B2 · 第2集 · 5:55
催化大师的绿色化学
法国化学家让-弗朗索瓦·卡尔庞捷介绍有机金属催化剂如何高效合成可降解生物基塑料。
来源：Université de Rennes / Wikimedia Commons · 许可：CC BY 3.0
字幕
Jean- François Carpentier, j'ai 47 ans,
让-弗朗索瓦·卡尔庞捷，我今年47岁。
je suis arrivé en septembre 2001 à Rennes, je suis originaire de Lille,
2001年9月，我来到雷恩，来自法国北部的里尔。
dans le Nord. Je suis arrivé à l'université sur un poste de professeur de chimie.
我在大学担任化学教授一职。
Je suis actuellement directeur d'une des onze équipes de l'Institut des sciences
目前，我担任雷恩化学科学研究所下设的十一支团队之一的负责人，
chimiques de Rennes, l'équipe organométallique matériaux et catalyse,
即有机金属材料与催化团队；
et je suis également directeur de l'école doctorale Sciences de la Matière.
同时，我还担任物质科学博士生院的院长。
Si je reçois effectivement la médaille d'argent à titre personnel,
如果我本人确实获得这枚银质奖章，
je pense et je tiens à le
我想强调，也必须强调：
signaler, que c'est le résultat de tout un travail collectif,
这是整个集体努力的成果，
que ce soit les permanents et tous les doctorants et les post- doctorants qui ont
包括固定研究人员，以及过去十年间在此工作的所有博士生和博士后研究人员。
œuvré là sur ces dix dernières années.
（他们共同）为此付出了辛勤努力。
Notre groupe a œuvré à développer des catalyseurs
我们课题组致力于研发一类被称为有机金属的催化剂，
dits organométalliques, catalyseurs qui associent une
这类催化剂融合了有机组分
composante organique à une composante métallique,
与金属组分。
et ils se sont avérés efficaces dans différents processus de polymérisation pour
实践证明，它们在多种聚合反应中效果显著，
faire des matériaux, donc dans le domaine des plastiques traditionnels,
可用于制备材料，比如传统塑料；
et puis on a développé des
此外，我们还开发出一类新型聚合物，
polymères qui sont des polymères d'hiver, en ce sens
我们称之为‘冬季聚合物’，
que leur matière première est issue de la
因为其原料来源于生物质，
biomasse, et puis ce sont des matériaux qui sont beaucoup plus facilement
而且这些材料更易于降解。
dégradables. Un catalyseur, et
所谓催化剂——尤其是我们所研发的这类——
notamment les catalyseurs que l'on développe,
是分子级催化剂，
sont des catalyseurs moléculaires,
也就是说，结构高度明确。
donc c'est un catalyseur extrêmement bien défini. Alors à l'échelle macroscopique,
宏观上，它们呈粉末状；
on les voit sous forme de poudre, mais effectivement, nous,
但实际使用时，我们是在溶液中操作它们的。
les conditions dans lesquelles on les met en œuvre, ils sont en solution.
（因此）它们以溶液形式存在。
Ce catalyseur, qu'est- ce qu'il va faire?
这种催化剂会起什么作用？
Il va venir chercher les
它将去寻找
éléments constitutifs du futur polymère pour pouvoir les assembler.
未来聚合物的构成单元，以便将它们组装起来。
Donc la brique élémentaire du matériau plastique, du polymère,
因此，塑料材料、聚合物的基本单元
pour nous c'est ce qu'on appelle le monomère.
对我们来说就叫作单体。
On trouve ça dans monomère et polymère.
‘单体’和‘聚合物’这两个词里都含有‘mono-’前缀。
Un polymère, c'est une grosse molécule qui est faite de l'agencement d'une multitude
聚合物是一种大分子，
de monomères. Et ce catalyseur va venir prendre les unités monomères les unes après
由大量单体有序排列而成。这种催化剂将逐一抓取单体单元，
les autres pour d'une part créer des liaisons entre elles,
一方面在它们之间形成化学键，
apporter la cohésion à la molécule,
从而赋予分子整体性；
mais également il va être capable de contrôler la façon dont ces unités monomères
另一方面，它还能控制这些单体单元的排列方式。
vont venir s'agencer.
它们将如何连接成链。
Si tout simplement on pense à un monomère qui aurait cette forme-
假如我们设想一个单体具有这样的形状——
ci. Eh bien, le catalyseur, il va être capable d'agencer des dizaines,
那么，催化剂就能把数十个、数百个、数千个，
des centaines, des milliers, parfois des millions de mes stéréobiques.
有时甚至数百万个手性单体连接起来。
en créant des liaisons fortes entre elles,
在它们之间形成牢固的化学键，
c'est- à- dire que ces crayons ne seront plus dissociables,
也就是说，这些‘铅笔’将不再彼此分离，
ils vont réellement faire une chaîne macromoléculaire, et surtout,
而真正形成一条高分子长链；尤其重要的是，
c'est une des propriétés recherchées d'un catalyseur,
这是催化剂的一项关键性能，
c'est ce à quoi on s'attache au laboratoire,
也是我们在实验室中重点关注的目标：
c'est de leur conférer la capacité à distinguer fortement les deux extrémités,
赋予它们高度区分两个端基的能力；
dans le cas ici, je symbolise, de
在此例中，我用图示来表示，
façon à ce qu'ils fassent des enchaînements réguliers,
使它们按规律依次连接，
capuchon- tête- capuchon- tête, éviter
如‘帽-头-帽-头’式，避免出现错误连接，
des enchaînements par erreur,
比如‘头-头’或‘帽-帽’式连接，
tête- tête ou capuchon- capuchon,
这些错误连接会产生缺陷，
qui créeraient des défauts et qui seraient nuisibles pour les propriétés du matériau
损害最终材料的性能。
final. On a des catalyseurs de polymérisation qui, avec
有些聚合催化剂，仅需一克，
un gramme de catalyseur, sont capables de produire des centaines voire des milliers
就能生产出数百吨甚至数千吨的聚合物。
de tonnes de polymères.
这就是催化剂的高效性所在。
Vous introduisez cet élément, cette poudre de perlin- papin,
您加入这种物质，即珍珠-帕平粉末，
et très rapidement vous voyez la polymérisation qui se produit.
很快就能观察到聚合反应的发生。
Dans la majorité des cas, on
大多数情况下，我们
part d'une idée ou d'un concept que l'on a,
从一个已有想法或概念出发，
puis on passe à l'étape de la paillasson, le
然后进入实验台阶段，
juge de paix, en espérant qu'il n'y ait pas trop de
也就是最终的检验环节，
barrières qui se dressent devant nous.
希望面前不会出现太多障碍。
On fait de la synthèse organique, puis après de la synthèse organométallique,
我们先进行有机合成，再进行有机金属合成，
et sur cette base- ci, eh bien on regarde s'il faut réviser notre copie ou pas.
在此基础上，再判断是否需要修改方案。
La catalyse de polymérisation, c'est un domaine qui est extrêmement important.
聚合催化是一个极其重要的领域。
Peu de gens le savent, les polymères sont les matériaux synthétiques les plus
很少有人知道，聚合物是人类生产的
produits par l'homme, et paradoxalement, ce sont parmi ceux les plus récents.
产量最大的合成材料，却又是最晚近开发出的材料之一。
Ils existent depuis quasiment la Seconde Guerre mondiale,
它们自二战前后就已存在，
et on en produit chaque année 300 millions de tonnes.
如今全球每年产量达三亿吨。
Le domaine de la chimie verte, des biomatériaux,
绿色化学与生物材料领域，
il y a des milliers de chercheurs qui travaillent là- dessus dans le monde.
全球有数千名研究人员正在此领域开展工作。
Nous, on a eu une contribution un peu particulière, notamment sur les
我们的研究贡献略具特色，尤其体现在
processus de stéréocontrôle, et notamment aussi sur des processus que l'on dit de
立体选择性控制工艺，以及所谓
catalyse immortelle, où on est capable d'utiliser des quantités infimes de
“不灭催化”工艺——
catalyseur pour produire de très grandes quantités de matériaux plastiques,
仅需极微量催化剂，即可生产大量塑料材料，
ce qui est une clé pour une industrialisation possible.
这是实现工业化应用的关键。
Je pense que l'on verra l'avènement, l'explosion de la chimie verte,
我认为，绿色化学将迎来兴起乃至爆发，
et la démarche est irréversible, je pense réellement.
这一趋势不可逆转，我深信如此。
Elle va se concrétiser probablement à un horizon de trente ans,
它很可能在三十年内成为现实，
je pense. J'ai toujours trouvé l'enseignement comme extrêmement rafraîchissant.
我一直觉得教学令人耳目一新。
C'est également extrêmement
这同样极为
utile pour un chercheur, parce que ça lui évite de s'enfermer
对研究人员很有用，因为它能避免他们
dans sa thématique qui est nécessairement hyper spécialisée.
囿于自己必然高度专业化的研究主题。
Moi, je ne me prétends pas du tout être un exemple, mais si à 47
我完全不认为自己是个榜样，但我在47岁时
ans je fais encore de la chimie, c'est parce que
仍在从事化学研究，这是因为
depuis 13 jusqu'à 25 ans j'étais passionné.
从13岁到25岁，我一直满怀热情。
Le moteur de la recherche, c'est la passion.
科研的动力就是热情。