解读2016诺贝尔化学奖开启分子机器时代

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2016年10月5日，瑞典皇家科学院宣布，三位化学家——让-皮埃尔·绍瓦热（Jean-Pierre Sauvage）、弗雷泽·斯托达特爵士（Sir J. Fraser Stoddart）、伯纳德·L·费林加（Bernard L. Feringa）分享了2016年诺贝尔化学奖， 表彰他们“发明了行动可控、在给予能源后可执行任务的分子机器”。
信息技术的发展带来了小型化的技术革命，今年获得诺贝尔化学奖的工作把化学研究带入了一个全新的维度。

1983年，让-皮埃尔·绍瓦热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。随后的1991年，斯托达特成功制备了轮烷，其中一个分子为链，一个分子为环，环分子可以绕链转动。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。费林加则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分子发动机，用它转动了比它大一万倍的玻璃杯，并且设计了一个微型车。
本届诺贝尔奖获奖者带化学走出了僵局，并用给予能量的方式控制了分子的运动。从发展的眼光看，分子机器之于我们正如电动机之于19世纪的科学界先辈，那时他们并不知道这些线圈和磁石会化为电车、洗衣机、电风扇等等走进千家万户。分子机器很有可能会在未来的新材料、传感器、储能系统等领域大显身手。
2015年12月号的《环球科学》中的《分子马达与纳米火箭》（观察者网注：译自《自然》杂志2015年9月3日的“The tiniest Lego: a tale of nanoscale motors, rotors, switches and pumps”一文）就着重介绍了斯托达特和费林加的工作，斯托达特在采访中说：“这一领域的研究已经走过了漫长的道路，现在是时候向外界证明它们是有用的了。”而获得2016年的诺贝尔化学奖，对于分子机器这个前景无限的新兴领域，无疑是最好的鼓励。以下为正文：