Kémiai Nobel-díj, 2019

Az indoklás szerint a könnyű, újratölthető és tartós lítiumion-akkumulátorokat napjainkban a mobiltelefonoktól a laptopokon át az elektromos autókig használják. Világszerte ezekkel működnek a hordozható elektronikai eszközök, amelyeket a kommunikációhoz, a munkához, a tanuláshoz vagy például a zenehallgatáshoz használnak. Jelentős mennyiségű nap- és szélenergiát tudnak elraktározni, lehetővé téve ezzel a fosszilis energiától mentes társadalmat.

Az 1970-es évek olajválsága Stanley Whittingham olyan módszerek fejlesztésén dolgozott, amelyek fosszilis üzemanyag-felhasználása nélküli technológiákhoz vezethetnek. Szupravezetőket kezdett vizsgálni, és felfedezett egy rendkívül energiagazdag anyagot, amelyet egy innovatív katód megalkotásához használt egy lítiumakkumulátorban. Ez titán-diszulfidból készült, amelybe molekuláris szinten lítiumionokat lehet „beszúrni”. Ennek az akkumulátornak az anódja részben fémes lítiumból készült, és bár az akkumulátorban nagy lehetőségek rejlettek, a fémes lítium miatt túlságosan is robbanásveszélyes volt ahhoz, hogy használható legyen.

John Goodenough úgy vélte, hogy a katódban még nagyobb lehetőségek rejlenek, ha fém-oxidot használnak fém-szulfid helyett. 1980-ban bizonyította, hogy kobalt-oxidba ágyazott lítiumionok akár négyvoltos feszültséget is le tudnak adni. Ez egy olyan áttörés volt, amely aztán jóval erősebb akkumulátorok kifejlesztéséhez vezetett.

Az amerikai tudós katódját alapul véve Josino Akira 1985-ben megalkotta a kereskedelmi forgalomban használható első lítiumion-akkumulátort. A reaktív lítium helyett petróleum kokszot, egy olyan karbonanyagot használt az anódban, amelybe a katód kobalt-oxidjához hasonlóan lítiumionokat lehet beágyazni. Az eredmény egy könnyű, tartós akkumulátor lett, amelyet több százszor újra lehet tölteni, mielőtt csökkenni kezd a kapacitása. A lítiumion-akkumulátorok előnye, hogy nem olyan kémiai reakciókon alapulnak, amelyekben elhasználódnak az elektródák, hanem a lítiumionok oda-vissza áramlanak az anód és a katód között. Az ilyen akkumulátoroknak nincs „memóriájuk”, a részleges töltés vagy merítés következtében nem csökken a kapacitásuk, nem kell őket kis töltésen regenerálni. További előnyük például a kadmiumos cellákhoz képest, hogy kevés mérgező anyag van bennük.

„A lítiumion-akkumulátorok forradalmasították az életünket, amióta 1991-ben piacra kerültek. Lefektették a vezeték nélküli, fosszilis energiától mentes társadalom alapjait és nagy hasznára vannak az emberiségnek” – összegzett indoklásában a Nobel-bizottság.

A kitüntetettek összesen 9 millió svéd koronával (276 millió forintos összeggel) gazdagodnak. A díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.

A Texasi Egyetem által közreadott, Austinban készített kép John Goodenough amerikai tudósról. Az 1922. július 25-én született John Goodenough a valaha volt legidősebb Nobel-díjas.

Forrás: MTI/EPA/Texasi Egyetem

A 97 éves John B. Goodenough a németországi Jénában született. A Yale Egyetemen matematikusként végzett, a Chicagói Egyetemen fizikából diplomázott 1952-ben. Kutatott az MIT Lincoln Laboratóriumában, majd az 1970-80-as években az Oxfordi Egyetem Szervetlen Kémia Laboratóriumát vezette, ahol munkatársaival kifejlesztette a lítiumion-akkumulátor katódjának innovatív anyagát. 1986 óta a Texasi Egyetem austini intézményének gépipari és anyagtudományi professzora, csoportjával jelenleg is folytatja kutatásait. 550 tudományos cikk, 85 könyvfejezet és recenzió szerzője, öt könyvet írt.

A Binghamton Egyetem által közreadott, az egyetem vestali kampuszán készített kép Stanley Whittingham tudósról.

Forrás: MTI/AP/Binghamton Egyetem/Jonathan Cohen

Az 1941-ben született Stanley Whittingham az Oxfordi Egyetemen szerezte kémiadiplomáját. Posztdoktori tanulmányait a Stanford Egyetemen végezte, majd 1972-84 között az Exxon kőolajipari vállalat kutatócégénél dolgozott, ahol felfedezték a lítiumakkumulátor katódját. Jelenleg az amerikai Binghamton Egyetem professzora. 16 szabadalom fűződik nevéhez, 2010-ben a zöld technológiák terén a világ 40 innovátora közé sorolta a GreentechMedia.

A Global Energy Prize szentpétervári díjátadóján készített kép Josino Akira japán tudósról.

Forrás: MTI/AP/Dmitrij Loveckij

Josino Akira 1948-ban született Szuitában, a Tokiói és az Oszakai Egyetemen diplomázott. 1972-től a Kawasaki cég kutatólaboratóriumában dolgozott, ahol 1983-ban kifejlesztette a lítiumion-akkumulátor újratölthető prototípusát. Jelenleg az Asahi Kasei vállalat kutatója, ahol a jövő technológiáin dolgozik és a nagojai Meidzso Egyetem professzora.

A japán kutató elmondta: bízott abban, hogy felfedezéseik előbb-utóbb kiérdemlik a Nobel-díjat, de nem számított arra, hogy ez ennyire „hamar” bekövetkezik. A lítiumionos akkumulátorok 1991-ben kerültek piacra. A lítíumion-akkumulátorok előnyeivel kapcsolatban Josino Akira szólt a klímaváltozásról is, amely szerinte jelentős kihívás az emberiség számára.

A kémiai Nobel-díjat 1901 óta most 111. alkalommal ítélték oda, összesen 184 tudósnak, de a díjazottak száma csak 183, mert az angol Frederick Sanger – eddig egyedüliként – két alkalommal is megkapta a kitüntetést. Az elismerésben 63 alkalommal részesült egy tudós, 23 alkalommal kettő és 25 alkalommal három. 1901 óta nyolc alkalommal (1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941 és 1942) nem adományoztak kémiai Nobel-díjat.
Eddigi legfiatalabb a 35 éves Frédéric Joliot-Curie volt, 1935-ben, a legidősebb díjazott pedig az egyik idei kitüntetett, John Goodenough, aki 97 évével a Nobel-díj történetének korrekordere is egyben. Az 1954-ben kémiai Nobel-díjjal kitüntetett amerikai Linus Paulingot 1962-ben Nobel-békedíjjal is elismerték; ő az egyetlen Nobel-díjas, aki mindkét kitüntetését önállóan kapta.
A 183 díjazott között öt nő van: Marie Curie 1911-ben, a lánya, Irene Joliot-Curie 1935-ben, Dorothy Crowfoot Hodgkin 1964-ben, Ada Jonat 2009-ben, Frances H. Arnold 2018-ban nyerte el az elismerést. Marie Curie és Dorothy Crowfoot Hodgkin egyedül vették át a kitüntetést, Curie asszony 1903-ban a fizikai Nobel-díjat is megkapta, eddig ő az egyetlen tudós, aki két tudományágban is kiérdemelte az elismerést. Az egyetlen kémiai Nobel-díjas házaspár is a Curie családból került ki, Irene és férje, Frédéric Joliot-Curie 1935-ben együtt kapták meg az elismerést.
Két kémiai Nobel-díjas nem vehette át a neki megítélt kitüntetést: a német Harmadik Birodalom hatóságai arra kényszerítették Richard Kuhnt, majd Adolf Butenandtot, hogy a nekik 1938-ban, majd 1939-ben megítélt kémiai Nobel-díjat visszautasítsák. A két tudós csak a második világháború után vehette át a Nobel-díjat, az azzal járó pénzösszeget viszont – az alapító Alfred Nobel rendelkezései miatt – már nem kapták meg.
Magyar származású tudósok közül eddig öten kaptak kémiai Nobel-díjat. Az 1925. évit a Németországban élt Zsigmondy Richárd vehette át „a kolloid oldatok heterogén természetének magyarázatáért és a kutatásai közben alkalmazott módszerekért, amelyek a modern kolloidkémiában alapvető jelentőségűek”. Az 1943. évit a Németországban, Dániában és Svédországban élt Hevesy György kapta „a kémiai folyamatok kutatása során az izotópok indikátorként való alkalmazásáért”. 1986-ban a Kanadában élő Polányi János megosztva kapta a díjat „a kémiai reakciók folyamatának jobb megértését szolgáló kutatásaiért, reakciódinamikai felismeréseiért”. 1994-ben az Egyesült Államokban élő Oláh Györgynek „a pozitív töltésű szénhidrogének tanulmányozása terén elért eredményeiért”, míg 2004-ben az Izraelben élő Avram Hershkónak (Herskó Ferenc) a sejtbiológia terén elért alapvető kutatási eredményeiért ítélték oda a kémiai Nobel-díjat.