從未有哪個(gè)尚存的獎(jiǎng)項(xiàng)，能如有122年歷史的諾貝爾獎(jiǎng)一般，寫盡20世紀(jì)以來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與更迭。

從1901年的X射線和1918年的量子論，到1923年、1945年的胰島素和青霉素，再到2009年的光纖通信和2014年的發(fā)光二極管，以及近5年來獲獎(jiǎng)的鋰電池和基因編輯等技術(shù)，都深刻地改變著人類的生活，塑造著未來的世界。

2023年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)相繼揭曉，mRNA、阿秒激光和合成量子點(diǎn)技術(shù)成為今年的“寵兒”。8位立足前沿的科學(xué)家?guī)е伤麄儼l(fā)明或參與的技術(shù)，登上了*的“世界科學(xué)殿堂”，而在他們身后，是已經(jīng)被這些技術(shù)改變了的世界。

PART 01

阿秒激光

10月3日，2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)花落美國俄亥俄州立大學(xué)名譽(yù)教授皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、德國馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所教授費(fèi)倫茨·克勞斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大學(xué)教授安妮·呂利耶（Anne L’Huillier），三名科學(xué)家因?yàn)樵凇爱a(chǎn)生阿秒光脈沖以研究物質(zhì)中電子動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法”方面所作出的貢獻(xiàn)共同獲獎(jiǎng)。

阿秒是一個(gè)時(shí)間單位，即10的負(fù)18次方秒，用于描述電子在原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的情況，如電子繞氫原子核一周大約是150阿秒。而阿秒激光則是一種特殊的短波脈沖激光，因其脈沖持續(xù)時(shí)間極短，被用于觀測和控制原子、分子和固體中電子的超快動(dòng)態(tài)過程。

我們都知道，在拍攝高速移動(dòng)的物體時(shí)，相機(jī)的曝光時(shí)間越短，拍攝出的物體便越清晰，而阿秒激光就是科學(xué)家們觀測微觀世界的“快門”。

美國中佛羅里達(dá)大學(xué)物理系特聘教授常增虎早在2012年便提出了雙光學(xué)時(shí)間門方案，產(chǎn)生了67阿秒的孤立脈沖，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)最短脈沖的紀(jì)錄。后又在2017年的第六屆國際阿秒物理會(huì)議上，其團(tuán)隊(duì)又使用脈寬12飛秒、中心波長1.7微米的紅外激光作為驅(qū)動(dòng)光源，獲得了53阿秒的孤立脈沖，中心光子能量為170電子伏特（波長7.3納米），刷新了自己保持的前世界記錄，并且*次將阿秒脈沖的光子能量提高到100電子伏特以上。

激光被譽(yù)為20世紀(jì)人類科學(xué)史上最偉大的發(fā)明之一，而阿秒激光所屬的超快激光技術(shù)，更是該領(lǐng)域“王冠上的明珠”。

超快激光是指脈沖寬度短于分子弛豫時(shí)間的脈沖激光，相比其他激光相比， 超快激光具極高的時(shí)間分辨率和極高的峰值功率。除前文提到的阿秒激光外，超快激光還包括我們熟知的皮秒和飛秒激光，三類激光共同促進(jìn)了超快科學(xué)、極端光學(xué)在多學(xué)科領(lǐng)域的前沿應(yīng)用，孵化了飛秒精密加工、高分辨成像、激光醫(yī)療等硬科技產(chǎn)業(yè)。

中科創(chuàng)星在超快激光領(lǐng)域也投資布局了數(shù)家企業(yè)。其中，天使輪投資企業(yè)「中科微精」便專注于超快激光高端精密制造裝備的研發(fā)及生產(chǎn)，是超快激光高端精密制造的先導(dǎo)者。自2015年成立以來，「中科微精」先后承擔(dān)、參與國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國防科工重大裝備自主可控專項(xiàng)、科技部儀器專項(xiàng)、工信部04專項(xiàng)等重點(diǎn)項(xiàng)目，并基于公司長期積累，研制出的三軸至七軸超快激光高端制造裝備，打破了國外壟斷。

不同類型激光加工原理 | 中科微精官網(wǎng)

「中科微精」已將成果用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)主流型號(hào)的研制與生產(chǎn)，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)三維曲面復(fù)雜微結(jié)構(gòu)高品質(zhì)制造的難題，是目前國內(nèi)*具備飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片氣膜孔飛秒激光精密加工能力的企業(yè)。

激光器是激光加工設(shè)備的核心器件，其性能關(guān)系到激光加工裝備的技術(shù)水平。自1961年，中國科學(xué)院長春光機(jī)所研制出我國*臺(tái)紅寶石激光器至今，中國激光技術(shù)經(jīng)歷五十多年的發(fā)展，超快激光器已經(jīng)在醫(yī)學(xué)美容、消費(fèi)電子、精密器械、顯示照明、航空航天和能源環(huán)境等行業(yè)逐步開始大規(guī)模應(yīng)用，目前也正不斷在實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。

中科創(chuàng)星天使輪項(xiàng)目「卓鐳激光」自研的激光器品類可分為超快激光器（皮秒、飛秒）、*激光器、混合技術(shù)激光器三大類。其中，超快激光器是公司的重點(diǎn)產(chǎn)品，在工業(yè)制造領(lǐng)域，其自主研發(fā)的BLAZER系列工業(yè)級(jí)超快激光器實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，在國內(nèi)LCD全面屏切割領(lǐng)域市場占有率在行業(yè)前列。而在醫(yī)療領(lǐng)域，ALICE-PS系列醫(yī)療皮秒激光器打破歐美壟斷，解決了國內(nèi)高端醫(yī)療器械核心光源國產(chǎn)化問題。

工業(yè)級(jí)超快皮秒激光器 | 卓鐳激光官網(wǎng)

隨著超快激光功率創(chuàng)新高，我國對(duì)于大功率超快激光器的的需求仍十分迫切。中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心發(fā)布的《2021中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，2020年我國超快激光器市場規(guī)模為27.4億元，國產(chǎn)皮飛秒超快激光器出貨量由2015年的40臺(tái)增長至2020年的2100臺(tái)，5年間增長超50倍。另據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2026年我國超快激光器市場規(guī)模有望達(dá)到62億元，預(yù)計(jì)未來激光設(shè)備在精細(xì)微加工領(lǐng)域的應(yīng)用需求將持續(xù)提升。

PART 02

量子點(diǎn)

10月4日，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)將諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了美國麻省理工學(xué)院教授蒙吉·G·巴文迪（Moungi G.Bawendi）、美國哥倫比亞大學(xué)教授路易斯·E·布魯斯（Louis E. Brus） 和美國納米晶體科技公司科學(xué)家阿列克謝·伊基莫夫（Alexei Ekimov），以表彰他們?cè)诎l(fā)現(xiàn)和合成量子點(diǎn)方面做出的貢獻(xiàn)。

盡管因諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)常常頒發(fā)給生命科學(xué)領(lǐng)域，而被大家調(diào)侃為“諾貝爾理綜獎(jiǎng)”，但這一次，組委會(huì)卻出人意料地將這一殊榮頒發(fā)給光學(xué)領(lǐng)域的另一個(gè)技術(shù)——量子點(diǎn)。

不少人對(duì)這個(gè)技術(shù)的*印象，或許來自于三星當(dāng)家的量子點(diǎn)QLED電視。2019年，三星率先推出QLED量子點(diǎn)技術(shù)，其憑借優(yōu)異的業(yè)界表現(xiàn)，站穩(wěn)了屏幕技術(shù)的*梯隊(duì)。

不同顏色的量子點(diǎn)發(fā)光材料 | 撲浪量子官網(wǎng)

憑借突出的顯示效果，量子技術(shù)被認(rèn)為是推動(dòng)VR/AR領(lǐng)域發(fā)展的重要技術(shù)之一，將應(yīng)用在未來的電子設(shè)備上，為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。

中科創(chuàng)星投資企業(yè)「賽富樂斯」認(rèn)為，量子點(diǎn)是目前*的色彩表現(xiàn)方案和色彩轉(zhuǎn)換材料，而Micro-LED則是目前*進(jìn)的光源技術(shù)，是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的微顯*解決方案。兩者的結(jié)合能夠解決高光強(qiáng)下的可靠性和效率問題，實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)Micro-LED直顯技術(shù)。

自2014年成立以來，「賽富樂斯」先后攻克了納米孔氮化鎵外延技術(shù)、Micro-LED制備技術(shù)、量子點(diǎn)原位封裝技術(shù)，硅基晶圓混合鍵合技術(shù)以及晶圓級(jí)微透鏡技術(shù)等一系列難關(guān)，于2023年實(shí)現(xiàn)了業(yè)界*量子點(diǎn)Micro-LED產(chǎn)品的落地。

更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參見中科創(chuàng)星歷史文章。

另外，中科創(chuàng)星天使輪項(xiàng)目「撲浪量子」，則是國內(nèi)唯二實(shí)現(xiàn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的量子點(diǎn)材料的設(shè)計(jì)、制備，以及量子點(diǎn)應(yīng)用產(chǎn)品銷售的廠商。

公司在量子點(diǎn)顯示材料、量子點(diǎn)包覆和精密涂布等方面擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)，其專利技術(shù)高穩(wěn)定性量子點(diǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)材料(QLuMis)搭配自主研發(fā)的膠水配方，結(jié)合高精密涂布技術(shù)制作的廣色域特種光學(xué)薄膜，可廣泛應(yīng)用于液晶顯示，極大提升液晶的顯示效果。

膜片效果對(duì)比 | 撲浪量子官網(wǎng)

「撲浪量子」聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO張志寬向中科創(chuàng)星介紹，「撲浪量子」的量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)化光學(xué)薄膜既可以與液晶屏幕結(jié)合，也可以與Micro-LED，OLED結(jié)合，提升顯示屏的分辨率和色域，帶來更好的顯示質(zhì)量。

不僅是顯示，在更廣泛的領(lǐng)域，量子點(diǎn)技術(shù)也逐漸開始發(fā)揮著重要的作用。

比如在生物監(jiān)測和醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，量子點(diǎn)極高的高亮度和光穩(wěn)定性，使其成為*的熒光標(biāo)記材料，用于研發(fā)用于識(shí)別腫瘤組織的靶向探針和可光學(xué)示蹤的多功能載藥體系。

而在化學(xué)領(lǐng)域，量子點(diǎn)還為開發(fā)高效、穩(wěn)定的光催化劑提供了新的策略，有望用于產(chǎn)氫和固碳。

正如諾貝爾獎(jiǎng)組委會(huì)所言：量子點(diǎn)在未來可以為柔性電子器件、微型傳感器、更薄的太陽能電池和加密量子通信做出貢獻(xiàn)，而我們對(duì)這些微小粒子應(yīng)用潛力的探索，也才剛剛開始。

PART 03

mRNA

2020年突發(fā)的新冠肺炎疫情，使mRNA這項(xiàng)始終不被“重用”的技術(shù)大放異彩，而在今年這一技術(shù)直接成了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的“座上賓”。

10月2日，諾貝爾獎(jiǎng)組委會(huì)將2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予卡塔林·卡里科（Katalin Karikó）和德魯·維斯曼（Drew Weissman），以彰顯其研發(fā)的mRNA技術(shù)為推動(dòng)新冠疫苗所做出的努力。

mRNA技術(shù)給人們帶來了極大的震撼——它能將疫苗原本數(shù)年的研發(fā)周期壓縮到10個(gè)月，同時(shí)還能保證極高的有效率（Ⅲ期臨床顯示，疫苗對(duì)原始株的有效性達(dá)95%）。

mRNA技術(shù)有兩個(gè)方向的應(yīng)用，開發(fā)疫苗或者開發(fā)藥物。該技術(shù)通過將體外合成的mRNA遞送到人體特定細(xì)胞中，mRNA會(huì)在目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)翻譯、表達(dá)成特定蛋白，分泌至胞外發(fā)揮作用。

如果這種蛋白質(zhì)是抗原的表面蛋白，就會(huì)遞送給免疫系統(tǒng)，引發(fā)特異性免疫。輝瑞的新冠肺炎mRNA疫苗便是將編碼新冠病毒S蛋白的mRNA注射進(jìn)入體內(nèi)，使其在人體內(nèi)合成S蛋白，刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。

如果表達(dá)出的是具有特定生物活性的功能蛋白，那就是mRNA藥物。理論上mRNA能夠表達(dá)任何蛋白質(zhì)，符合個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療的理念。

現(xiàn)在，mRNA技術(shù)已經(jīng)是各大藥企和生物技術(shù)創(chuàng)企關(guān)注的重要賽道。全球mRNA藥物研發(fā)三大巨頭為Monderna、BioNTech和CureVac，它們基于自研的mRNA技術(shù)平臺(tái)，在傳染病疫苗、罕見病、腫瘤免疫等領(lǐng)域均有布局。

因?qū)＠饕粐夤境钟?，mRNA技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展仍處于早期階段。不過已有不少公司正從事相關(guān)的研發(fā)工作，如中科創(chuàng)星天使輪項(xiàng)目「深信生物」，該公司致力于mRNA藥物及遞送載體技術(shù)的研發(fā)工作，是全球?yàn)閿?shù)不多掌握全球脂質(zhì)納米顆粒（LNP）底層技術(shù)的企業(yè)之一。

但mRNA的穩(wěn)定性差，人體內(nèi)的核糖核酸酶能夠輕易地降解mRNA，使其免疫或治療作用失效。為此，我們需要一種“保護(hù)mRNA”的技術(shù)，把mRNA遞送到人體的目標(biāo)位置。

而脂質(zhì)納米顆粒則是把mRNA包裹在脂質(zhì)的納米載體中，利用同性相容的原理，把mRNA送進(jìn)細(xì)胞，在遞送技術(shù)上頗具前景。

目前，深信生物已有兩款mRNA疫苗產(chǎn)品獲得美國FDA臨床試驗(yàn)許可，包括一款廣譜保護(hù)型新冠mRNA疫苗和一款帶狀皰疹mRNA疫苗。

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染科主任張文宏也高度評(píng)價(jià)mRNA技術(shù)，他認(rèn)為這類技術(shù)的臨床應(yīng)用從此打開了一個(gè)新的天地，為于腫瘤性疾病、遺傳性疾病、免疫性疾病領(lǐng)域帶來極大的前景。

參考資料：

1. 阿秒脈沖的前世今生.中科院物理所

2. 激光研究領(lǐng)域耀眼的明珠：超快激光.科學(xué)出版社

3. The Nobel Prize in Chemistry 2023.諾貝爾獎(jiǎng)組委會(huì)

4. 張文宏點(diǎn)評(píng)mRNA疫苗技術(shù)獲諾獎(jiǎng).*財(cái)經(jīng)