2016年諾貝爾化學獎揭曉告訴你什么是分子機器

朱平

北京時間10月5日下午5點45分，瑞典皇家科學院宣布了2016年諾貝爾化學獎的獲得者名單，法國科學家讓-皮埃爾·索維奇、美國科學家J.弗雷澤·斯托達特、荷蘭科學家伯納德·L.費林加三位科學家，因為在分子機器設計與合成領域的貢獻，將共同分享800萬瑞典克朗（約合93.33萬美元）的諾貝爾獎金。

對這三位科學家的發明，諾貝爾評委會用了“世界上最小的機器”來形容，并稱他們的研究將化學發展推向了一個新維度。三名科學家做出的比頭發絲還要小1000倍的“分子機器”里，五臟俱全，只有1納米左右大小的“分子電梯”，以及“發動機”“分子汽車”等構造一個不少。

又是機器，又是發動機，乍聽上去，這個化學獎怎么和我們印象中的化學概念相差好遠，但化學教授們卻說，這才是真正的純化學，前幾年被“掰歪”的化學獎似乎又重新回到了純正軌道。

就在獲獎當日，新晉諾貝爾生理學或醫學獎得主、日本科學家大隅良典向公眾發出呼吁，重視基礎科學研究，他認為“有用”這個詞正在戕害社會，（基礎科學）真正“有用”可能要到100年以后。如果認為科學研究應當“有用”，那么基礎科學就“死掉了”。

巧的是，這次的諾貝爾化學獎就頒給了基礎領域的研究。

“簡單地說，分子機器就是一種新物質，三位諾貝爾獲獎者創造了3種不同類型的分子機器，而化學的一個重要意義就是創造新物質。”浙江大學教授黃飛鶴告訴記者。黃飛鶴主要從事超分子化學方面的研究工作，從2005年起任浙江大學化學系教授，籌建超分子化學研究小組。“三位科學家最牛的地方是，通過人工創造了比納米尺度還小的機器。”他說。

黃飛鶴說，超分子領域的研究成果并不是第一次獲得諾貝爾獎，1987年，就有三位科學家憑借“發展和使用了可以進行高選擇性結構特異性相互作用的分子”獲得了當年的諾貝爾化學獎。其中法國籍獲獎者讓-馬里·萊恩，還是今年諾貝爾化學獎獲得者法國科學家讓-皮埃爾·索維奇的導師。

雖然在化學獎頒出后，不少評論都提及今后可以利用三位科學家的研究攻克癌癥等，但在黃飛鶴看來，超分子研究領域不僅小眾，而且離民用很遠，“從新物質成功被創造，到在人們生活中實現它的價值，中間還隔著千山萬水。但是基礎研究是科研的根基，雖然在這條路上有很多不可預測性，但不能因為沒法立即體現價值而忽視它。”

同樣是做超分子研究的浙江大學化學系特聘研究員李昊，用比較通俗易懂的方式向記者解釋了分子機器：我們知道生物體系里的分子機器無處不在，如血紅蛋白對氧氣和二氧化碳的傳送，細胞運送各種離子等，都是依靠生物分子機器們運作的結果，這些生物分子機器就像宏觀的汽車、飛機，將生物體微觀的體系驅動，并偏離平衡態，從而做功和維護生命過程。

生物體內那些像機器一樣運轉的東西，可以用實驗室的燒瓶、試管等儀器，用基本的非生命體化合物來合成出來，并用這些非生命體的分子機器來模擬生命體的分子機器的運轉，從而開啟一個新的時代。人類研究生物體不再是簡單地用生物的方法去研究，而開始用化學的方法去模擬未來的世界。例如，用非生物體的體系模擬和創造生物體系，或許“分子機器”科學家的研究給這個偉大夢想邁出了第一步。

分子機器存在的學術意義在于，它給傳統的有機化學和納米科技、生物化學，建立了一座橋梁。那么這些微觀的分子機器運轉的原理是什么？它們的熱力學驅動力是什么？我們是否能模擬這些過程呢？超分子科學家們考慮的就是這些問題。

（本文轉自寧波網）