空间 , 同时还产生了意义深远的社会影响 。
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