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2016年诺贝尔化学奖:世界最小的机器

来源:

时间:2016105

资源:诺贝尔奖基金会(Nobel Foundation)

概要: Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart及BernardL. Feringa,三位科学家因“设计和合成分子机器”获得2016年诺贝尔化学奖。

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分子模型(图例素材)


瑞典皇家科学院决定将2016年诺贝尔化学奖授予法国斯特拉斯堡大学(University of Strasbourg)的Jean-Pierre Sauvage,美国伊利诺伊州埃文斯顿市西北大学(Northwestern University)的Sir J. Fraser Stoddart,以及荷兰格罗宁根大学(University of Groningen)的Bernard L. Feringa,以奖励他们“在分子机器的设计和合成”方面的贡献。


他们开发出了世界上最小的机器。

2016年诺贝尔化学奖授予了Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart及Bernard L. Feringa三位科学家,以奖励他们在“在分子机器的设计和合成”方面的贡献,如制造微型起重机、人造肌肉及分子马达等。他们开发的分子机器在充入能量后,能够在人们的控制下进行移动并执行特定任务。

计算机技术的发展展示了小型化技术是如何引领这场革命的。今年的诺贝尔化学奖获得者将化学研究带入了一个全新的时代。

1983年Jean-Pierre Sauvage迈出了通往分子机器的第一步,他将两个环状分子连成链状,并将其命名为索烃(catenane)。一般来讲,分子是由原子的共用电子对形成共价键相连而成,但在分子链中,更自由的机械嵌合取代了常规的连接方式。为了让机器能够实现其功能,必须含有能够进行相对独立运动的构件。而两个相互勾住的分子环正好具备这一条件。

第二步开始于1991年Fraser Stoddart成功制备的轮烷(rotaxane)。他将一个细的分子链穿过另一个分子环,这样分子环可以沿轴向移动。在此基础上,科学家成功研制了分子起重机、分子肌肉和分子芯片。

Bernard Feringa是发展分子发动机的第一人;1999年,他制备了一种能够持续朝一个方向转动的转子叶片,Bernard Feringa用这种分子发动机转动了比它大一万倍的玻璃汽缸,并以此设计了一辆纳米微型车。

本届诺贝尔奖获奖者将分子研究领域带出了僵局,并用给予能量的方式控制了分子的运动。从发展的眼光看,分子发动机如同19世纪30年代时的电动发电机,那时的科学家设计了各式各样的纺织曲柄和车轮,他们未曾想到这些研究在不久之后将推动电力火车、洗衣机、电风扇和食物搅拌机的出现。分子机器很有可能会在未来的新材料、传感器、储能系统等领域中大有所为。

Jean-PierreSauvage,1944年出生于法国巴黎,1971年于法国斯特拉斯堡大学获博士学位。现为斯特拉斯堡大学荣誉教授,法国国家科学研究中心(National Center for Scientific Research,CNRS)荣誉研究主任。

Sir J.Fraser Stoddart,1942年出生于英国爱丁堡,1966年于英国爱丁堡大学获博士学位。现为美国西北大学化学教授董事会成员。

BernardL. Feringa,1951年出生于荷兰巴格-康帕斯科姆(Barger-Compascuum),1978年于荷兰格罗宁根大学获得博士学位。现为荷兰格罗宁根大学有机化学教授。

奖金额度:三名获奖者均分800万瑞士克朗。

翻译:房体明

审稿:林然

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