2016年诺贝尔化学奖揭晓告诉你什么是分子机器

朱平

北京时间10月5日下午5点45分，瑞典皇家科学院宣布了2016年诺贝尔化学奖的获得者名单，法国科学家让-皮埃尔·索维奇、美国科学家J.弗雷泽·斯托达特、荷兰科学家伯纳德·L.费林加三位科学家，因为在分子机器设计与合成领域的贡献，将共同分享800万瑞典克朗（约合93.33万美元）的诺贝尔奖金。

对这三位科学家的发明，诺贝尔评委会用了“世界上最小的机器”来形容，并称他们的研究将化学发展推向了一个新维度。三名科学家做出的比头发丝还要小1000倍的“分子机器”里，五脏俱全，只有1纳米左右大小的“分子电梯”，以及“发动机”“分子汽车”等构造一个不少。

又是机器，又是发动机，乍听上去，这个化学奖怎么和我们印象中的化学概念相差好远，但化学教授们却说，这才是真正的纯化学，前几年被“掰歪”的化学奖似乎又重新回到了纯正轨道。

就在获奖当日，新晋诺贝尔生理学或医学奖得主、日本科学家大隅良典向公众发出呼吁，重视基础科学研究，他认为“有用”这个词正在戕害社会，（基础科学）真正“有用”可能要到100年以后。如果认为科学研究应当“有用”，那么基础科学就“死掉了”。

巧的是，这次的诺贝尔化学奖就颁给了基础领域的研究。

“简单地说，分子机器就是一种新物质，三位诺贝尔获奖者创造了3种不同类型的分子机器，而化学的一个重要意义就是创造新物质。”浙江大学教授黄飞鹤告诉记者。黄飞鹤主要从事超分子化学方面的研究工作，从2005年起任浙江大学化学系教授，筹建超分子化学研究小组。“三位科学家最牛的地方是，通过人工创造了比纳米尺度还小的机器。”他说。

黄飞鹤说，超分子领域的研究成果并不是第一次获得诺贝尔奖，1987年，就有三位科学家凭借“发展和使用了可以进行高选择性结构特异性相互作用的分子”获得了当年的诺贝尔化学奖。其中法国籍获奖者让-马里·莱恩，还是今年诺贝尔化学奖获得者法国科学家让-皮埃尔·索维奇的导师。

虽然在化学奖颁出后，不少评论都提及今后可以利用三位科学家的研究攻克癌症等，但在黄飞鹤看来，超分子研究领域不仅小众，而且离民用很远，“从新物质成功被创造，到在人们生活中实现它的价值，中间还隔着千山万水。但是基础研究是科研的根基，虽然在这条路上有很多不可预测性，但不能因为没法立即体现价值而忽视它。”

同样是做超分子研究的浙江大学化学系特聘研究员李昊，用比较通俗易懂的方式向记者解释了分子机器：我们知道生物体系里的分子机器无处不在，如血红蛋白对氧气和二氧化碳的传送，细胞运送各种离子等，都是依靠生物分子机器们运作的结果，这些生物分子机器就像宏观的汽车、飞机，将生物体微观的体系驱动，并偏离平衡态，从而做功和维护生命过程。

生物体内那些像机器一样运转的东西，可以用实验室的烧瓶、试管等仪器，用基本的非生命体化合物来合成出来，并用这些非生命体的分子机器来模拟生命体的分子机器的运转，从而开启一个新的时代。人类研究生物体不再是简单地用生物的方法去研究，而开始用化学的方法去模拟未来的世界。例如，用非生物体的体系模拟和创造生物体系，或许“分子机器”科学家的研究给这个伟大梦想迈出了第一步。

分子机器存在的学术意义在于，它给传统的有机化学和纳米科技、生物化学，建立了一座桥梁。那么这些微观的分子机器运转的原理是什么？它们的热力学驱动力是什么？我们是否能模拟这些过程呢？超分子科学家们考虑的就是这些问题。

（本文转自宁波网）