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诺贝尔化学奖揭晓,美法荷三国科学家因“最小机器”获奖

澎湃新闻见习记者 王盈颖 记者 杨漾
2016-10-05 17:52
来源:澎湃新闻
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分子机器的设计和合成。

北京时间10月5日下午17时45分,2016年诺贝尔化学奖揭晓。诺贝尔化学奖评委会在斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院宣布,2016年诺贝尔化学奖授予法国科学家让·皮埃尔·索维奇(Jean-Pierre Sauvage), 美国科学家J.弗雷泽·斯托达特(J. Fraser Stoddart)和荷兰科学家伯纳德·L·费林加(Bernard L. Feringa)。他们的获奖原因为“分子机器的设计和合成”。这些机器可谓是“最小机器”,只有人类头发的千分之一大小。

三位科学家将共享800万瑞典克朗(约合621万人民币)的奖金。让·皮埃尔·索维奇、J.弗雷泽·斯托达特和伯纳德·L·费林加三人平分奖金。

“我无法相信它真的能实现。” 伯纳德·L·费林加如此描述他们建成第一座分子机器时的心情。

诺奖委员会表示,“电脑的发展反映了技术的小型化是如何引领变革的。2016年诺贝尔化学奖的获得者让机器变得更袖珍,带领化学进入一个新纪元。”

·皮埃尔·索维奇,1944年出生于法国巴黎。1971年从法国斯特拉斯堡大学获得博士学位。目前为法国斯特拉斯堡大学荣誉退休教授,及法国国家科研中心名誉研究主任。他还是武汉科技大学的客座教授。

J.弗雷泽·斯托达特,1942年出生于英国爱丁堡。1966年从爱丁堡大学获得博士学位。目前为美国西北大学化学教授。

伯纳德·L·费林加,1951年出生于荷兰Barger-Compascuum。1978年从荷兰格罗宁根大学获得博士学位。目前为荷兰格罗宁根大学有机化学教授。

评选委员会在当天发布的新闻公报中指出,这三位科学家研发出了世界上最小的机器——分子机器,它可以是微型“起重机”、人工“肌肉”和袖珍“马达”。这三位科学家对分子的可控运动进行了优化,当注入能量时,分子能执行任务。

分子机器的诞生要追溯到1983年,让·皮埃尔·索维奇踏出了第一步。他成功地将两个环状分子连接成链,形成索烃。通常而言,分子由强共价键连接,在共价键中原子会共享电子。但在链中,他们取而代之,用更为自由的机器连接。一台能够执行任务的机器必须具备能否相互运动的部分。这两个连接在一起的环完美地满足了这一要求。

(让·皮埃尔·索维奇让两个分子环连接在一起,使得整个结构能否延展和联系。)

在1991年,J.弗雷泽·斯托达特跨出了第二步,他发现了轮烷。斯托达特将一个环形分子套在一个线性分子上,发现该环形分子能够以线性分子为轴移动。围绕着以轮烷为基础的研究,他随后陆续研发出分子“起重机”,分子“肌肉”和基于分子的电脑芯片。

(J.弗雷泽·斯托达特创造出一种能围轴而动,具有可控性的分子梭。)

伯纳德·L·费林加则是分子马达的第一人。在1999年,他研发出能在同方向持续旋转的分子旋转叶片。在分子马达的基础上,他成功地让一只比马达大上1万倍的玻璃杯旋转,还设计了一辆纳米车。

(1999年伯纳德·L·费林加研发出第一台分子马达。)

今年诺贝尔化学奖的三位获得者得以让分子系统摆脱平衡的僵局,为其填充能量,实现分子运动的可控性。从发展的沿革来说,分子马达和19世纪30年代的电动机有着的场景。当时,科学们展示着各式各样旋转着的曲柄和轮子,他们没有意识到的是,这将诞生电气火车、洗衣机、 扇子和食物加工器。现如今的分子机器也同样如此,很有可能将被用于发现新材料、传感器和储能系统。

(J.弗雷泽·斯托达特团队搭建起的分子机器。它相当于起重机,可以将自己从表面抬高0.7纳米。)

距离1901年诺贝尔奖首次颁发已经过去115年,2016年是第108次揭晓诺贝尔化学奖获奖名单。

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·诺贝尔本人就是一名化学家。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”。

今年的“分子机器的设计和合成”获奖,力压了此前大热的基因检测和基因编辑。汤森路透此前预测,香港中文大学的卢煜明教授和麻省理工学院(MIT)的华裔科学家张锋,是今年化学奖的大热门。卢煜明因其在孕妇血浆血中检测到胎儿游离DNA,从而取得了无创产前检测的革命性成果。1983年生于河北省石家庄的张锋,则因其在老鼠和人类细胞中应用CRISPR-cas9基因编辑技术,而受到重视。

关于诺贝尔化学奖(1901-2015)的几个数字:

107: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年没有颁发。

63:在已颁出的107次诺贝尔化学奖中,有63次被颁给了个人,23次同时颁给两人,21次同时颁给三人。

4: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。

35: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。 

85: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,是最年迈的化学奖获奖者。

58:诺贝尔化学奖获奖者的平均年龄是58岁。

2:2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。

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