三人分享诺贝尔化学奖:发明了“全世界最小的机器”

综合  2016-10-05 18:11

诺贝尔奖官网消息,三名科学家分享了2016年诺贝尔化学奖。他们的获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

三位获奖者是:法国化学家让-皮埃尔-索维奇,1944年生于法国巴黎,法国斯特拉斯堡大学名誉教授;英国化学家J-弗雷泽-斯托达特爵士,1942年生于英国苏格兰爱丁堡,供职于美国西北大学;荷兰化学家伯纳德-L-费林加,1951年生于荷兰,格罗宁根大学教授。三人将平分800万瑞郎奖金。

这三位科学家发明了“全世界最小的机器”,将分子合成在一起,使其成为极微小的电机和传动装置,这些机器比一根头发丝的1000分之一还要细。

分子机器,指由分子尺度的物质构成、能行使某种加工功能的机器,其构件主要是蛋白质等生物分子。因其尺寸多为纳米级,又称生物纳米机器,具有小尺寸、多样性、自指导、有机组成、自组装、准确高效、分子柔性、自适应、仅依靠化学能或热能驱动、分子调剂等其他人造机器难以比拟的性能,因此研究生物纳米机器具有重大意义。

最近二十年化学家则想在实验室里用合成的小分子来模拟一些生物大分子机器或者宏观机器的功能,被称为人工分子机器(Artificial molecular machine)。

2016诺贝尔化学奖揭晓,3名科学家分享这一奖项

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。

资料图:诺贝尔奖奖章

延伸阅读

化学奖是众多诺贝尔奖中最重要的奖项之一。诺贝尔奖的发起人阿尔弗雷德·诺贝尔自己就是一名化学家。他的各项发明和推动工业进程的多项成就,都是以化学知识为基础发展起来的。根据诺贝尔的遗愿,诺贝尔化学奖授予“在化学领域做出最重大发现或进展的人”。

107次

自1901年奖项设立以来,诺贝尔化学奖总共被颁发了107次。期间只有1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942八年没有颁发。诺贝尔奖奖项空缺,除了受到两次世界大战影响之外,还受到了诺贝尔奖组委会“宁缺毋滥”评奖理念的影响。

171人

到目前为止,诺贝尔化学奖共有172位获奖者。其中英国生物化学家弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)在1958年和1980年两次获得诺贝尔奖,因此实际获奖人数是171人。

在被颁出的106次诺贝尔化学奖中,有63次被颁给了单独的个人,23次同时颁给两人,21次同时颁给三人,三人是诺奖单项获奖人数的上限。

平均年龄58岁

诺贝尔化学奖得主年龄分布

诺贝尔化学奖获奖者的平均年龄是58岁。其中有32人获奖年龄介于50岁和54岁之间,几乎占到了总获奖人数的20%。

最年轻获奖者:获奖时35岁

弗雷德里克·约里奥(左)伊伦·居里(右)

迄今为止最年轻的诺贝尔化学奖得主是法国科学家弗雷德里克·约里奥。1935年获奖时他只有35岁。值得一提的是,约里奥的妻子是居里夫人的长女伊伦·居里。1935年夫妇二人因在合成新型放射性元素方面有突出贡献,而被同时授予诺贝尔化学奖。

最年迈获奖者:获奖时85岁

美国化学家约翰·芬恩

美国化学家约翰·芬恩2002年获得诺贝尔化学奖时已是85岁高龄。

4名女性

玛丽·居里

历史上共有4名女性获得过诺贝尔化学奖。在这4人中,有2人是单独得奖:居里夫人1911年获奖,此前在1903年,她已经获得过诺贝尔物理学奖;1964年,英国生物化学家多萝西·玛丽·霍奇金因促进蛋白质晶体学发展而单独获奖。

居里夫人的长女1935年与丈夫一同获奖。而最近一次获得诺贝尔奖的女性是以色列科学家阿达·约纳特。2009年,她凭借在核糖体的结构和功能研究方面的突出贡献,与另外两人一同获奖。

2人曾被迫无法领奖

2名获得诺贝尔化学奖的德国化学家Richard Kuhn和Adolf Butenandt曾由于受到希特勒政府的压迫,而无法接受奖项。事后他们虽然收到了诺贝尔奖证书和奖章,但却无法领取奖金。

奖章的故事

诺贝尔化学奖的奖章由瑞典雕塑家Erik Lindberg设计。奖章左边的女神爱西斯象征着自然。女神手执丰饶之角从云中现身。右边的科学之神(Genius of Science)将手中的轻纱盖在女神爱西斯严峻肃穆的面庞上。

【来源】综合自中新网、腾讯国际新闻

编辑 洪鑫
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