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| 本文作者： 亞萌 | 2016-10-09 17:32 |
今年的諾貝爾化學獎頒給了分子機器領(lǐng)域的三位拓荒者：讓-皮埃爾·索維奇（Jean-Pierre Sauvage ）、弗雷澤·斯托達特（Sir J. FraserStoddart ）和伯納德·L·費林加（Bernard L. Feringa ），三位科學家分別來自法國、美國和荷蘭。
他們一起創(chuàng)造出了有史以來世界上最小的機器：分子機器（Molecular Machine）。
「分子機器」這個名詞表明了它本身跨學科的意味：在這個本該是化學的領(lǐng)域里，會經(jīng)常出現(xiàn)「分子馬達 」、「分子齒輪 」這樣的術(shù)語，而這正在建立中的微觀機械王國，是人的肉眼無法看清的世界。
關(guān)于「分子機器」，Wikipedia 上給出的概念是：能在適當?shù)耐獠看碳は?(輸入)執(zhí)行機器動作結(jié)果(輸出)的不同數(shù)量分子組裝的組件設(shè)計。通俗來講，就是讓一個個納米級的分子，根據(jù)外界刺激，依照人類的意愿做機械運動，還能對外施力做功。試想你可以讓每一個微小的分子做出符合你意愿的改變，那么一件由這些分子組成的宏觀物體，將會產(chǎn)生多么令人驚嘆的千變?nèi)f化！
一個機器的各個部件之間要能相對移動，中間就必須有鏈接的部分，就像你的手指做出各種動作，離不開眾多的手部關(guān)節(jié)。法國的索維奇最早在 1983 年給分子制作出了這樣的「關(guān)節(jié) 」，英國《衛(wèi)報》評論他的成就為「在一片黑暗里赤手空拳建起了一座城堡 」。隨后 1991 年，美國的斯托達特制作出了一個環(huán)狀的分子，這個分子受熱時會沿著一個軸來回隨機運動?；谶@兩位前輩的工作， 荷蘭的費林加在 1999 年設(shè)計出世界上第一個「分子馬達」，微小的旋葉可以圍繞中心軸做 360 度的旋轉(zhuǎn)。費林加的團隊還在 2011 年制作出了一輛納米小車，四個「分子馬達」作為輪子驅(qū)動小車在一個平面上移動。
美國《時代》雜志列出了 5 個關(guān)于「分子機器」的重要事實：
1950 年代，著名物理學家理查德·費曼提出了一個問題：到底，人類可以制作出多小的機器？ 「分子機器」的三位科學家給出了最終的答案：比一根頭發(fā)絲兒的千分之一還要小。
雖然分子機器尚處在初期階段，但是三位科學家的開創(chuàng)性工作已經(jīng)埋下了顛覆未來的因子。就像諾貝爾獎委員會在聲明中所說的：「化學因此踏入了一個全新世界。時間已經(jīng)清楚地證明了小型計算技術(shù)的革命性影響，小型機器技術(shù)也一樣，如今我們正在親歷它的嬰兒期?！?/span>
化學家們希望有一天，這些微型機器可以在人體內(nèi)工作，將藥物直接運輸?shù)教囟ǖ慕M織區(qū)域或者癌細胞?！独斫饧{米》評論道：「一旦這種方法成熟，它能極大避免現(xiàn)代醫(yī)學療法帶來的傷害」。比如化療這種治療癌癥的方法，在殺死癌細胞的同時，也會對人體健康細胞造成大面積傷害。
費林加通過電話，這樣告訴斯德哥爾摩的媒體記者：「這些微型機器人就像一個一個小醫(yī)生，他們進入你縱橫交錯的血管網(wǎng)絡(luò)，挨個搜索癌細胞?！?/span>
該領(lǐng)域最近的研究顯示，「分子機器」不僅能夠轉(zhuǎn)移分子或殺死癌細胞，它有一天也許會引發(fā)分子計算機的誕生。這樣一個納米級的分子計算機，可以放進人體內(nèi)監(jiān)測健康狀況，在任何癥狀露出苗頭之前，就能檢測到疾病。
在最近非常火爆的美劇《西部世界》里，大 Boss 羅伯特·福特教授幾乎有點落寞地說道「我們已經(jīng)能夠治愈所有的疾病，讓我們當中最弱的人也能活命」。本來以為這樣的世界很遙遠，看來并不一定。
諾貝爾委員會在聲明中說道：「由過去的發(fā)展來看，分子馬達很像 1830 年代的電動馬達。當時的研究人員在實驗室里驕傲地展示各種旋轉(zhuǎn)的曲柄和輪子，但他們并沒有意識到自己的發(fā)明，將為以后的世界帶來電動火車、洗衣機、風扇和食品加工機」。未來，將會有無數(shù)的后代科學家們將分子機器應(yīng)用于醫(yī)療、能源和工業(yè)等領(lǐng)域，可能帶來超越現(xiàn)世人想象力的改變。
Via Time
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