2016年諾貝爾化學獎揭曉 告訴你什麼是分子機器

2020-11-27 東方網

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp北京時間昨天下午5點45分,瑞典皇家科學院宣布了2016年諾貝爾化學獎的獲得者名單,法國科學家讓-皮埃爾·索瓦日、美國科學家弗雷澤·斯託達特、荷蘭科學家伯納德·費林加三位科學家,因為在分子機器設計與合成領域的貢獻,將共同分享800萬瑞典克朗(約合93.33萬美元)的諾貝爾獎金。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp讓-皮埃爾·索瓦日出生在法國,目前在法國斯特拉斯堡大學工作;弗雷澤·斯託達特出生在英國,目前在美國西北大學工作;伯納德·費林加出生在荷蘭,目前在荷蘭格羅寧根大學工作。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp對這三位科學家的發明,諾貝爾評委會用了「世界上最小的機器」來形容,並稱他們的研究將化學發展推向了一個新維度。三名科學家做出的比頭髮絲還要小1000倍的「分子機器」裡,五臟俱全,只有1納米左右大小的「分子電梯」,以及「發動機」、「分子汽車」等構造一個不少。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp又是機器,又是發動機的,乍聽上去,這個化學獎怎麼和我們印象中的化學概念相差好遠,但化學教授們卻說,這才是真正的純化學,前幾年被「掰歪」的化學獎似乎又重新回到了純正軌道。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp就在昨天,新晉諾貝爾生理學或醫學獎得主、日本科學家大隅良典向公眾發出呼籲,重視基礎科學研究,他認為「有用」這個詞正在戕害社會,(基礎科學)真正「有用」可能要到100年以後。如果認為科學研究應當「有用」,那麼基礎科學就「死掉了」。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp巧的是,這次的諾貝爾化學獎就頒給了基礎領域的研究。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp「簡單地說,分子機器就是一種新物質,三位諾貝爾獲獎者創造了3種不同類型的分子機器,而化學的一個重要意義就是創造新物質。」昨天,浙江大學黃飛鶴教授告訴錢報記者。他主要從事超分子化學方面的研究工作,從2005年起任浙江大學化學系教授,籌建超分子化學研究小組,「三位科學家最牛的地方是,通過人工創造了比納米尺度還小的機器。」

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp黃飛鶴說,超分子領域的研究成果並不是第一次獲得諾貝爾獎,1987年,就有三位科學家憑藉「發展和使用了可以進行高選擇性結構特異性相互作用的分子」獲得了當年的諾貝爾化學獎。其中法國籍獲獎者讓-馬裡·萊恩,還是今年諾貝爾化學獎獲得者法國科學家讓-皮埃爾·索瓦日的導師。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp雖然在化學獎頒出後,不少評論都提及今後可以利用三位科學家的研究攻克癌症等,但在黃飛鶴看來,超分子研究領域不僅小眾,而且離民用很遠,「從新物質成功被創造,到在人們生活中實現它的價值,中間還隔著千山萬水。但是基礎研究是科研的根基,雖然在這條路上有很多不可預測性,但不能因為沒法立即體現價值而忽視它。」

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp昨天,同樣是做超分子研究的浙江大學化學系特聘研究員李昊,用比較通俗易懂的方式向錢報記者解釋了分子機器——

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp我們知道生物體系裡的分子機器無處不在,比如血紅蛋白對氧氣和二氧化碳的傳送,比如細胞運送各種離子等,都是依靠生物分子機器們運作的結果,這些生物分子機器就像宏觀的汽車、飛機,將生物體微觀的體系驅動,並偏離平衡態,從而做功和維護生命過程。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp生物體內那些像機器一樣運轉的東西,可以用實驗室的燒瓶,試管等儀器,用基本的非生命體化合物來合成出來,並用這些非生命體的分子機器來模擬生命體的分子機器的運轉,從而開啟一個新的時代。人類研究生物體不再是簡單地用生物的方法去研究,而開始用化學的方法去模擬未來的世界。比如,用非生物體的體系模擬和創造生物體系,或許「分子機器」科學家的研究給這個偉大夢想邁出了第一步。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp分子機器存在的學術意義在於,它給傳統的有機化學和納米科技、生物化學,建立了一座橋梁。那麼這些微觀的分子機器運轉的原理是什麼,它們的熱力學驅動力是什麼,我們是否能模擬這些過程呢?超分子科學家們考慮的就是這些問題。

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