3名科学家发明出“世界最小机器” 比头发丝的千分之一还细

标题：3名科学家发明出“世界最小机器” 比头发丝的千分之一还细

瑞典皇家科学院5日宣布，将2016年诺贝尔化学奖授予让－皮埃尔·索瓦日、弗雷泽·斯托达特、伯纳德·费林加这三位科学家，以表彰他们在分子机器设计与合成领域的贡献。今年诺贝尔化学奖奖金共800万瑞典克朗（约合93.33万美元），将由这三位获奖者平分。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

分子机器“诞生记”FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

1 索瓦日成功合成了一种名为“索烃”的两个互扣的环状分子，而且这两个分子能够相对移动。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

2 斯托达特合成了“轮烷”，即将一个环状分子套在一个哑铃状的线形分子轴上，且环状分子能围绕这个轴上下移动，并成功实现了可以上升高度达0.7纳米的“分子电梯”和可以弯折黄金薄片的“分子肌肉”。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

3 费林加设计出了在构造上能向一个特定方向旋转的分子马达，这个马达可以让一个28微米长、比马达本身大1万倍的玻璃缸旋转起来。有了这三步，分子机器就可以动起来了。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

什么是分子机器？FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

这是指在分子层面的微观尺度上设计开发出来的机器，在向其提供能量时可移动执行特定任务。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

获奖理由FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

●3位科学家开发出了比人类头发丝直径还要小1000倍的分子机器。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

●他们成功合成了各类分子机器，从微型马达到微型汽车再到微型肌肉。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

●他们掌握了在分子层面上控制运动的技术。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

●“最小机器”可用于将药物送入人体，例如将癌症用药直接送至癌细胞。该项技术还能应用于智能材料的设计。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

这就是四轮驱动纳米车FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

2011年时，科学家们制造了一个四轮驱动纳米车，一个分子底盘将四个马达联结在一起，当作车轮使用。当车轮旋转时，纳米车就在表面上向前行驶。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

32年前FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

费曼曾抛出疑问——最小的机器 能有多小？FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“你能够将机器做到多小？”这是美国物理学家、诺贝尔奖得主理查德·费曼在他1984年那场著名演讲的开头提出的一个问题。这个问题是基于他对纳米技术发展的预测而提出来的。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

人类究竟有没有可能用相比来说“十分巨大”的双手制造出那种极小的、必须依靠电子显微镜才能观察的微型机器呢？FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

如今FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

3名科学家给出答案——FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

他们发明了 “分子机器”FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

5日，诺贝尔奖评选委员会说，这三位获奖者发明了“世界上最小的机器”，将化学发展推向了一个新的维度。评选委员会表示，就像19世纪30年代，当电动马达被发明出来时，科学家未曾想过它会在电气火车、洗衣机、电风扇上等被广泛运用。而分子机器正如当年的电动马达一样，未来很有可能将用于开发新材料、新型传感器和能量存储系统等。在费曼发表演讲32年后，我们展望这项技术的发展前景，并且可以回答最初的那个问题——人类能够制造的最小机器有多小？至少比头发丝小1000倍。 新华社 中新FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

扬子晚报记者连线FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“分子汽车”也有4个“车轮”，一样能“开”起来FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

将来的生活中，“分子机器”可能无处不在FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

被称作世界上最小机器的“分子机器”比头发丝的1000分之一还要细！这个只会在科幻电影里看到的场景如今不再是想象。未来，它没准会在你的生活中无处不在。扬子晚报记者采访了中科院院士、南京工业大学校长黄维教授，以及南工先进材料研究院的秦天石博士和林宗琼博士，针对“分子机器”的种种疑问做出了回答。 扬子晚报记者 杨甜子FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

它有多小FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

单个分子直径不超过1纳米FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

造出“分子机器”的科学家绝对“好手艺”FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

明代的能工巧匠能在直径一寸的木头上雕刻出苏轼游览赤壁的场景，人物的胡须和眉毛都清晰可见。明朝人魏学洢用一篇《核舟记》里让我们知道了什么是“螺蛳壳里做道场”。现如今，科学家们竟然能在比头发丝还要小1000倍的“空间”里造出一辆“分子自行车”甚至是“分子汽车”，其“巧手”的程度远胜古人。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

中国科学院院士、南京工业大学校长黄维教授研究员告诉记者，一根头发丝的直径是在微米尺度，而“分子机器”的体积比纳米还要小，单个分子的尺寸不超过0.1纳米，已经可以用更小的尺度单位“埃”来计量。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

但千万别误会，这项研究并不是真刀真枪地在分子的世界里造一辆汽车。宏观世界里我们接触到的机械大多是铁皮包着的“大块头”，但在分子的微观世界里，想要原样搬出一个“铁皮大块头”显然不现实。分子世界里的各类“机器”，其实还是一些特殊的分子。但在科学家的“巧手”合成之下，一个分子可以像宏观世界里汽车一样，多出四个球形结构的“官能团”，这便是“分子汽车”的“车轮”。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

虽然外表没有宏观世界里的汽车养眼，但“分子汽车”一样可以“开”。在外部能量场的“驱动”下，分子的另一部分“官能团”吸收这些能量，来推动“车轮”的转动，“分子汽车”便可以沿着能量驱动的方向发生移动。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

如同现实世界里机器普遍“烧油”，微观世界里“分子机器”，它的“燃料”则是化学能、电能或是光能等。给“分子机器”提供化学能从而转化为动能，就如同是在给汽车加油，便实现了让分子“动起来”的目标。FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

它有多牛FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

进入人体细胞，还能“撑”死癌细胞FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

在信息储存上，将来可能再也不会抱怨U盘不够大FzR鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

科学家发明出的“分子汽车”或“分子自行车”有什么作用呢？记者在采访中得知，“分子机器”目前可应用于尖端的生物医学领域。南京工业大学先进材料研究院研究员秦天石博士举例，如在针对癌症患者的肿瘤治疗中，“分子机器”便可以派上大用场。肿瘤细胞本身就已足够微小，小到现在的机器人技术根本无法进入。此时，“身量短小”的分子机器便有了用武之地，它可以通过血液的流动，进入人体的正常细胞和癌症细胞内。而和正常细胞相比，癌症细胞的细胞膜较为脆弱。此时，如果在人体外施加电磁场或是加热的引导，人体细胞里的分子机器便能感受到外界的能量，从而发生形变，使得体积变大。变大后的分子机器就会撑破癌细胞的细胞膜，从而使癌细胞的“生存质量”大打折扣，甚至是死亡。秦天石介绍，目前，这项研究已经在国内科学家的努力下取得了阶段性的进展，使得这一展望有了实现的可能。

3名科学家发明出“世界最小机器” 比头发丝的千分之一还细

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