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2016诺贝尔化学奖:来英、法、荷的 3学者以「设计与合成分子机械」研

2016-10-05 22:24 来源于:未知
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史上最牛网导读: 2016 年诺贝尔化学奖得主于台湾时间 10 月 5 日揭晓,与今年的物理学奖相同,化学奖同样由 3 位学者共享殊荣,分别为出生于法国、任教于法国斯特拉斯堡大学的 Jean-Pierre Sauvage,来自
2016诺贝尔化学奖:来英、法、荷的 3学者以「设计与合成分子机械」研

2016 年诺贝尔化学奖得主于台湾时间 10 月 5 日揭晓,与今年的物理学奖相同,化学奖同样由 3 位学者共享殊荣,分别为出生于法国、任教于法国斯特拉斯堡大学的 Jean-Pierre Sauvage,来自英国、任教于美国西北大学的 Sir J. Fraser Stoddart 以及来自荷兰、在荷兰格罗宁根大学教书的 Bernard L. Feringa,3 名学者以「分子机械(molecular machine)的设计与合成」贡献夺下诺贝尔化学奖。

 

随著科技的进步,追求微型化俨然成为创造新科技革命的趋势,2016 年诺贝尔化学奖得主所设计与製造的分子机械,更是将化学发展推向新的领域,而分子机械的诞生,得从 1983 年说起,当时法国学者 Sauvage 成功连结两个大环分子形成机械互锁分子「索烃(catenane)」,通常分子要形成共价键,必须共同使用它们的外层电子,但索烃环之间,却是以机械键作为连结,一般而言,机械若要成功启动运作,必须得由能相对驱动运转的零件所组成,而索烃内部的内锁的两个环分子刚好符合这个条件。Sauvage 不只合成了一个新的分子,同时也发现了新的化学键。

英国学者 Stoddart 承接了 Sauvage 的努力,踏出了分子机械设计的第二步。Stoddart 于 1991 年合成具内锁的大环分子「车轮烷(rotaxane)」,其为由数个大型冠醚(crown ethers)互相环扣连结的分子,且内锁的大环分子可在两个不同的轴之间反覆迁移。这项发现也应用于后来的分子肌肉(molecular muscle)与分子电脑晶片。

至于荷兰学者 Feringa 则是第一个研发出分子马达(molecular motor)的人。分子马达可像马达一般,在给予适当能量后,开始进行单向转动的化学分子,而 Feringa 便在 1999 年时使分子马达叶片以单方向持续旋转,且他还利用分子马达,製作出比马达本身还要巨大 10,000 倍的玻璃汽缸,甚至还设计出了一台奈米车。

与一般的机械运转相同,分子机械要运转,也需要对其施加能量,然而,分子机械在未来的应用上可说是无可限量,包括新型材料、感应器、记忆元件与能源储存系统等,甚至还能应用于医疗上,进入人体组织修复器官、除去癌变细胞或更换有缺陷的人体基因。


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