欧美三科学家获颁诺贝尔化学奖 发明“世界最小机器”

发明“世界最小机器”的三名科学家获颁2016年度诺贝尔化学奖。得奖者是法国科学家让—皮埃尔·索瓦日（Jean-Pierre Sauvage）、美国科学家弗雷泽·斯托达特（J. Fraser Stoddart）和荷兰科学家伯纳德·费林加（Bernard Feringa）。

瑞典皇家科学院的诺奖评委会说，三名科学家找到可以控制分子运转的方法。分子获得能量后可以运转，科学界称之为“分子马达”（molecular motor）。

评委会说：“目前的分子马达就如同1830年代的电动马达，当时科学家向世人展示各种可以运转的曲柄和机轮，但没预料到这些东西今天可以发展出电动列车、洗衣机、风扇和食物处理机。”

索瓦日出生于法国，目前在法国斯特拉斯堡大学工作。他在1983年成功将两个环状分子衔接起来，形成分子链。

斯托达特在1991年成功将一条分子轴穿过一串分子链，并让分子链沿着轴移动。斯托达特出生于英国，目前在美国西北大学工作。

费林加在1999年研发出分子转子叶片（rotor blade），并让转子持续朝一个方向旋转，构成分子马达。他还根据汽车运转的原理，将分子马达制成“纳米汽车”，是名副其实的“世界最小机器”。费林加出生在荷兰，目前在荷兰格罗宁根大学工作。

什么是分子机器？

这是指在分子层面的微观尺度上设计开发出来的机器，在向其提供能量时可移动执行特定任务。 

分子机器“诞生记”

1 索瓦日成功合成了一种名为“索烃”的两个互扣的环状分子，而且这两个分子能够相对移动。

2 斯托达特合成了“轮烷”，即将一个环状分子套在一个哑铃状的线形分子轴上，且环状分子能围绕这个轴上下移动，并成功实现了可以上升高度达0.7纳米的“分子电梯”和可以弯折黄金薄片的“分子肌肉”。

3 费林加设计出了在构造上能向一个特定方向旋转的分子马达，这个马达可以让一个28微米长、比马达本身大1万倍的玻璃缸旋转起来。有了这三步，分子机器就可以动起来了。

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。