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瑞典皇家科學院5日宣布，將2016年諾貝爾化學獎授予讓－皮埃爾·索瓦日、弗雷澤·斯托達特、伯納德·費林加這三位科學家，以表彰他們在分子機器設(shè)計與合成領(lǐng)域的貢獻。
它有多牛
將化學發(fā)展推向了新維度
瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松于當?shù)貢r間11時45分（北京時間17時45分）在皇家科學院會議廳公布了獲獎?wù)呙麊渭矮@獎成就。分子機器是指在分子層面的微觀尺度上設(shè)計開發(fā)出來的機器，在向其提供能量時可移動執(zhí)行特定任務(wù)。諾貝爾獎評選委員會在聲明中說，這三位獲獎?wù)甙l(fā)明了“世界上最小的機器”，將化學發(fā)展推向了一個新的維度。
評選委員會表示，就像19世紀30年代，當電動馬達被發(fā)明出來時，科學家未曾想過它會在電氣火車、洗衣機、電風扇上等被廣泛運用。而分子機器正如當年的電動馬達一樣，未來很有可能將用于開發(fā)新材料、新型傳感器和能量存儲系統(tǒng)等。
費林加在現(xiàn)場電話連線時說，得獎消息令自己“很震驚”，同時感到榮幸。他表示，榮譽屬于全體科研合作者，大家的共同努力才成就了如此驕人的成果。費林加對其獲獎成就解釋說：“一旦在分子層面控制了運動，就為控制其他各種形式的運動提供了可能。這一研究成果為未來新材料的研發(fā)開啟了廣闊前景�！苯衲曛Z貝爾化學獎獎金共800萬瑞典克朗（約合93.33萬美元），將由這三位獲獎?wù)咂椒帧?/span>
它有多小
只有千分之一頭發(fā)絲粗細
世界上存在小到只有千分之一頭發(fā)絲粗細的機器嗎？答案就是剛剛助力三位科學家摘得2016年諾貝爾化學獎的分子機器。
能夠發(fā)明分子機器，首先最重要的就是這三位科學家努力驅(qū)動分子系統(tǒng)遠離所謂的平衡態(tài)。所有的化學系統(tǒng)都力圖達到平衡態(tài)，可以減少能量消耗，但是這也會形成“僵局”。
就像人的生命一樣，人體內(nèi)的分子可以從食物中獲取能量，進而推動人體的分子系統(tǒng)遠離平衡態(tài)，向更高水平的能量狀態(tài)發(fā)展，這樣人體才有可能利用這些能量推動肌體正常工作，維持生命。而一旦人體處于化學平衡態(tài)，人就會死亡。三位科學家的成就能夠獲得諾獎青睞，就在于他們的研究促使分子系統(tǒng)擺脫了平衡態(tài)，并能受控執(zhí)行特定任務(wù)，為化學的發(fā)展開啟了一個新世界。
邁向分子機器的第一步是索瓦日于1983年實現(xiàn)的，他成功將兩個環(huán)狀分子扣在一起，形成一種名為“索烴”的鏈條。通常情況下，分子是由原子間共享電子對構(gòu)成的強共價鍵連接而成，而“索烴”鏈上的分子間主要依靠相對較為自由的機械相互作用連接，不被任何價鍵連接。對于一個能夠完成特定任務(wù)的機器來說，必須有能夠相互移動的部件組成，而索瓦日實現(xiàn)了兩個互鎖環(huán)狀分子的相對移動。到了1991年，斯托達特實現(xiàn)了分子機器誕生的第二步，他成功合成了“輪烷”。
輪烷是一個或多個環(huán)狀分子和一個或多個啞鈴狀的線形分子為軸組成的分子集合。啞鈴狀的線形分子作軸穿過環(huán)狀分子的空腔，兩端結(jié)合有體積較大分子以防止線形分子滑出，從而形成了穩(wěn)定的輪烷結(jié)構(gòu)。
它有多棒
全球科研人員的“工具箱”
基于上述研究成果，斯托達特的研究團隊先后成功實現(xiàn)環(huán)狀分子在線形分子表面上升0.7納米的“分子電梯”，用輪烷構(gòu)成的“分子肌肉”成功彎折了一塊很薄的金箔，還開發(fā)出一種基于輪烷的計算機芯片，被認為在將來有望顛覆傳統(tǒng)的計算機芯片技術(shù)。
費林加則是研發(fā)出分子馬達（分子發(fā)動機）的第一人。1999年，他研制了一個分子轉(zhuǎn)子葉片，葉片能夠朝著同一方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這個馬達可以讓一個28微米長、比馬達本身大1萬倍的玻璃缸旋轉(zhuǎn)起來。2011年，費林加的研究小組在分子馬達的基礎(chǔ)上制造了一款四驅(qū)納米汽車，一個分子底盤將4個分子馬達連接在一起作為輪子，當分子馬達旋轉(zhuǎn)時，納米汽車就能向前行駛。
至此，分子機器動起來了。近年來，三位諾獎得主的成果已經(jīng)成為全世界科研人員開發(fā)分子機器的“工具箱”，開創(chuàng)了分子機器的發(fā)展道路。目前已有科學家在輪烷的基礎(chǔ)上建造出一個可以抓取并連接氨基酸的分子機器人；還有研究人員將分子馬達和長聚合物相連，形成復雜的網(wǎng)絡(luò)，將光能儲存在分子中，有望開發(fā)出新型電池及光控傳感器。
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