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给我几个分子,我能造出宇宙中最小的车
Wednesday, October 5, 2016 16:03
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  (原标题:给我几个分子,我能造出宇宙中最小的车)

费林加(前排左六)和他的实验室成员,在得知获奖消息时的合影。

  造出了“分子机器”,三科学家获诺贝尔化学奖
  这个机器比头发丝细1000倍
  和生命分子一样,索维奇、斯托达特和费林加的人造分子系统能执行受控任务。化学因此向着全新世界迈出了第一步。时间已经清楚无误地显示出微型化对计算机科技有多大的革命性作用,而我们才刚刚看到微型化改变机械的第一阶段而已。从发展的角度看,现在的分子马达就相当于1830年代的电动马达,那时的研究者会在实验室里骄傲地展示各式各样的旋转曲柄和动轮,而丝毫不知这些东西将导向电动火车、洗衣机、风扇和食物处理器。
  因此,费曼富有远见地演讲完32年后,我们仍然只能猜想我们面前有着多么令人激动的发展。但我们终于能明确回答他最初提出的那个问题——你能做出多小的机械?
  至少比头发丝直径小1000倍。
  瑞典皇家科学院5日宣布,将2016年诺贝尔化学奖授予让-皮埃尔·索瓦日、弗雷泽·斯托达特、伯纳德·费林加这三位科学家,以表彰他们在分子机器设计与合成领域的贡献。
  让-皮埃尔·索瓦日出生在法国,目前在法国斯特拉斯堡大学工作;弗雷泽·斯托达特出生在英国,目前在美国西北大学工作;伯纳德·费林加出生在荷兰,目前在荷兰格罗宁根大学工作。
  瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松于当地时间11时45分(北京时间17时45分)在皇家科学院会议厅公布了获奖者名单及获奖成就。
  分子机器是指在分子层面的微观尺度上设计开发出来的机器,在向其提供能量时可移动执行特定任务。诺贝尔奖评选委员会在声明中说,这三位获奖者发明了“世界上最小的机器”,将化学发展推向了一个新的维度。
  5日下午6时许,就在这个奖项公布后不久,中科院化学研究所副研究员、中科院青年创新促进会理事梁福鑫在朋友圈转发了该奖项公布的消息,并写下一条评论:“回归化学!”
  在他看来,这一次,诺贝尔化学奖,终于回归传统化学,颁给了纯化学家。

“世界上最小的机器”
  那么,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。

只有头发千分之一大
  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。
  来自诺奖官网的消息称,这三位科学家相当于开创了利用超分子自组装的领域,将分子体系带出了平衡的僵局,带进了充满能量的状态,在这个状态中分子的运动可以被控制。而这一切,仅仅就是靠那个“世界上最小的机器”。它,只有人类头发的千分之一那么大。
  综合新华社、《中国青年报》

2016-10-05 16:00:08

原始网页: http://sports.ycwb.com/2016-10/06/content_23181804.htm

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