近日，2016年諾貝爾化學獎在瑞典斯德哥爾摩公布 ，法國斯特拉斯堡大學的讓-皮埃爾·索瓦日教授、美國西北大學的弗雷澤·斯托達特爵士以及荷蘭格羅寧根大學的伯納德·L·費林加教授獲此殊榮，獲獎理由是“分子機器的設(shè)計與合成”。據(jù)介紹，它有望用于更精準的疾病檢測、藥物輸送，超高密度信息存儲、能量存儲，新材料、傳感器等眾多領(lǐng)域，應用前景不可限量。

　　什么是分子機器

　　據(jù)復旦大學化學系黎占亭教授介紹，簡單來說，分子機器是在分子水平上，由一個分子或幾個分子，通過分子的運動，實現(xiàn)宏觀機器的運動。

　　黎占亭介紹，第一位獲獎?wù)咦?/span>-皮埃爾·索瓦日教授的導師曾于1987年因“超分子化學”獲得諾貝爾化學獎。此次讓-皮埃爾·索瓦日教授的貢獻在于第一個在分子機器研發(fā)領(lǐng)域開展工作。1983年，他通過配位作用，構(gòu)建超分子結(jié)構(gòu)，成功地將兩個環(huán)形分子連接起來，形成了一根鏈。一架機器要能執(zhí)行任務(wù)，其各個組成部分之間必須具有相對運動的能力，這兩個相互扣合的環(huán)形分子正好符合這個要求。

　　華東理工大學化學與分子工程學院教授、中科院院士田禾介紹，1991年，美國化學家斯托達特第一個提出“分子梭”概念，即在一個剛性棒狀分子上套一個分子大環(huán)——輪烷，分子大環(huán)能在分子棒上來回穿梭�！霸诮o予能量后，分子機器的各個模塊就會做相對運動，像我們熟悉的機器那樣”。

　　第三位獲獎?wù)卟�納德·L·費林加教授則是研究出分子馬達的第一人，在光控單分子馬達領(lǐng)域有開創(chuàng)性的工作。田禾介紹，費林加合成的是“分子馬達”，它有一個固定基座，位于基座上部的分子會做360度定向轉(zhuǎn)動，與宏觀世界的機械馬達很像。1999年，他研究出分子旋轉(zhuǎn)葉片。利用分子馬達，他讓一個比馬達大上1萬倍的玻璃杯成功旋轉(zhuǎn)。

　　“今年獲得諾貝爾化學獎的三位科學家研制出了三種分子機器，其狀態(tài)各不相同。他們的開創(chuàng)性工作讓人類認識到，可用分子為材料，設(shè)計、建造微觀世界的機器�！碧锖陶f。

　　分子機器有何意義和應用價值

　　分子機器的問世有什么意義和應用價值？田禾說，生物體內(nèi)的很多活動，其實都有賴于分子機器的運轉(zhuǎn)�？茖W家研究細胞分裂、DNA復制、物質(zhì)運輸、肌肉收縮等生命活動，追溯到分子層面后，發(fā)現(xiàn)它們都是眾多分子機器做功的結(jié)果。因此，化學家可以和生命科學家合作，通過設(shè)計、合成分子機器來模擬各種生命現(xiàn)象。

　　分子機器還能用來存儲信息，構(gòu)建神奇的“分子計算機”。2007年，斯托達特帶領(lǐng)團隊研制出一種能超高密度存儲信息的分子芯片，其存儲密度達到了2020年硅基芯片的水平。華東理工大學化學與分子工程學院教授曲大輝解釋說，硅基芯片的信息存儲密度遵循摩爾定律(在價格不變情況下，集成電路上可容納的元器件數(shù)目和性能，每隔18—24個月會提高1倍)，但這個定律會遇到發(fā)展瓶頸，而分子芯片能實現(xiàn)分子尺寸上的信息存儲，所以不遵循摩爾定律，在存儲密度上能大幅超越硅基芯片。

　　諾貝爾獎評審委員會指出，目前，分子機器處在概念應用階段，盡管“分子機器”目前還沒有實際的應用，未來它會怎樣改變?nèi)祟惖纳���？�?jù)介紹，它有望用于更精準的疾病檢測、藥物輸送，超高密度信息存儲、能量存儲，新材料、傳感器等眾多領(lǐng)域，應用前景不可限量。

（來源：解放日報）