微型马达、微型汽车、微型肌肉……这些新兴的名词正是分子机器研究领域的一项项举世瞩目的成果。2016年11月13日晚,在工程楼105教室,复旦大学化学系岳斌教授为我们带来化学系列第二讲讲座,主要介绍分子机器的原理及实例。
顾名思义,分子机器即是在分子水平上研究的具有类似机器功能的有机结构。前面提到的各种微型结构,都是在比人类头发直径小1000倍的数量级下完成的。费曼早在几十年前就提出过类似的想法,希望能够通过创造一双机械手,依靠这双机械手再创造更小的机械手,依次递进,最终将实现创造分子机器的目的。32年之后,以索瓦日为代表的一批科学家果然实现了完成分子机器搭建的目标,只是与费曼的预言有所不同。利用超分子化学,从宏观到微观、静止走向运动、单独独立进入相互作用,加上分子间的弱相互作用力,通过外加的状态改变,实现一系列分子有规律的运动。例如,索瓦日通过铜离子作为中间相互作用的共同媒介,实现了索烃结构的拼搭。类似原理的结构还有轮烷和准轮烷。通过离子或是p-p相互作用,实现分子电梯、微型肌肉、微型芯片、纳米插座等神奇的结构。
分子机器的研究获得了2016年诺贝尔化学奖,其核心思想就是“远离平衡”。这也是人的生命维持的必要条件。就像费曼所说,There’s plenty of room at the bottom. 同学们在这次讲座中,了解到的是一种永无止境的探索精神,以及科学推动一系列相关学科和人类文明共同进步的巨大力量。(文:高二3班 徐云帆 图:胡晨)