2016诺贝尔化学奖：来英、法、荷的 3学者以「设计与合成分子机械」研

2016 年诺贝尔化学奖得主于台湾时间 10 月 5 日揭晓，与今年的物理学奖相同，化学奖同样由 3 位学者共享殊荣，分别为出生于法国、任教于法国斯特拉斯堡大学的 Jean-Pierre Sauvage，来自英国、任教于美国西北大学的 Sir J. Fraser Stoddart 以及来自荷兰、在荷兰格罗宁根大学教书的 Bernard L. Feringa，3 名学者以「分子机械（molecular machine）的设计与合成」贡献夺下诺贝尔化学奖。

随著科技的进步，追求微型化俨然成为创造新科技革命的趋势，2016 年诺贝尔化学奖得主所设计与製造的分子机械，更是将化学发展推向新的领域，而分子机械的诞生，得从 1983 年说起，当时法国学者 Sauvage 成功连结两个大环分子形成机械互锁分子「索烃（catenane）」，通常分子要形成共价键，必须共同使用它们的外层电子，但索烃环之间，却是以机械键作为连结，一般而言，机械若要成功启动运作，必须得由能相对驱动运转的零件所组成，而索烃内部的内锁的两个环分子刚好符合这个条件。Sauvage 不只合成了一个新的分子，同时也发现了新的化学键。

英国学者 Stoddart 承接了 Sauvage 的努力，踏出了分子机械设计的第二步。Stoddart 于 1991 年合成具内锁的大环分子「车轮烷（rotaxane）」，其为由数个大型冠醚（crown ethers）互相环扣连结的分子，且内锁的大环分子可在两个不同的轴之间反覆迁移。这项发现也应用于后来的分子肌肉（molecular muscle）与分子电脑晶片。

至于荷兰学者 Feringa 则是第一个研发出分子马达（molecular motor）的人。分子马达可像马达一般，在给予适当能量后，开始进行单向转动的化学分子，而 Feringa 便在 1999 年时使分子马达叶片以单方向持续旋转，且他还利用分子马达，製作出比马达本身还要巨大 10,000 倍的玻璃汽缸，甚至还设计出了一台奈米车。

与一般的机械运转相同，分子机械要运转，也需要对其施加能量，然而，分子机械在未来的应用上可说是无可限量，包括新型材料、感应器、记忆元件与能源储存系统等，甚至还能应用于医疗上，进入人体组织修复器官、除去癌变细胞或更换有缺陷的人体基因。

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