※ [本文转录自 Gossiping 看板] 作者: jfsu (水精灵) 看板: Gossiping 标题: Re: [新闻] 叶绿素发电不是梦 我国已找出商业应用之道 时间: Thu Dec 24 13:23:49 2009 : 这种纯粹以有机物质为材质的发电技术，成本相对不高，加水後还可以再多次使用，在环 : 保上更具有重要意义。 : 未来叶绿素发电技术精进後，甚至还将可以朝向大电力开发方向发展，供应更大量的电流 : ，甚至做为社区发电的用途。 : http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/091222/1/1xei6.html 或许大家都在国中了理化学过光合作用，方程式也知道怎麽写，而其中的主角〔叶绿素〕 也都再熟悉不过。只是，很少人知道，这玩意也是直到50年前才被确定。 今天，我们来闲谈一下某位老兄，他的才华可以与同是犹太籍的爱因斯坦匹敌， 不过.....很少人听过他。 继上篇写完短命又不幸的天才数学家伽罗华的故事，底下的文章仍究秉持着通俗的 科普知识、去掉无谓的专业内容，来介绍大家认识每个发明或研究背後都是有着 不为人知的科学家的八卦。 今天的主角是：威尔斯泰特（Richard Martin Willst?tter, 1872.8.13 - 1942.8.3)， 德国化学家，由於对植物色素，特别是叶绿素（chlorophyll）的研究，获得1915年 诺贝尔化学奖。 出生於犹太家庭的他，幼年常遭欺负，乾乾净净出门，黑黑青青回家，不是被附近的 小朋友扔石头就是被吐口水，极尽嘲讽的言语甚至比八卦板或政黑板的乡民还酸。 在学校，小威尔斯泰特也逆来顺受，甚至已经dororo化，老师在课堂上也不太注意这位 安静的学生，他在班上的座位总是被安排在最後一个位子上。 即使如此，不受重视的他仍专心在他的课业上。 他的化学启蒙教科书是一本由德国有机化学家肖莱马（C.Carl Schorlemmer）和 英国化学家罗斯科（H.E.Roscoe）合作编写的《化学教程大全》。 18岁时，他进入德国慕尼黑工业学院就读，主修的科目是有机化学。毕业之後，仍是在 该学校继续研究。而被提升为教授时，应邀去当地的路易港作企业参访，那次的考察让 他重新考虑到一些在实验室的与工业化生产的成品，彼此之间存在有着重大的问题。 「俺实在搞不懂这东西的颜色是怎麽产生的。」说话的是负责该企业的染料制品的顾问 　朱利尔斯（Julius）。 「这应该是分子中存在某些原子团让物体显色的原因。」威尔斯泰特解释着： 「这类的原子团就是所谓的〔生色团〕。」 朱：sen色团？ 威：生（ㄨㄟ/）色（ㄉㄚ\）团（ㄌ一\）。 朱：深（一）色（ㄉㄚ）团（ㄌ一\）？ 威：生（ㄨㄟ/）色（ㄉㄚ\）团（ㄌ一\）。 朱：（笑）生（ㄨㄟ/）色（ㄉㄚ\）团（ㄌ一\）？ 威：水啦！ 朱：It's Good to Drink？ 威：哩拎块麦嘛！ 朱：可是，如你所说的，这些生色团又怎样影响着物质颜色的变化？是否可以预先知道 　　存在某个化合物里的生色团会让它出现某种颜色？ 这下可让威尔斯泰特哑口无言。 注：生色团，又称发色团、发色基，是分子中含有能吸收紫外-可见光而产生电子跃迁 　　结构的基团 这个问题便在他心中留下一个问号。此时的值年29岁。接着，在他发现从焦油中可以 提炼出苯胺染料，并研究其化学组成，进而获得一系列重大的发现。此外，他又开始 研究起叶绿素的化学结构。 关於他的研究内容太偏向专业，这里就不讨论，但我们先来说说叶绿素这东西。 在科学家注意到这玩意跟光合作用有关，那是18世纪之後的事，在这之前，这问题始终 是个未解之谜，而被归为神蹟。 1771年，一位英国化学家普利斯特利作了一连串实验，它将小白鼠置於密闭的玻璃罩下， 里头在摆放了一根点亮的蜡烛与一株薄荷的枝叶。没多久，烛火没有熄灭，老鼠也没被 闷死。此外，他也发现即使有了薄荷叶，烛火仍比平常更快熄灭。 以我们现今的眼光来看，这单纯就是植物的光合作用与呼吸作用的缘故嘛。不过，这位 老兄始终没有弄清楚，几年之後，才被一位荷兰的科学家英格豪司证实在光亮之下， 植物会使得空气清新；在黑暗处，空气反而会变得混浊。 不过，这在当时不被人们相信。他们认为空气中不到1%的二氧化碳含量如何供应给植物 使其转换成占空气含量约20％的氧气？不可能嘛。 1782年，瑞士的瑟讷比埃发现，即使植物没有受到阳光照射，照样会释放出二氧化碳。 之後陆续在索绪尔、迈尔、萨克斯与恩格尔曼等人的研究下，才逐渐厘清。 直到约一百年後，即1897年，真相彻底揭晓：植物分解空气中的二氧化碳，取得了 碳元素，同时放出氧气。这个过程的关键参与者是内部的叶绿素。在阳光的作用下， 把经由气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成葡萄糖，同时释放氧气： 12H2O + 6CO2 + 阳光 → (与叶绿素产生化学作用); C6H12O6 (葡萄糖) + 6O2 + 6H2O 注意：上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水， 　　　是植物吸收所得，而且用於制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的 　　　氧原子则是来自二氧化碳。 　　　光合作用的第一步是光能被叶绿素吸收并将叶绿素离子化。产生的化学能被暂时 储存在三磷酸腺?(ATP)中，并最终将二氧化碳和水转化为氧气和碳水化合物。 叶绿素吸收大部分的红光和蓝光但反射绿光，所以叶绿素呈现绿色。并非只有 叶子才有叶绿素，叶柄的薄壁细胞都有叶绿素的存在。 藉由前人的研究，威尔斯泰特更是阐明了在绿叶细胞中以三比一的量存在的叶绿素a及b， 都是镁的错合物。 注：叶绿素是二氢〔口卜〕酚（chlorin）色素，结构上和〔口卜〕〔口木木〕 　　（porphyrin）色素例如血红素类似。在二氢〔口卜〕酚环的中央有一个镁原子。 因此，他获得了1915年的诺贝尔化学奖，也是创导研究生物学的第一人。 1920年，他又继续研究[酉每]反应，确定它是化学物质而非有机体。 在他回到母校（慕尼黑大学）任教，正当这位自小受尽欺负的犹太小孩终於能扬眉吐气 时，之後几年，只可惜，德国政权已被希特勒夺取，连爱因斯坦也被破逃亡到国外寻求 庇护，威尔斯泰特，这位着名的科学家也试着逃离纳粹的迫害，令人难过的是， 於1942年，不幸死於逃亡途中。 可悲的遭遇也发生在另一位专攻叶绿素的科学家，此人即是费歇尔，Franz Fischer， (1881～1945) 德国生物化学家，1930年诺贝尔化学奖得主。 威尔斯泰特曾花费很大精力进行过研究。叶绿素的分子组成很像血红素，但是在它们 之间存在着极细微的差别，难以分辨清楚。费歇尔几乎将全部时间都奉献给这一任务， 并最终取得了成功，血液之所以红、植物叶子之所以绿的秘密都被他揭开了。之後 更着手研究血液和植物叶子的色素并制造成人造血红素，而他所修订的叶绿素分子结构 一直沿用至今。 在第二次世界大战期间，费歇尔仍留在德国，在德国战败前一个月，由於任教的慕尼克 大学遭到大规模空袭，他的实验室被炸毁，在绝望之中自杀。 最後一位是美国科学家伍德沃德（Woodward，1917.4.10-1979.7.8），他在1960年 合成了叶绿素。他在天然有机化合物包括叶绿素的合成中所取得的成就受到世界科学家 们的推崇。因此，他获得了1965年度诺贝尔奖。 「合成，是一门艺术。」亦是他常挂於嘴边的名言之一。 (关於他的故事亦可写成数页～) 以上是研究叶绿素三杰：威尔斯泰特、费歇尔与伍德沃德。 -- 在台湾，何谓R&D工程师? 1.Reverse and Decap :IC反相工程，去胶，打开封装，拍照，复制电路布局。 2.Resign and Die :没死的就操到辞职，没辞职的就操到死。 3.Rework and Debug :计画永远跟不上变化，变化永远跟不上老板的一句话! 4.Relax and Delay :太过於轻松(Relax)，那麽就会Random Death (随时阵亡) 但是外派到大陆的台弯郎，晚上是R (鸭)陪客户，白天是D (猪)任人宰割! --

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