2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者詹姆斯·弗雷澤·斯托達(dá)特
詹姆斯·弗雷澤·斯托達(dá)特，1942年出生于英國(guó)愛丁堡，美國(guó)西北大學(xué)化學(xué)教授。因在分子機(jī)器設(shè)計(jì)與合成方面的突出貢獻(xiàn)，獲得2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。下面是YJBYS小編為大家搜集了關(guān)于2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者詹姆斯·弗雷澤·斯托達(dá)特，供大家參考借鑒。
10月5日，法國(guó)科學(xué)家皮埃爾·索瓦日、英國(guó)科學(xué)家弗雷澤·斯托達(dá)特、荷蘭科學(xué)家伯納德·費(fèi)林加獲得2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)
法國(guó)科學(xué)家皮埃爾·索瓦日與另外兩名科學(xué)家分享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。索瓦日現(xiàn)為武漢大學(xué)與武漢科技大學(xué)客座教授，曾來漢與師生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，做過與“分子機(jī)器”有關(guān)的主題講座，樂向世界推介武漢科研成果。
就像19世紀(jì)30年代，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)被發(fā)明出來時(shí)，科學(xué)家未曾想過它會(huì)在電氣火車、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇上被廣泛運(yùn)用，給人類生活帶來翻天覆地的變化。正如當(dāng)年的電動(dòng)馬達(dá)一樣，分子機(jī)器未來很有可能將用于開發(fā)新材料、新型傳感器和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等，為人類的未來提供了無限可能。
據(jù)新華社電 瑞典皇家科學(xué)院5日宣布，將2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予讓-皮埃爾·索瓦日、弗雷澤·斯托達(dá)特、伯納德·費(fèi)林加這三位科學(xué)家，以表彰他們?cè)诜肿訖C(jī)器設(shè)計(jì)與合成領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
分子機(jī)器是指在分子層面的微觀尺度上設(shè)計(jì)開發(fā)出來的機(jī)器，在向其提供能量時(shí)可移動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中說，這三位獲獎(jiǎng)?wù)甙l(fā)明了“世界上最小的機(jī)器”，將化學(xué)發(fā)展推向了一個(gè)新的維度。
據(jù)介紹，三位獲獎(jiǎng)?wù)咄瓿闪朔肿訖C(jī)器設(shè)計(jì)與合成的“三步走”：第一步，索瓦日成功合成了一種名為“索烴”的兩個(gè)互扣的環(huán)狀分子，而且這兩個(gè)分子能夠相對(duì)移動(dòng);第二步，斯托達(dá)特合成了“輪烷”，即將一個(gè)環(huán)狀分子套在一個(gè)啞鈴狀的'線形分子軸上，且環(huán)狀分子能圍繞這個(gè)軸上下移動(dòng)，并成功實(shí)現(xiàn)了可以上升高度達(dá)0.7納米的“分子電梯”和可以彎折黃金薄片的“分子肌肉”;第三步，費(fèi)林加設(shè)計(jì)出了在構(gòu)造上能向一個(gè)特定方向旋轉(zhuǎn)的分子馬達(dá)，這個(gè)馬達(dá)可以讓一個(gè)28微米長(zhǎng)、比馬達(dá)本身大1萬倍的玻璃缸旋轉(zhuǎn)起來。有了這三步，分子機(jī)器就可以動(dòng)起來了。
評(píng)選委員會(huì)表示，就像19世紀(jì)30年代，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)被發(fā)明出來時(shí)，科學(xué)家未曾想過它會(huì)在電氣火車、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇上等被廣泛運(yùn)用。而分子機(jī)器正如當(dāng)年的電動(dòng)馬達(dá)一樣，未來很有可能將用于開發(fā)新材料、新型傳感器和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等。
費(fèi)林加在現(xiàn)場(chǎng)電話連線時(shí)說，得獎(jiǎng)消息令自己“很震驚”，同時(shí)感到榮幸。他表示，榮譽(yù)屬于全體科研合作者，大家的共同努力才成就了如此驕人的成果。費(fèi)加林對(duì)其獲獎(jiǎng)成就解釋說：“一旦在分子層面控制了運(yùn)動(dòng)，就為控制其他各種形式的運(yùn)動(dòng)提供了可能。這一研究成果為未來新材料的研發(fā)開啟了廣闊前景。”
今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)金共800萬瑞典克朗(約合93.33萬美元)，將由這三位獲獎(jiǎng)?wù)咂椒帧?/p>
世界最小機(jī)器誕生歷程
第1步
邁向分子機(jī)器的第一步是索瓦日于1983年實(shí)現(xiàn)的，他成功將兩個(gè)環(huán)狀分子扣在一起，形成一種名為“索烴”的鏈條。通常情況下，分子是由原子間共享電子對(duì)構(gòu)成的強(qiáng)共價(jià)鍵連接而成，而“索烴”鏈上的分子間主要依靠相對(duì)較為自由的機(jī)械相互作用連接，不被任何價(jià)鍵連接。對(duì)于一個(gè)能夠完成特定任務(wù)的機(jī)器來說，必須有能夠相互移動(dòng)的部件組成，而索瓦日實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)互鎖環(huán)狀分子的相對(duì)移動(dòng)。
第2步
到了1991年，斯托達(dá)特實(shí)現(xiàn)了分子機(jī)器誕生的第二步，他成功合成了“輪烷”。輪烷是一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀分子和一個(gè)或多個(gè)啞鈴狀的線形分子為軸組成的分子集合。啞鈴狀的線形分子作軸穿過環(huán)狀分子的空腔，兩端結(jié)合有體積較大分子以防止線形分子滑出，從而形成了穩(wěn)定的輪烷結(jié)構(gòu)。
第3步
費(fèi)林加則是研發(fā)出分子馬達(dá)(分子發(fā)動(dòng)機(jī))的第一人。1999年，他研制了一個(gè)分子轉(zhuǎn)子葉片，葉片能夠朝著同一方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這個(gè)馬達(dá)可以讓一個(gè)28微米長(zhǎng)、比馬達(dá)本身大1萬倍的玻璃缸旋轉(zhuǎn)起來。2011年，費(fèi)林加的研究小組在分子馬達(dá)的基礎(chǔ)上制造了一款四驅(qū)納米汽車，一個(gè)分子底盤將4個(gè)分子馬達(dá)連接在一起作為輪子，當(dāng)分子馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)，納米汽車就能向前行駛。至此，分子機(jī)器動(dòng)起來了。
他們的成就
他們?nèi)俗龀隽酥挥蓄^發(fā)絲千分之一粗細(xì)的分子機(jī)器，成功地將分子連在一起，共同設(shè)計(jì)了包括微型電梯、微型電機(jī)還有微縮肌肉結(jié)構(gòu)在內(nèi)的所有分子機(jī)器。
三位科學(xué)家的成就能夠獲得諾獎(jiǎng)青睞，就在于他們的研究促使分子系統(tǒng)擺脫了平衡態(tài)，并能受控執(zhí)行特定任務(wù)，為化學(xué)的發(fā)展開啟了一個(gè)新世界。
分子機(jī)器
為未來提供
無限可能
近年來，三位諾獎(jiǎng)得主的成果已經(jīng)成為全世界科研人員開發(fā)分子機(jī)器的“工具箱”，開創(chuàng)了分子機(jī)器的發(fā)展道路。目前已有科學(xué)家在輪烷的基礎(chǔ)上建造出一個(gè)可以抓取并連接氨基酸的分子機(jī)器人;還有研究人員將分子馬達(dá)和長(zhǎng)聚合物相連，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，將光能儲(chǔ)存在分子中，有望開發(fā)出新型電池及光控傳感器。
正如當(dāng)年的電動(dòng)馬達(dá)一樣，分子機(jī)器未來很有可能將用于開發(fā)新材料、新型傳感器和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等，為人類的未來提供了無限可能。
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