三科学家因”分子机器”获诺贝尔化学奖

瑞典斯德哥尔摩当地时间11时45分,瑞典皇家科学院宣布将2016年度诺贝尔化学奖授予让-彼埃尔·索瓦(Jean-Pierre Sauvage)、詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特勋爵(Sir J. Fraser Stoddart)和伯纳德·费林加(Bernard L. Feringa),他们因“设计和合成分子机器”而获奖。让-彼埃尔·索瓦是法国斯特拉斯堡大学教授,詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特勋爵是美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学教授,伯纳德·费林加是荷兰格罗宁根大学教授。

三科学家因”分子机器”获诺贝尔化学奖的照片

他们开发了世界上最小的机器

微型升降机、人工肌肉和微型马达。2016年度诺贝尔化学奖授予了让-彼埃尔·索瓦、詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特勋爵和伯纳德·费林加,他们设计和制作了分子机器。他们开发的分子有可控运动特性,可在加入能量时完成任务。

计算机科学的发展证明,科技的微型化和小型化可引发革命。2016年度的诺贝尔化学奖获奖者使机器小型化,开创了化学领域的新局面。让-彼埃尔·索瓦在1983年就朝开发分子机器迈出了第一步,他成功将2个环状分子连接起来制作出一种链状物质——索烃。

通常,分子是由共价键(原子共享电子)结合而成,但在索烃里它们是通过更自由的机械结合连接。机器要完成任务,必须要有能相对运动的部件,2个互锁的环完全满足这种要求。

弗雷泽·司徒塔特在1991年完成了第二步,他制作出轮烷。他将一个分子环穿入一个细的分子轴,证明了环状分子能随轴运动。基于轮烷他制作出了分子升降机、分子肌肉和基于分子的电脑芯片。伯纳德·费林加是首位开发了分子马达的科学家。1999年他成功使分子转动叶片持续朝一个方向旋转。

他使用分子马达使比分子马达大1万倍的玻璃杯旋转起来,还设计出了纳米汽车。2016年度的诺贝尔化学奖获奖者使分子系统摆脱了平衡僵局,进入了运动受控的充满能量状态。就发展而言,分子马达与19世纪30年代的电动马达处于相同阶段,当时科学家们展示了各种旋转曲柄和轮子,但不知道会导致电气化火车、洗衣机、电扇和食品加工机的出现。

分子机器最可能应用到新材料、传感器和能源存储系统等的开发上。

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