獲諾獎(jiǎng)的“分子機(jī)器”，可能是墊造《西部世界》的第一塊石頭

今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了分子機(jī)器領(lǐng)域的三位拓荒者：讓-皮埃爾·索維奇（Jean-Pierre Sauvage ）、弗雷澤·斯托達(dá)特（Sir J. FraserStoddart ）和伯納德·L·費(fèi)林加（Bernard L. Feringa ），三位科學(xué)家分別來(lái)自法國(guó)、美國(guó)和荷蘭。

他們一起創(chuàng)造出了有史以來(lái)世界上最小的機(jī)器：分子機(jī)器（Molecular Machine）。

「分子機(jī)器」這個(gè)名詞表明了它本身跨學(xué)科的意味：在這個(gè)本該是化學(xué)的領(lǐng)域里，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)「分子馬達(dá) 」、「分子齒輪 」這樣的術(shù)語(yǔ)，而這正在建立中的微觀機(jī)械王國(guó)，是人的肉眼無(wú)法看清的世界。

關(guān)于「分子機(jī)器」，Wikipedia 上給出的概念是：能在適當(dāng)?shù)耐獠看碳は?(輸入)執(zhí)行機(jī)器動(dòng)作結(jié)果(輸出)的不同數(shù)量分子組裝的組件設(shè)計(jì)。通俗來(lái)講，就是讓一個(gè)個(gè)納米級(jí)的分子，根據(jù)外界刺激，依照人類(lèi)的意愿做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，還能對(duì)外施力做功。試想你可以讓每一個(gè)微小的分子做出符合你意愿的改變，那么一件由這些分子組成的宏觀物體，將會(huì)產(chǎn)生多么令人驚嘆的千變?nèi)f化！

一個(gè)機(jī)器的各個(gè)部件之間要能相對(duì)移動(dòng)，中間就必須有鏈接的部分，就像你的手指做出各種動(dòng)作，離不開(kāi)眾多的手部關(guān)節(jié)。法國(guó)的索維奇最早在 1983 年給分子制作出了這樣的「關(guān)節(jié) 」，英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》評(píng)論他的成就為「在一片黑暗里赤手空拳建起了一座城堡 」。隨后 1991 年，美國(guó)的斯托達(dá)特制作出了一個(gè)環(huán)狀的分子，這個(gè)分子受熱時(shí)會(huì)沿著一個(gè)軸來(lái)回隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。基于這兩位前輩的工作， 荷蘭的費(fèi)林加在 1999 年設(shè)計(jì)出世界上第一個(gè)「分子馬達(dá)」，微小的旋葉可以圍繞中心軸做 360 度的旋轉(zhuǎn)。費(fèi)林加的團(tuán)隊(duì)還在 2011 年制作出了一輛納米小車(chē)，四個(gè)「分子馬達(dá)」作為輪子驅(qū)動(dòng)小車(chē)在一個(gè)平面上移動(dòng)。

美國(guó)《時(shí)代》雜志列出了 5 個(gè)關(guān)于「分子機(jī)器」的重要事實(shí)：

1. 大小不到一根頭發(fā)絲兒的千分之一

1950 年代，著名物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼提出了一個(gè)問(wèn)題：到底，人類(lèi)可以制作出多小的機(jī)器？ 「分子機(jī)器」的三位科學(xué)家給出了最終的答案：比一根頭發(fā)絲兒的千分之一還要小。

2. 顛覆性堪比微型芯片

雖然分子機(jī)器尚處在初期階段，但是三位科學(xué)家的開(kāi)創(chuàng)性工作已經(jīng)埋下了顛覆未來(lái)的因子。就像諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)在聲明中所說(shuō)的：「化學(xué)因此踏入了一個(gè)全新世界。時(shí)間已經(jīng)清楚地證明了小型計(jì)算技術(shù)的革命性影響，小型機(jī)器技術(shù)也一樣，如今我們正在親歷它的嬰兒期。」

3. 有一天，它將在人體內(nèi)工作

化學(xué)家們希望有一天，這些微型機(jī)器可以在人體內(nèi)工作，將藥物直接運(yùn)輸?shù)教囟ǖ慕M織區(qū)域或者癌細(xì)胞。《理解納米》評(píng)論道：「一旦這種方法成熟，它能極大避免現(xiàn)代醫(yī)學(xué)療法帶來(lái)的傷害」。比如化療這種治療癌癥的方法，在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)對(duì)人體健康細(xì)胞造成大面積傷害。

費(fèi)林加通過(guò)電話，這樣告訴斯德哥爾摩的媒體記者：「這些微型機(jī)器人就像一個(gè)一個(gè)小醫(yī)生，他們進(jìn)入你縱橫交錯(cuò)的血管網(wǎng)絡(luò)，挨個(gè)搜索癌細(xì)胞。」

4. 在癥狀露出苗頭之前，偵查到疾病

該領(lǐng)域最近的研究顯示，「分子機(jī)器」不僅能夠轉(zhuǎn)移分子或殺死癌細(xì)胞，它有一天也許會(huì)引發(fā)分子計(jì)算機(jī)的誕生。這樣一個(gè)納米級(jí)的分子計(jì)算機(jī)，可以放進(jìn)人體內(nèi)監(jiān)測(cè)健康狀況，在任何癥狀露出苗頭之前，就能檢測(cè)到疾病。

在最近非常火爆的美劇《西部世界》里，大 Boss 羅伯特·福特教授幾乎有點(diǎn)落寞地說(shuō)道「我們已經(jīng)能夠治愈所有的疾病，讓我們當(dāng)中最弱的人也能活命」。本來(lái)以為這樣的世界很遙遠(yuǎn)，看來(lái)并不一定。

5. 潛力無(wú)可限量

諾貝爾委員會(huì)在聲明中說(shuō)道：「由過(guò)去的發(fā)展來(lái)看，分子馬達(dá)很像 1830 年代的電動(dòng)馬達(dá)。當(dāng)時(shí)的研究人員在實(shí)驗(yàn)室里驕傲地展示各種旋轉(zhuǎn)的曲柄和輪子，但他們并沒(méi)有意識(shí)到自己的發(fā)明，將為以后的世界帶來(lái)電動(dòng)火車(chē)、洗衣機(jī)、風(fēng)扇和食品加工機(jī)」。未來(lái)，將會(huì)有無(wú)數(shù)的后代科學(xué)家們將分子機(jī)器應(yīng)用于醫(yī)療、能源和工業(yè)等領(lǐng)域，可能帶來(lái)超越現(xiàn)世人想象力的改變。

Via Time

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