2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉告訴你什么是分子機(jī)器

朱平

北京時(shí)間10月5日下午5點(diǎn)45分，瑞典皇家科學(xué)院宣布了2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者名單，法國(guó)科學(xué)家讓-皮埃爾·索維奇、美國(guó)科學(xué)家J.弗雷澤·斯托達(dá)特、荷蘭科學(xué)家伯納德·L.費(fèi)林加三位科學(xué)家，因?yàn)樵诜肿訖C(jī)器設(shè)計(jì)與合成領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，將共同分享800萬(wàn)瑞典克朗（約合93.33萬(wàn)美元）的諾貝爾獎(jiǎng)金。

對(duì)這三位科學(xué)家的發(fā)明，諾貝爾評(píng)委會(huì)用了“世界上最小的機(jī)器”來(lái)形容，并稱他們的研究將化學(xué)發(fā)展推向了一個(gè)新維度。三名科學(xué)家做出的比頭發(fā)絲還要小1000倍的“分子機(jī)器”里，五臟俱全，只有1納米左右大小的“分子電梯”，以及“發(fā)動(dòng)機(jī)”“分子汽車”等構(gòu)造一個(gè)不少。

又是機(jī)器，又是發(fā)動(dòng)機(jī)，乍聽(tīng)上去，這個(gè)化學(xué)獎(jiǎng)怎么和我們印象中的化學(xué)概念相差好遠(yuǎn)，但化學(xué)教授們卻說(shuō)，這才是真正的純化學(xué)，前幾年被“掰歪”的化學(xué)獎(jiǎng)似乎又重新回到了純正軌道。

就在獲獎(jiǎng)當(dāng)日，新晉諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、日本科學(xué)家大隅良典向公眾發(fā)出呼吁，重視基礎(chǔ)科學(xué)研究，他認(rèn)為“有用”這個(gè)詞正在戕害社會(huì)，（基礎(chǔ)科學(xué)）真正“有用”可能要到100年以后。如果認(rèn)為科學(xué)研究應(yīng)當(dāng)“有用”，那么基礎(chǔ)科學(xué)就“死掉了”。

巧的是，這次的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就頒給了基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究。

“簡(jiǎn)單地說(shuō)，分子機(jī)器就是一種新物質(zhì)，三位諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)邉?chuàng)造了3種不同類型的分子機(jī)器，而化學(xué)的一個(gè)重要意義就是創(chuàng)造新物質(zhì)。”浙江大學(xué)教授黃飛鶴告訴記者。黃飛鶴主要從事超分子化學(xué)方面的研究工作，從2005年起任浙江大學(xué)化學(xué)系教授，籌建超分子化學(xué)研究小組。“三位科學(xué)家最牛的地方是，通過(guò)人工創(chuàng)造了比納米尺度還小的機(jī)器。”他說(shuō)。

黃飛鶴說(shuō)，超分子領(lǐng)域的研究成果并不是第一次獲得諾貝爾獎(jiǎng)，1987年，就有三位科學(xué)家憑借“發(fā)展和使用了可以進(jìn)行高選擇性結(jié)構(gòu)特異性相互作用的分子”獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。其中法國(guó)籍獲獎(jiǎng)?wù)咦?馬里·萊恩，還是今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者法國(guó)科學(xué)家讓-皮埃爾·索維奇的導(dǎo)師。

雖然在化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C出后，不少評(píng)論都提及今后可以利用三位科學(xué)家的研究攻克癌癥等，但在黃飛鶴看來(lái)，超分子研究領(lǐng)域不僅小眾，而且離民用很遠(yuǎn)，“從新物質(zhì)成功被創(chuàng)造，到在人們生活中實(shí)現(xiàn)它的價(jià)值，中間還隔著千山萬(wàn)水。但是基礎(chǔ)研究是科研的根基，雖然在這條路上有很多不可預(yù)測(cè)性，但不能因?yàn)闆](méi)法立即體現(xiàn)價(jià)值而忽視它。”

同樣是做超分子研究的浙江大學(xué)化學(xué)系特聘研究員李昊，用比較通俗易懂的方式向記者解釋了分子機(jī)器：我們知道生物體系里的分子機(jī)器無(wú)處不在，如血紅蛋白對(duì)氧氣和二氧化碳的傳送，細(xì)胞運(yùn)送各種離子等，都是依靠生物分子機(jī)器們運(yùn)作的結(jié)果，這些生物分子機(jī)器就像宏觀的汽車、飛機(jī)，將生物體微觀的體系驅(qū)動(dòng)，并偏離平衡態(tài)，從而做功和維護(hù)生命過(guò)程。

生物體內(nèi)那些像機(jī)器一樣運(yùn)轉(zhuǎn)的東西，可以用實(shí)驗(yàn)室的燒瓶、試管等儀器，用基本的非生命體化合物來(lái)合成出來(lái)，并用這些非生命體的分子機(jī)器來(lái)模擬生命體的分子機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而開(kāi)啟一個(gè)新的時(shí)代。人類研究生物體不再是簡(jiǎn)單地用生物的方法去研究，而開(kāi)始用化學(xué)的方法去模擬未來(lái)的世界。例如，用非生物體的體系模擬和創(chuàng)造生物體系，或許“分子機(jī)器”科學(xué)家的研究給這個(gè)偉大夢(mèng)想邁出了第一步。

分子機(jī)器存在的學(xué)術(shù)意義在于，它給傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)和納米科技、生物化學(xué)，建立了一座橋梁。那么這些微觀的分子機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的原理是什么？它們的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力是什么？我們是否能模擬這些過(guò)程呢？超分子科學(xué)家們考慮的就是這些問(wèn)題。

（本文轉(zhuǎn)自寧波網(wǎng)）