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2016年10月06日

僅及頭髮千分之一幼細
研發分子機器 歐三傑奪化學獎

【化學獎】
「他們製造了世界最小的機器。」瑞典皇家科學院昨天宣佈今年的諾貝爾化學獎,由歐洲三名研發分子機器的科學家獲得,他們發明可控制活動的分子,製成等於頭髮千分之一幼的升降機、人工肌肉、摩打以至汽車,令世界邁向比納米更小的微型機器革命。

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法國的索瓦日(Jean- Pierre Sauvage)、英國籍旅美的斯托達特(J. Fraser Stoddart)和瑞典的費林加(Bernard L. Feringa),將平分800萬瑞典克朗(722萬港元)獎金,以表揚他們「設計和合成出分子機器」。

輪烷製造人工肌肉

隨着科學進步,科學家不斷嘗試合成製造更複雜的分子。評審團指在20世紀中,化學家已嘗試製造分子鏈環,但一般只能以原子之間共享電子的共價鍵(covalent bond)連接分子環,徒具鏈形,索瓦日在1983年用銅離子成功合成的索烴(catenane),兩個分子環是真正意義上的機械互扣,可各自活動,踏出可用分子進行機械活動的第一步。他的團隊在1994年進一步製造一種索烴,當加上能量時其中一個分子環可獨立轉動。

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斯托達特則早一些實現了控制分子作機械移動的夢想,他在1991年成功合成的輪烷(rotaxane),能控制分子環在分子軸上來回移動,有如一架穿梭巴士。他的團隊後來用輪烷造了多款新奇的分子機器,像可升高0.7納米的分子升降機,又由輪烷製造人工肌肉,拗曲一塊很薄的金箔,並開發了「輪烷晶片」,以分子環的移動位置充當電腦的0和1作運算。

分子摩打每秒1,200周

攻克橫移直移的一關後,分子機器下一個里程碑,是控制分子持續各同一方向轉動。費林加在1999年製成首個分子摩打,以紫外線驅動葉片轉動,不斷改良下轉速不斷提高,到2014年達到每秒1,200周。他的團隊更在2011年用四個分子摩打,製造了一架分子四驅車,在平面上可向前行。
評審團指出:「分子摩打現時的發展狀態,就像1830年代的電動摩打,當年科學家展示形形式式的曲柄和輪子,沒有想到日後會帶來電力化火車,洗衣機、風扇和食物處理機器。」分子機器除了可能有醫療用途,亦可能用來研發新的物料、感應器和能源儲蓄系統機。評審漢松指分子機器的應用發展前景,「只有天空才是極限」。

美國化學學會主席尼爾遜亦表示,今年的諾貝爾化學獎「定會令外界對這範疇大感興趣」,「孩子一定會愛透它。他們將會成為未來的科學家」。
諾貝爾獎網站/美聯社/路透社

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