2016年諾貝爾獎部分獎項陸續(xù)公布 中國處于怎樣水平？

分子機器為化學開啟新世界

起步雖晚，但近10年來，我國在新的分子機器的構(gòu)建、原理設計以及應用方面都取得了進展

世界上存在小到只有千分之一頭發(fā)絲粗細的機器嗎？答案就是剛剛助力3位科學家摘得2016年諾貝爾化學獎的分子機器。

分子機器是指在分子層面的微觀尺度上設計開發(fā)出來的機器，在向其提供能量時可移動執(zhí)行特定任務，是納米研究領域的重點。評選委員會表示，3位科學家發(fā)明了“世界上最小的機器”，將化學發(fā)展推向了一個新的維度。

所有的化學系統(tǒng)都力圖達到平衡態(tài)，可以減少能量消耗，但是這也會形成“僵局”。就像人的生命一樣，人體內(nèi)的分子可以從食物中獲取能量，進而推動人體的分子系統(tǒng)遠離平衡態(tài)，向更高水平的能量狀態(tài)發(fā)展，這樣人體才有可能利用這些能量推動肌體正常工作，維持生命。而一旦人體處于化學平衡態(tài)，人就會死亡。

3位科學家的成就能夠獲得諾獎青睞，就在于他們的研究促使分子系統(tǒng)擺脫了平衡態(tài)，并能受控執(zhí)行特定任務，為化學的發(fā)展開啟了一個新世界。

據(jù)介紹，3位獲獎者完成了分子機器設計與合成的“三步走”：第一步，索瓦日成功合成了一種名為“索烴”的兩個互扣的環(huán)狀分子，而且這兩個分子能夠相對移動；第二步，斯托達特合成了“輪烷”，即將一個環(huán)狀分子套在一個啞鈴狀的線形分子軸上，且環(huán)狀分子能圍繞這個軸上下移動，并成功實現(xiàn)了可以上升高度達0.7納米的“分子電梯”和可以彎折黃金薄片的“分子肌肉”；第三步，費林加設計出了在構(gòu)造上能向一個特定方向旋轉(zhuǎn)的分子馬達，這個馬達可以讓1個28微米長、比馬達本身大1萬倍的玻璃缸旋轉(zhuǎn)起來。分子機器動起來了。

近年來，3位諾獎得主的成果已經(jīng)成為全世界科研人員開發(fā)分子機器的“工具箱”，開創(chuàng)了分子機器的發(fā)展道路。目前已有科學家在輪烷的基礎上建造出一個可以抓取并連接氨基酸的分子機器人；還有研究人員將分子馬達和長聚合物相連，形成復雜的網(wǎng)絡，將光能儲存在分子中，有望開發(fā)出新型電池及光控傳感器。

評選委員會表示，分子機器未來很有可能將用于開發(fā)新材料、新型傳感器和能量存儲系統(tǒng)等，為人類的未來提供了無限可能。

復旦大學化學系教授黎占亭表示，我國分子機器領域起步雖然較晚，但發(fā)展迅速。尤其是近10年來，國內(nèi)在新的分子機器的構(gòu)建、原理設計以及應用方面都取得了進展，無論是學術(shù)研究還是分子機器的應用探索上，都有不少成果，既在國內(nèi)受到認可，也引起國際關注。例如，華東理工大學田禾院士團隊的“有機熒光功能材料”研究，創(chuàng)新合成了新型的可控分子器件和高性能有機光電功能材料，獲得2007年度國家自然科學獎二等獎。

黎占亭覺得，未來，中國在分子機器研究領域?qū)a(chǎn)出更多創(chuàng)新性成果，中國在分子機器領域?qū)⒏凶鳛椤?/p>

(綜合本報記者喻思孌、肖家鑫、管璇悅、王瑨及新華社記者報道)