【2016诺贝尔化学奖】有了分子机器可以干什么？

有了分子机器可以干什么？做个赛车飙车啊！（是真的）...




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"同文译馆"一键关注！诺贝尔化学奖2016年授予让-皮埃尔·索维奇（Jean-Pierre Sauvage），J·弗雷泽·斯托达特爵士（Sir J. Fraser Stoddart），以及伯纳德·L·费林加（Bernard L. Feringa）。他们做出了只有头发丝千分之一粗细的分子机器（molecular machines）。他们成功地将分子连在一起，共同设计了包括微型电梯、微型电机还有微缩肌肉结构在内的所有分子机器。诺贝尔奖委员会给出的颁奖理由是“for the design and synthesis of molecular machines”（为了表彰他们在“分子机器的设计与合成”领域做出的贡献）。

 　　分子机器有什么用？看到诺奖化学奖花落“真化学”，很多人还是会提出这个让基础科学研究者们只想笑笑走开的问题……

获奖者费林加（Feringa）本人接受电话采访的时候原话：

　　“I feel like the Wright-brothers who are flying for the first time and people asked why do we need a flying machine.”

　　“我的感觉就像是莱特兄弟第一次飞上天空的时候，别人问要飞行器有什么用。” 

现在坐飞机成了家常便饭，当年问这个问题的人一定没想到吧。

不过，在另一群分子化学家眼里，分子机器当然有用啦，既然有轮子有车，那就可以飚！车！啊！不开玩笑，真的有这样一个比赛——纳米车大奖赛（Nanocar Race）。这个分子车飙车大赛于2016年10月14-15日举行，比赛的主办方是法国国家科学研究中心（CNRS），赛场位于法国图卢兹的材料和结构研究中心（Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales，缩写CEMES）。比赛内容非常简单——来自世界9个国家的实验室组成了6支队伍，自己设计自己的分子车，然后在一个纯金的跑道上（是金，不是金色），在零下270多度的真空中，让分子车往前开，在指定时间内谁开得最远，谁就获胜了。

可能我们看来很光滑的表面，在电子显微镜的纳米尺度，都是坑坑洼洼的。对于一个比头发丝还要细上1000倍的分子车来说，你家里的镜子上面全是东非大裂谷。而纯的金单质表面可以处理得十分平滑。

一般我们看赛车飙车都是在电视上，这个比赛嘛，也是显示器……不过是扫描隧道电子显微镜（scanning tunneling microscope, STM）的显示器。谁给赛车加油呢？动力来自电子显微镜尖端的探针，他们需要给探针上面加上一点电压，产生微弱的电流，刺激分子车往前移动。

好了，那么速度呢？嗯……大概是时速5纳米（nanometre）的样子。比赛时间是38个小时，赛道有两个转弯、三个直道，最后差不多100-200纳米——一个感冒病毒那么大。

这支队伍来自德累斯顿科技大学，他们拿出了最不像车的车——其实看起来更像是一个飞镖——名字是“风车”（Windmill），四个ABP分子由氢键连起来。这项赛事里，所有的车，都必须不大于1000个原子，而他们这个小玩意算是倒数第二迷你的。电荷刺激风车的臂，然后整个车会朝着那个臂的方向移动。

就像这样！东道主法国队本土作战，还请来了真正的汽车公司标致雪铁龙集团赞助！

他们的车更大、更像是车，有正儿八经的底盘，还有轮子，名字叫Green Buggy——绿色沙漠车。该车的化学名可以写上10行，简单来讲就是184个碳原子和116个氢原子。电流通过的时候，会刺激“轮子”旋转，像一个真车一样往前开！（这个跟诺贝尔化学奖介绍的那个可以转动的轮子是有点相通的。）

他们队伍介绍自己的优势的时候，一本正经地说，轮子的滚动摩擦比较小……嗯，是这个道理。

瑞士队由巴塞尔大学的实验室参加，它们的Swiss Dragster跟德国队的一样都非常小，比较平，只有三个“臂”。

驱动的地方在尾部，给一个电流，它就往前跑。小个子的摩擦力小，移动速度也快。

不过呢，他们的车的弱点也很明显——这个大分子不能很好地附着在金的表面，常常会跑到电子显微镜的探针上，冲出赛道消失了。（……）

日本代表队来自筑波的国家材料研究中心，也是业界大手汽车公司丰田赞助的。

但是他们的车呢和丰田不太一样，结构非常柔软，通过蠕动（……）前进，像毛毛虫一样。带有美式肌肉车感觉的美国队，来自俄亥俄大学。车名Bobcat Wagon，看这霸气的轮子！

最后是奥地利-美国联合队，分别来自格拉茨大学和赖斯大学。这个车和法国队有点相似，不过截止写稿的时候，他们还没有确定最后的方案……（这样真的好么，还有7天就要参赛了诶……）

这绝对是世界上最小的赛车比赛了，而搞这个比赛呢，也是研究者们的大新闻，可以看到，诺贝尔奖三位开拓出来的领域，已经有这么多活跃的研究者啦，而且不仅有了机器，还可以真正地往前开，这不是很伟大的成就么！

其实还是很难的，英国《卫报》（The Guardian）这么形容，“想象你是在一片黑暗中，戴着拳击手套拼乐高玩具”（Imagine trying to build a lego castle in the dark with boxing gloves）。现在我们有了分子乐高车，以后也会有分子乐高城，有愉快的小人在乐高城里走来走去……啊啊，那时候会有真分子跑车也不一定。

原文来源于果壳网。原标题：有了分子机器可以干什么？做个赛车飙车啊！（是真的）

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