用分子造机器?诺奖得主周五复旦开讲!

2024-05-08 14:00:36 - 媒体滚动

转自:上观新闻

世界上最小的机器有多小?

答案是只有发丝千分之一粗细!

在合成化学领域

微型电梯、微型电机、微缩肌肉

它们都有一个共同的名字:

分子机器

5月10日(周五)上午

“浦江科学大师讲坛”第六期

将于复旦大学相辉堂举行

2016年诺贝尔化学奖得主

伯纳德·卢卡斯·费林加

(BernardLucasFeringa)将以

造“小”的艺术:从分子开关到分子马达

为题分享他的科学故事

用分子造机器?诺奖得主周五复旦开讲!

大师开讲前

一起先行领略

微观分子世界的奇妙之处!

(更多直播链接见后文~)

01微观分子世界与人类社会有怎样的联结?

首先,“小”是一切“大”的基础。研究肉眼不可见的微小之物,有助于我们理解世界的运行规律——这不仅仅是科学家出于好奇心的探索,亦是人类追寻世界本源、拓宽认知边界的重要一步。

其次,“小”本身也有独特价值。对“小”的研究可以重塑我们的生活方式。生活在上个世纪的人大概无论如何也想象不到,今天的我们可以把曾经塞满整个房间的电脑捧在手上。正是由于几十年来科学家们不断缩小晶体管尺寸的努力,才有了人类今天交流与获取信息的便捷。

由此可见,如果将机器做到分子尺度,也可能给人类社会带来革命性的改变。当然,建造分子机器所面临的问题与上述领域并不相同——它是化学和物理学科的重大挑战,主要集中于合成化学、分子组装与纳米技术等方面。

02费林加教授有何重要研究成果?

伯纳德·卢卡斯·费林加(BernardLucasFeringa),1951年出生于荷兰,有机化学家,主要从事分子机器与有机不对称催化等领域的研究。

2016年的诺贝尔化学奖颁给了包括费林加教授在内的三位科研人员,以表彰他们在分子机器领域做出的贡献。其中,费林加教授设计并合成了一个能定向旋转的分子马达(molecularmotor),这个马达可以带动一个比它本身大1万倍的玻璃棒(28微米长)旋转起来,从而完成了分子机器领域研究的关键一环。

用分子造机器?诺奖得主周五复旦开讲!

再后来,便是三位诺奖得主的工作。首先,索瓦日(Jean-PierreSauvage)教授成功合成了一种名为索烃(catenane)的两个互扣的环状分子,这两个分子能够相对移动;随后,斯托达特(SirJ.FraserStoddart)教授合成了轮烷(rotaxane),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”;最后,费林加教授设计并合成分子马达。有了这三种关键部件,分子机器的概念才得以完全构建起来。

用分子造机器?诺奖得主周五复旦开讲!

用分子造机器?诺奖得主周五复旦开讲!

05

费林加教授曾说,化学的力量不仅仅是理解,还在于创造那些未曾存在的分子和物质。应该如何理解?

对于化学特别是有机化学领域的科研工作者来说,其重要使命就是合成这个世界上不存在的新分子结构,实现新材料功能,同时提供新的科学见解。

今天我们深入微观世界,研究“小”的艺术,便是在另一种时空尺度上迎接新的机遇与挑战——这是化学独特魅力与创造力的体现,亦是人类不断探索未知、拥抱无限可能的永恒追求。

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