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三人分獲諾貝爾化學獎 設計合成「分子機器」


三人分獲諾貝爾化學獎 設計合成「分子機器」



諾貝爾獎官網消息,三名科學家分享了2016年諾貝爾化學獎。他們的獲獎理由是「分子機器的設計與合成」。

三位獲獎者是:法國化學家讓-皮埃爾-索維奇,1944年生於法國巴黎,法國斯特拉斯堡大學名譽教授;英國化學家J-弗雷澤-斯托達特爵士,1942年生於英國蘇格蘭愛丁堡,供職於美國西北大學;荷蘭化學家伯納德-L-費林加,1951年生於荷蘭,格羅寧根大學教授。三人將平分800萬瑞郎獎金。


這三位科學家發明了「全世界最小的機器」,將分子合成在一起,使其成為極微小的電機和傳動裝置,這些機器比一根頭髮絲的1000分之一還要細。


分子機器,指由分子尺度的物質構成、能行使某種加工功能的機器,其構件主要是蛋白質等生物分子。因其尺寸多為納米級,又稱生物納米機器,具有小尺寸、多樣性、自指導、有機組成、自組裝、準確高效、分子柔性、自適應、僅依靠化學能或熱能驅動、分子調劑等其他人造機器難以比擬的性能,因此研究生物納米機器具有重大意義。


最近二十年化學家則想在實驗室里用合成的小分子來模擬一些生物大分子機器或者宏觀機器的功能,被稱為人工分子機器(Artificial molecular machine)。

以下是諾獎官網公告:


他們合成了世界上最小的機器


法國化學家讓-皮埃爾-索維奇、英國化學家J-弗雷澤-斯托達特爵士以及荷蘭化學家伯納德-L-費林加憑藉共同設計與合成分子機器獲得了2016年諾貝爾化學獎。他們使得分子運動具有可控制性,只要加入能量,就能執行任務。分子機器是一個小型升降機、人造肌肉和體型極小的馬達。


計算的發展為我們展示了技術的微型化將帶來怎樣的革新。


2016年的諾貝爾化學獎得主使機器變得微型,並為化學這一領域開闢新的前進道路。

讓-皮埃爾-索維奇早在1983年就邁出了分子機器的第一步。當時他成功將環狀分子連接成鏈,名為索烴。一般來說,分子有強大的共價鍵連起來,原子在共價鍵共享電子,但是在鏈條中,分子則被更加自由的機器紐帶連接在一起。一架能夠執行任務的機器必須包含可以相對移動的部分。這兩個交叉連結的環正好滿足了這個條件。


1991年,斯托達特爵士進行了第二步。他分解出了輪烷。他將分子環纏繞在很細的分子軸上,表明分子環可以沿著分子軸移動。他的實驗基於輪狀化合物,包括分子起重機、分子肌和分子級別的電腦晶元。


伯納德-L-費林是第一個做出了分子馬達的人。1999年,他得到了一個可以沿著一個方向持續旋轉的分子馬達葉片。他可以用分子馬達旋轉一個玻璃量筒,這個量筒是分子馬達的1萬倍大。他還設計了一個納米汽車。


2016年的諾貝爾化學獎獲得者們將分子體系帶出了平衡的僵局,帶進了充滿能量的狀態,在這個狀態中分子的運動可以被控制。發展方面,分子馬達所處的階段和19世紀30年代的電動機一樣。當時科學家展示了各種旋轉的曲柄和輪子,但沒意識到它們可以引領電氣列車、洗衣機、食品加工器。分子機器最有可能應用在新材料、感測器和儲能系統的發展中。

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