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【转载】三人分获诺贝尔化学奖 设计合成“分子机器”(图)  

2016-10-05 23:49:32|  分类: 科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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文章来源:  于 

诺贝尔奖官网消息,三名科学家分享了2016年诺贝尔化学奖。他们的获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

三位获奖者是:法国化学家让-皮埃尔-索维奇,1944年生于法国巴黎,法国斯特拉斯堡大学名誉教授;英国化学家J-弗雷泽-斯托达特爵士,1942年生于英国苏格兰爱丁堡,供职于美国西北大学;荷兰化学家伯纳德-L-费林加,1951年生于荷兰,格罗宁根大学教授。三人将平分800万瑞郎奖金。

这三位科学家发明了“全世界最小的机器”,将分子合成在一起,使其成为极微小的电机和传动装置,这些机器比一根头发丝的1000分之一还要细。

分子机器,指由分子尺度的物质构成、能行使某种加工功能的机器,其构件主要是蛋白质等生物分子。因其尺寸多为纳米级,又称生物纳米机器,具有小尺寸、多样性、自指导、有机组成、自组装、准确高效、分子柔性、自适应、仅依靠化学能或热能驱动、分子调剂等其他人造机器难以比拟的性能,因此研究生物纳米机器具有重大意义。

最近二十年化学家则想在实验室里用合成的小分子来模拟一些生物大分子机器或者宏观机器的功能,被称为人工分子机器(Artificial molecular machine)。

以下是诺奖官网公告:

他们合成了世界上最小的机器

法国化学家让-皮埃尔-索维奇、英国化学家J-弗雷泽-斯托达特爵士以及荷兰化学家伯纳德-L-费林加凭借共同设计与合成分子机器获得了2016年诺贝尔化学奖。他们使得分子运动具有可控制性,只要加入能量,就能执行任务。分子机器是一个小型升降机、人造肌肉和体型极小的马达。

计算的发展为我们展示了技术的微型化将带来怎样的革新。

2016年的诺贝尔化学奖得主使机器变得微型,并为化学这一领域开辟新的前进道路。

让-皮埃尔-索维奇早在1983年就迈出了分子机器的第一步。当时他成功将环状分子连接成链,名为索烃。一般来说,分子有强大的共价键连起来,原子在共价键共享电子,但是在链条中,分子则被更加自由的机器纽带连接在一起。一架能够执行任务的机器必须包含可以相对移动的部分。这两个交叉连结的环正好满足了这个条件。

1991年,斯托达特爵士进行了第二步。他分解出了轮烷。他将分子环缠绕在很细的分子轴上,表明分子环可以沿着分子轴移动。他的实验基于轮状化合物,包括分子起重机、分子肌和分子级别的电脑芯片。

伯纳德-L-费林是第一个做出了分子马达的人。1999年,他得到了一个可以沿着一个方向持续旋转的分子马达叶片。他可以用分子马达旋转一个玻璃量筒,这个量筒是分子马达的1万倍大。他还设计了一个纳米汽车。

2016年的诺贝尔化学奖获得者们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。发展方面,分子马达所处的阶段和19世纪30年代的电动机一样。当时科学家展示了各种旋转的曲柄和轮子,但没意识到它们可以引领电气列车、洗衣机、食品加工器。分子机器最有可能应用在新材料、传感器和储能系统的发展中。

诺贝尔化学奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的部分遗产作为基金创立的5项奖金之一。

诺贝尔化学奖由瑞典皇家科学院从1901年开始负责颁发,至今总共颁发了107次。期间只有1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942这八年没有颁发。诺贝尔奖奖项空缺,除了受到两次世界大战影响之外,还受到了诺贝尔奖组委会“宁缺毋滥”的评奖理念的影响。

该奖项于每年12月10日,即阿尔弗雷德·诺贝尔逝世周年纪念日颁发。诺贝尔化学奖是为了表彰前一年中在化学领域有最重要的发现或发明的人。

截至2015年,诺贝尔化学奖共有172位获奖者。其中英国生物化学家弗雷德里克·桑格在1958年和1980年两次获得诺贝尔奖,因此历史上获得诺贝尔奖的总共只有171人。
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