2016年诺贝尔化学奖综述.doc

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1、2016年诺贝尔化学奖综述2016年诺贝尔化学奖授予三位科学家——让-皮埃尔-绍瓦热、弗雷泽-斯托达特爵士和伯纳德-L-费林加获奖，领域是“分子机器的设计与合成”。分子作为保持物质性质的最小微粒，他们造出了世界上最小的机器，其大小只有人类头发的千分之一。一个分子水平的器件可以被定义为有许多不连续的分子元件（比如一个超分子结构）组装起来，用以体现一特定功能的组装体。要构造分子机器首要的是合成相关的分子元件，首先在这一领域做出突破的是科学家让-皮埃尔-绍瓦热。他于1983年将两个环状分子连成链状，并命名为索烷。随后的1991斯托

2、达特成功合成了轮烷，一环一链，环分子可绕链转动。（摘自百度百科）众多分子器件的合成与当时化学的一个分支科学—超分子化学分不开，超分子化学的一个重要思想是积少成多，即从原子或分子开始建造纳米结构。这个观点最早由查理费曼（R.P.Feynman）于“基础研究还有很大空间”的演讲中提出。20世纪70年代后期，超分子化学迅速发展。众多的研究者开始认为，对于构建纳米级别的机器，分子相对于原子时更为方便的构建单元。主要观点基于以下几点：1.分子比较稳定，而原子难以操控，2.自然界中用以构建大量各种各样又来维持生命的纳米器件或机器都是来源

3、于分子而非原子3.绝大多数实验室中化学实验的处理对象是分子而非原子4.分子式已经有明显形状的实物，有着与器件相关的性能（如被背光化学和电化学输入操纵的性能）5.分子可以自组装或者可以连接成更大的结构。（摘自分子器件与分子结构-通向纳米世界的捷径）.基于以上几点，大量科学家们于分子水平造出大量的分子器件，例如分子起重机分子肌肉，分子芯片等等。为分子机器的合成奠定了基础。分子机器的另一个问题便是能量。，可想而知，由热能产生的布朗运动可能不足来提供及其所需的能量，那么可能的能量可以来自以下几个方面，化学能，光能，电能。但由于化学能

4、的产生来源于化学键的断裂和发生的化学反应，其过程中添加原料的繁琐与废料的麻烦，使得分子机器的能量大多来源于电与光。代表性的诺奖得主费加林于1999年找出了第一个分子发动机，并用它转动了比他大一万倍的玻璃杯。如果由分子马达提供能量，那么由斯托达特设计的分子穿梭机则控制了分子的运动，它使得精确控制分子机器的运动成为可能，斯托达特设计的轮烷就是一个略为粗糙的分子开关他利用分子两端的化学基团的相互反应来实现分子在化学位点的来回运动，不仅如此，利用分子穿梭机对条件的反应，斯托达特更设计出利用轮烷的记录储存装置，与最先进的储存装置相比毫

5、不逊色。此后五花八门的分子开关层出不穷，基于光或温度的变化，基于溶液中特定离子或分子，基于细胞膜的离子通道等等（摘自环球科学—分子马达与纳米火箭）。化学家戴维利曾这样设想，一个机器人沿着预定轨道缓慢行进，时不时停下来伸出手臂手机零件，并把收集起来的零件放置在指定结构里，周而复始直至完成工作。分子机器的意义远不只是最小的机器，这项技术对未来设计新的智能计算机，分子计算机，智能分子材料提供了新的思路与策略。应化1602李呈祥