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用分子组装机器

2019-12-13杨先碧

大自然探索 2019年9期

杨先碧

你能想到世界上最小的机器有多小吗?螺丝那么大,针尖那么大,灰尘那么大?都不对。世界上最小的机器是肉眼看不到的分子機器,它们比细胞和病毒还要小。来自法国的皮埃尔·索维奇、美国的弗雷泽·斯托达特以及荷兰的伯纳德·费林加,因为研究这些分子机器获得重大突破,而共同获得了2016年诺贝尔化学奖。三位科学家的成就之所以能够获得诺奖青睐,是因为他们的研究促使原本无序的分子能够接受控制并执行特定任务,为化学的发展开启了一个新世界。

在微小的空间内移动

我们日常使用的机器,是由两个或两个以上的零件组成的。在给予一定的能量之后,机器会运转,其实质是内部的零件发生相对运动。比如,我们各种电器中常用的电动机,由转子和定子组成,通电以后转子就能转起来。

日常的机器是我们看得见摸得着的,而分子机器是十分微小的,其尺寸往往只有几纳米到几十纳米,大约是头发丝直径的千分之一,因此分子机器又常常被称为“纳米机器人”。尽管分子机器如此之小,但它也像日常机器那样由两个或两个以上的分子构件组成,得到合适的能量之后也能够运转,然后在微小的空间内移动。

由于分子机器尺寸小得超出人们的想象,其研制过程也殊为不易。斯托达特说:“分子机器不是一夜之间就能发明的,它需要很长时间和很多优秀人才的共同努力。”制造分子机器的最初构想要回溯到1950年。……

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