科学探索|“不太化学”的诺贝尔化学奖今年将花落谁家？ “不太化学”的诺贝尔化学奖

诺贝尔化学奖向来“慷慨大方”，常常把奖发给跟生物或者物理沾边的成果，各国化学家苦“秦”久矣，然而诺奖委员会仍然是“我行我素” 。不过，这种趋势倒是很好地说明了化学家们都是万金油，在各行各业都能发光发热。今年诺贝尔化学奖会花落谁家？
我们今天就来大胆做一波预测，看看下面这些研究能否在今年斩获桂冠，虽然其中仍然有个别成果，算不上那么的“化学” 。
Part.1
“老树发新芽”的可控自由基聚合
“可控自由基聚合”是真正意义上的化学研究，它解决了一个困扰化学界上百年的问题：如何让狂放不羁的自由基聚合反应成为温顺的“小绵羊”？
自由基，是化合物分子在光热等外界条件下，内部的共价键发生均裂，从而形成具有不成对电子的原子或者基团，它具有极高的反应活性。所谓自由基聚合，是指利用自由基实现有机物聚合的化学反应，同时也是生产高分子聚合物材料最为常见的形式。人类合成的所有高分子聚合物中，利用自由基聚合方式生产的产品超过三分之一。
为什么自由基聚合最常见？
道理很简单，自由基聚合起来特别容易，在水中就能够进行，反应成本低，并且产率还高。
我们以最常见的自由基聚合单体——乙烯为例来对自由基聚合反应的原理进行简要的说明。
乙烯的分子结构非常简单，两个碳原子间形成双键，再各自拖着两个氢原子。正常情况下乙烯比较稳定，不会自行分解，碳碳双键更是不会自行断开。不过，一旦有自由基出现在整个体系中，碳碳双键就可能受到自由基的“进攻”，从而发生断裂。
当然，断裂的结果并不是双键同时断开，而是其中一条保留成碳碳单键，另一条则断开，最后在两个碳原子上各自形成一条半键。而这两个半键，正好又形成了新的自由基。
新的自由基又会跑去进攻其它双键，最后的结果就是大家的双键统统断裂，然后以单键的形式连接起来，形成很长的链式分子。
不过，自由基在体系内最初是不存在的，因此我们需要“制造”一点自由基，以便让它作为“引线”，引爆之后的聚合反应。

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　乙烯分子、聚乙烯单体和带有支链的聚乙烯分子（图片来源：作者自制）
生产聚乙烯时，常见的引物是碘单质。碘单质有个特点，因为它自身是双原子分子，单个原子半径又很大，因此两个原子中间的共价键连接不是非常紧密。好比是两个大胖子面对面手拉手，结果肚子太大，做不到非常“紧密” 。
光照下的碘单质特别容易分解出自由基，而乙烯并不挑肥拣瘦，不论自由基是来自碘还是来自其它乙烯分子，它统统能收入囊中。
聚合反应随即启动，乙烯分子们的双键不停断裂，又不停地和其它断裂后的自由基相连，最后大家就聚合成了一个大分子。乙烯的聚合反应发生速度非常快，只要一秒钟的时间，就能让成千上万个分子聚合在一起。
最后，开始作为引物的碘单质虽然也连接进了聚乙烯分子，但是毕竟只是起到催化剂作用，相比乙烯分子数量很少，不会影响产物纯度。

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自由基聚合的典型反应示例
看到这里，你可能会觉得，聚合反应这么简单，过程酣畅淋漓，简直就是完美反应。
然而，自由基聚合反应的缺点就在于它进行得实在太快，而且中间的细微过程完全不受控制。

科学探索|“不太化学”的诺贝尔化学奖 今年将花落谁家？

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