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分子機器
簡介
動力來源
研究歷史
分子機器
到了1991年，斯托達特實現了分子機器誕生的第二步，他成功合成了“輪烷”。輪烷是一個或多個環(huán)狀分子和一個或多個啞鈴狀的線形分子為軸組成的分子集合。啞鈴狀的線形分子作軸穿過環(huán)狀分子的空腔，兩端結合有體積較大分子以防止線形分子滑出，從而形成了穩(wěn)定的輪烷結構。
基于上述研究成果，斯托達特的研究團隊先后成功實現環(huán)狀分子在線形分子表面上升0.7納米的“分子電梯”，用輪烷構成的“分子肌肉”成功彎折了一塊很薄的金箔，還開發(fā)出一種基于輪烷的計算機芯片，被認為在將來有望顛覆傳統(tǒng)的計算機芯片技術。
費林加則是研發(fā)出分子馬達（分子發(fā)動機）的第一人。1999年，他研制了一個分子轉子葉片，葉片能夠朝著同一方向持續(xù)旋轉。這個馬達可以讓一個28微米長、比馬達本身大1萬倍的玻璃缸旋轉起來。2011年，費林加的研究小組在分子馬達的基礎上制造了一款四驅納米汽車，一個分子底盤將4個分子馬達連接在一起作為輪子，當分子馬達旋轉時，納米汽車就能向前行駛。
至此，分子機器動起來了。
應用領域
分子機器
隨著生物技術水準的迅速進步，這樣的生物技術藥物可能會很快地代替現有藥物，為人類創(chuàng)造更好的福祉，可是這些構建出來的融合蛋白還遠遠未能表達出人們所企求的結構和功能水準——人工多結構域“蛋白質機器”所應該具有的理想境界，充其量它們只能算作是蛋白質分子機器的一個雛形。現在，正有科學家試圖把如此重要的機械在分子尺寸上組裝起來，制造一種極其微小的裝置，科學家意圖使用這種裝置來操控別的分子，運用于醫(yī)學可以用來清除肌體深處的病毒、癌細胞等，它們具有不可限量的應用前景。
不少國家紛紛制定相關戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占分子機器人這種新科技的戰(zhàn)略高地。《機器人時代》月刊日前指出：分子機器人潛在用途十分廣泛，其中特別重要的就是應用于醫(yī)療和軍事領域。
諾貝爾獎評選委員會表示，就像19世紀30年代，當電動馬達被發(fā)明出來時，科學家未曾想過它會在電氣火車、洗衣機、電風扇上被廣泛運用，給人類生活帶來翻天覆地的變化。正如當年的電動馬達一樣，分子機器未來很有可能將用于開發(fā)新材料、新型傳感器和能量存儲系統(tǒng)等，為人類的未來提供了無限可能。
榮獲諾貝爾獎
1983年，讓-皮埃爾·紹瓦熱邁出了通往分子機器的第一步，他將兩個環(huán)狀分子連成鏈狀，并將其命名為索烴。隨后的1991年，斯托達特成功制備了輪烷，其中一個分子為鏈，一個分子為環(huán)，環(huán)分子可以繞鏈轉動。在此基礎上，科學家成功研制了分子起重機、分子肌肉和分子芯片。費林加則是發(fā)展分子發(fā)動機的第一人。1999年，他制備了一種能夠持續(xù)朝一個方向轉動的分子發(fā)動機，用它轉動了比它大一萬倍的玻璃杯，并且設計了一個微型車。
2016諾貝爾獎獲獎者帶化學走出了僵局，并用給予能量的方式控制了分子的運動。從發(fā)展的眼光看，分子機器之于我們正如電動機之于19世紀的科學界先輩，那時他們并不知道這些線圈和磁石會化為電車、洗衣機、電風扇等等走進千家萬戶。分子機器很有可能會在未來的新材料、傳感器、儲能系統(tǒng)等領域大顯身手。
參考資料
[1]
新科諾貝爾化學獎成果揭示世界最小機器誕生歷程 · 央視網[引用日期2016-10-06]
[2]
分子機器人：定點清除病毒、癌細胞 · 生命經緯新聞中心[引用日期2016-10-06]
[3]
深度解讀2016諾貝爾化學獎：分子馬達與納米火箭[引用日期2016-10-05]
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