比头发丝还小千倍的机器里藏着“电梯”、“发动机”和“汽车”
北京时间昨天下午5点45分,瑞典皇家科学院宣布了2016年诺贝尔化学奖的获得者名单,法国科学家让-皮埃尔·索瓦日、美国科学家弗雷泽·斯托达特、荷兰科学家伯纳德·费林加三位科学家,因为在分子机器设计与合成领域的贡献,将共同分享800万瑞典克朗(约合93.33万美元)的诺贝尔奖金。
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。
对这三位科学家的发明,诺贝尔评委会用了“世界上最小的机器”来形容,并称他们的研究将化学发展推向了一个新维度。三名科学家做出的比头发丝还要小1000倍的“分子机器”里,五脏俱全,只有1纳米左右大小的“分子电梯”,以及“发动机”、“分子汽车”等构造一个不少。
又是机器,又是发动机的,乍听上去,这个化学奖怎么和我们印象中的化学概念相差好远,但化学教授们却说,这才是真正的纯化学,前几年被“掰歪”的化学奖似乎又重新回到了纯正轨道。
就在昨天,新晋诺贝尔生理学或医学奖得主、日本科学家大隅良典向公众发出呼吁,重视基础科学研究,他认为“有用”这个词正在戕害社会,(基础科学)真正“有用”可能要到100年以后。如果认为科学研究应当“有用”,那么基础科学就“死掉了”。
巧的是,这次的诺贝尔化学奖就颁给了基础领域的研究。
“简单地说,分子机器就是一种新物质,三位诺贝尔获奖者创造了3种不同类型的分子机器,而化学的一个重要意义就是创造新物质。”昨天,浙江大学黄飞鹤教授告诉钱报记者。他主要从事超分子化学方面的研究工作,从2005年起任浙江大学化学系教授,筹建超分子化学研究小组,“三位科学家最牛的地方是,通过人工创造了比纳米尺度还小的机器。”
黄飞鹤说,超分子领域的研究成果并不是第一次获得诺贝尔奖,1987年,就有三位科学家凭借“发展和使用了可以进行高选择性结构特异性相互作用的分子”获得了当年的诺贝尔化学奖。其中法国籍获奖者让-马里·莱恩,还是今年诺贝尔化学奖获得者法国科学家让-皮埃尔·索瓦日的导师。
虽然在化学奖颁出后,不少评论都提及今后可以利用三位科学家的研究攻克癌症等,但在黄飞鹤看来,超分子研究领域不仅小众,而且离民用很远,“从新物质成功被创造,到在人们生活中实现它的价值,中间还隔着千山万水。但是基础研究是科研的根基,虽然在这条路上有很多不可预测性,但不能因为没法立即体现价值而忽视它。”
昨天,同样是做超分子研究的浙江大学化学系特聘研究员李昊,用比较通俗易懂的方式向钱报记者解释了分子机器——
我们知道生物体系里的分子机器无处不在,比如血红蛋白对氧气和二氧化碳的传送,比如细胞运送各种离子等,都是依靠生物分子机器们运作的结果,这些生物分子机器就像宏观的汽车、飞机,将生物体微观的体系驱动,并偏离平衡态,从而做功和维护生命过程。
生物体内那些像机器一样运转的东西,可以用实验室的烧瓶,试管等仪器,用基本的非生命体化合物来合成出来,并用这些非生命体的分子机器来模拟生命体的分子机器的运转,从而开启一个新的时代。人类研究生物体不再是简单地用生物的方法去研究,而开始用化学的方法去模拟未来的世界。比如,用非生物体的体系模拟和创造生物体系,或许“分子机器”科学家的研究给这个伟大梦想迈出了第一步。
分子机器存在的学术意义在于,它给传统的有机化学和纳米科技、生物化学,建立了一座桥梁。那么这些微观的分子机器运转的原理是什么,它们的热力学驱动力是什么,我们是否能模拟这些过程呢?超分子科学家们考虑的就是这些问题。
A “machine” in the size of one thousandth of a hair contains matters working like elevators, motors and vehicles
The Nobel Prize in Chemistry 2016 was awarded for the winner’s contributions to the design and synthesis of molecular machines.
Described as the minimized machine in the world by panel the of the Nobel Prize in Chemistry, the research result is acclaimed for pushing chemistry development to a new height, which is created by three scientists in the size of one thousandth of a hair and contains around 1-nanometer matters working like elevators, motors and vehicles
