歷屆得獎者

數理科學組 ─ 陳長謙 院士

破解甲烷氧化奧秘 發明分子催化劑

熱愛科學 醉心人文關懷 陳長謙啟發無數學子

在一甲子的學術生涯中，中央研究院 (簡稱中研院) 院士陳長謙投入物理化學 (physical chemistry)、化學物理學 (chemical physics)、生物物理學 (biophysics) 等多個領域，他的研究範疇既深且廣，專門破解基礎科學的「黑盒子」，於不同研究階段均在全新領域創造出突破性科學成就。

陳長謙率先以創新的光譜學及生物化學法，探討最基礎的問題，包括膜蛋白結構與作用、核酸鹼基與蛋白質的關係，其中尤以膜蛋白與金屬蛋白在生物學的重要性 (biological importance) 最受囑目。對一般大眾來說，這些深奧的名詞或顯陌生，但他的研究成果，就像火炬一樣，點亮了基礎科學尚未了解的面向，也替全球許多基礎及應用科學的重大發現，開啟了契機。

核磁共振光譜法 探討核酸鹼基平面間的「垂直」作用力

1960 年代初期，他運用核磁共振 (NMR) 光譜法，來探討水溶液中核酸鹼基的排列，當時科學界仍在辯論，核酸鹼基的「水平」氫鍵的交互作用，是否就足夠解釋 DNA 雙螺旋，在室溫下的結構穩定性。陳長謙院士發現，DNA 中的核酸鹼基，在處於水溶液環境時，存在著強大的「垂直」作用力，因而確認了支撐核酸分子的結構，主要憑藉分子內，在水中具有相互聚集的特性，亦即後來大家所熟知的「疏水效應」，也一舉終結了科學界的辯論：華生-克里克鹼基對為何及如何在水中成形的謎題。

破解細胞色素 c 氧化酶的結構與作用：氧化還原質子泵

陳院士最重要的科學貢獻，是採用創新的光譜法及生物物理方式來探測膜蛋白，特別是膜結合的金屬酶，以了解這些重要分子機器的結構、功能及動態行為 (dynamic behavior)。他在「牛心臟粒腺體的細胞色素 c 氧化酶」的研究成果極具原創性，既獨到又簡明；1970 年代晚期，陳院士成為這個領域的世界權威，他的實驗室也因為闡明「牛心臟粒腺體的細胞色素c 氧化酶」這個複雜又重要的酵素系統的架構及功能，聞名全球。

細胞色素 c 氧化酶對於建立粒腺體中 ATP 合成所需的原動力非常重要，但當時仍是「黑盒子」，科學界只知其重要性，對於其結構和作用仍十分陌生。陳院士帶領研究團隊，在 1980 年代早期，進行了決定性的實驗：描繪金屬輔因子的配體結構，因此確定了在質子泵送過程中，如何透過金屬輔因子和蛋白質基質之間的氧化還原閥，動態地控制電子和質子的流動。

發現甲烷變甲醇的催化機制：三銅簇

1990 年代初期，陳院士再度投入全新的研究領域，探討微粒型單加氧酶 (pMMO) 如何以高度效率將甲烷轉化為甲醇。2000 年之後，他的臺灣團隊以創新技術，找到單加氧酶中的銅金屬簇，因此發現了甲烷轉為甲醇的催化機制，即獨特的三銅簇。近幾年，陳院士與中研院及國立臺灣大學( 簡稱臺大) 化學系的同仁攜手合作，開發出全球首個分子催化劑，能夠在室溫下利用氧氣將甲烷轉化為甲醇，可說是甲烷氧化領域的重大突破。尤其在當今全球淨零減碳的趨勢下，「減甲烷」有助阻止氣候暖化，也讓陳長謙院士的這個發現更顯重要。

陳院士的研究興趣廣泛，近年又成就另一創舉，他投入蛋白質折疊的基礎研究。蛋白質折疊是生物體十分重要的作用，可形成肌肉、荷爾蒙、酵素等，但其過程仍是一大謎團。陳院士運用籠狀化合物，研究在沒有變性劑的情況下，蛋白折疊的最早期作用；這項最新研究闡明動力學的途徑在蛋白折疊過程中的重要性。

除了專業領域的傑出表現，少年時立志從事神職的他，在科學界獲得世界肯定後，毅然以傳教士精神，放棄加州理工學院這個美國頂級學術殿堂的光環與豐沛資源，來到臺灣，替國內先進學研建立嚴謹的基礎設施及研究系統。他在中研院副院長任內策劃的「中央研究院基因體研究中心」，以及與前行政院國家科學委員會( 現今科技部) 合作的「基因體醫學國家型科技計畫」，替國內應用醫學研究及生技產業的發展，奠定堅實的基礎。

此外，陳院士也在中研院創辦了國際研究生學程 (Taiwan International Graduate Program, TIGP)，目的是充實中研院的研究人力，吸引全球頂尖學術菁英前來，接受碩博士研究訓練；該學程已有 20 年歷史，迄今仍是中研院最成功的計畫之一。

陳院士運用豐沛的國際人脈，邀請頂尖學者來臺輪流擔任TIGP 講座，大大提升臺灣的國際能見度及研究能量。多年來，他曾主辦多場國際研討會，探討下列領域最先進的研究主題：化學生物學 (chemical biology)、生物催化與化學催化 (biocatalysis and chemical catalysis)、能源、燃料、環境永續等。陳院士是眼光前瞻的學者，對於科學界的未來發展方向，始終具有敏銳的洞察力。

陳院士最為同儕欽佩的特質，是他無私地培養許多後進人才，他將他在美國的研究，移轉深耕在臺灣，至今大約 23 年的光景，所教導授課的博士研究學者、大學部學生及碩博士生，已達數百人以上；其中至少有 25 位他的臺灣學生，目前任職於國際知名的學術機構，例如美國俄亥俄州大學、德國馬克思普朗克研究院等。即便十年前已自中研院退休，陳院士仍持續貫徹身為科學家及教育家的使命；直到今天，國內外許多青年菁英，依然受到他的鼓舞與啟發，陳院士將其研究成果、方法與精神不斷傳承，造福未來世代。