2016年10月6日
今屆諾貝爾化學獎昨日揭曉,由法國科學家紹瓦熱(Jean-Pierre Sauvage)、英國的斯托達特(J. Fraser Stoddart)及荷蘭的費林加(Bernard L. Feringa)共享殊榮,表彰他們在分子機器(molecular machine)設計與合成領域的貢獻。分子機器將來可能用於開發新物料、感應器、醫療及能源儲存系統等,評審讚揚3名科學家發明「世界上最小的機器」,把化學發展推向新層面。
分子機器由分子物質構成,尺寸非常細小,較一根頭髮還要幼上千倍,因而又稱為納米機器(nanomachine)。紹瓦熱與斯托達特在二三十年前,已研發出分子機器其中兩個基本零件索烴(catenane)及輪烷(rotaxane)的合成方法。
世上最小 潛能極大
1983年,紹瓦熱率先成功把兩個環形分子組成鏈,稱為索烴,使分子之間的共價鍵(covalent bond)被相對自由的機械鍵(mechanical bond)取代。機械運作須靠零件互相移動,故兩個互相連結的環形分子正好符合要求。紹瓦熱後來嘗試「三環」、「三葉」等更複雜結構。
到1991年,斯托達特發展出輪烷,把環形分子套上分子軸(molecular axle),並能沿分子軸移動。根據輪烷所開發的物件,包括有分子電梯、分子肌肉,以及分子級別的電腦晶片。
1999年,費林加是首個科學家研發出分子摩打(molecular motor),成功令分子旋轉葉片以相同方向持續轉動【圖】。他利用分子摩打成功轉動比分子摩打體積大一萬倍的玻璃量筒,另外設計出納米車(nanocar)。
負責評審的瑞典皇家科學院在聲明形容,分子摩打的發展程度,相當於1830年代的電動摩打,當時科學家仍未想像到電動摩打可應用於電氣化火車、洗衣機、食物處理器等。聲明稱,三人發明出世界上最小的機器,只要加上能量,便可完成任務,把化學發展推向新層面。評審預計,分子機器將在開發新物料、感應器或能源儲存系統等範疇廣泛應用。
如懷特兄弟發明飛機
3人將平分800萬瑞典克朗(約723萬港元)獎金。目前在荷蘭格羅寧根大學工作、65歲的費林加稱,獲獎感覺有點像被視為發明飛機的懷特兄弟(Wright Brothers),指出分子機器可帶來無窮機會。現為法國斯特拉斯堡大學榮譽教授、72歲的紹瓦熱坦言,他贏過不少獎項,但諾貝爾獎始終是科學家夢寐以求的目標。現於美國西北大學工作、74歲的斯托達特感到欣喜若狂,對獲獎感到意外。
台灣中央研究院化學所副所長孫世勝稱,分子機器要實際應用在工業及醫療範疇,還有一大段距離,若有人成功實踐出來,會是下一位諾貝爾獎得主。
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