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2016诺贝尔化学奖揭晓

AddTime:2016-10-5 18:39:01      Company:上海万照精细化工有限公司

2016年诺贝尔奖的最后一个自然科学奖项——化学奖终于揭晓。让·皮埃尔·索维奇,詹姆斯·弗雷泽·斯托达特,伯纳德·费林加,这三位分别来自法国、美国、荷兰的科学家分享了这一殊荣。诺奖官方给出的获奖理由是他们“设计与合成了分子机器”。

获得今年诺贝尔化学奖的“分子机器”究竟是什么?这要从分子说起,分子,人们并不陌生,它是构成物质的一种基本粒子,在物理上,物质大多数是由原子构成的分子组成,通常使用显微镜来观测。

鲜为人知的是,分子本身是具有特定结构的,能够相互作用,能够识别,甚至能够“动”起来。当然,要让它动起来,需要研发一种机器,这种机器就是今天三位诺奖获得者所做出来的“分子机器”。

根据诺奖官网的介绍,这是“世界上最小的机器”,包括一部微型“起重机”,几块人工“肌肉”和微型“马达”。

别小看这个机器,它和历史上的电动马达有着很大的相似之处。19世纪30年代,电动马达问世,然而,在那个年代科学家看来,电动马达只是各种各样的旋转曲柄和轮子,却没意识到这些东西将导致电车、洗衣机、风扇以及食品加工机的产生,并彻底改变了世界。

 今天,分子机器则被认为很有可能将在新材料、传感器以及储能系统的研发中得到应用。梁福鑫说,对“分子机器”乃至对整个超分子领域继续深入研究,有望实现未来机械的小尺寸化,例如分子机器人、高密度信息存储等。

回归到今天的主角,让·皮埃尔·索维奇,詹姆斯·弗雷泽·斯托达特,伯纳德·费林加,他们是如何将分子机器造出来的?根据诺奖官网的介绍,简单来说,只需要三步,这三步也分别是由这三位获奖者做出来的。

第一步是将两个环状分子连接在一起。1983年,索维奇实现了这一步,他成功地将两个环状分子连接在一起,形成了一条特殊的链,即双环化合物,并命名其为“索烃”。

一般来说,一个能够执行任务的机器,必须包含可以相对移动的部分,“索烃”正好满足了这个条件。

接下来是第二步,利用一个分子推动另一个分子运动。斯托达特实现了这一点,1991年,他成功合成出了“轮烷”,即将一个环形分子套在一个线性分子上,如此,环形分子就能以线性分子为轴,进行运动。

在此基础上,他设计出了分子“起重机”,分子“肌肉”和分子计算芯片。

第三步是设计分子马达。费林加就是第一个研究出分子马达的人。1999年,他研制出一个分子旋转叶片,能够朝一个方向持续旋转——这个东西就是分子马达。

在这个基础上,他成功让一个玻璃圆筒开始旋转,要知道,这是一个比分子马达大上1万倍的圆筒。后来,他又设计了一辆纳米小车。至此,他将分子由稳态变为能够运动的状态,并初步实现控制。


 

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