世界上最小的机器
——2016年诺贝尔化学奖解析

顾君，孙雨人，龚和贵

上海大学理学院化学系，上海 200444

世界上最小的机器
——2016年诺贝尔化学奖解析

顾君，孙雨人，龚和贵†

上海大学理学院化学系，上海 200444

2016年的诺贝尔化学奖颁给了Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa三位科学家, 以表彰他们在设计与合成分子机器领域的卓越贡献。本文主要介绍了分子机器的概念，以及三位科学家在开拓该领域过程中取得的代表性成果，并对这一新领域的未来做出了展望。

分子机器；分子马达；索烃；轮烷

自20世纪初元素周期表问世以来，一幕幕以化学合成为基础制备新型功能分子，从而改造自然的壮观场景得以实现。一百多年以来，通过以“共价键”连接化学原子的方法设计合成新分子，化学家们创造出了数以千万计的新化合物和新合成材料，这也几乎创造了一个全新的化学世界。可以说，合成化学对于世界文明的进程，起到了巨大的推动作用。在20世纪70年代兴起的以“非共价键”方式连接分子的方法，则为高效设计合成复杂功能材料提供了一种全新的思路。其特征是分子间的作用力可逆，并对外部环境刺激进行响应。这一领域也被称为“超分子化学”，与分子自组装、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。由于在超分子化学理论方面的开创性工作，C. J. Pedersen (佩德森)、J. M. Lehn (莱恩)、D. J. Cram (克来姆)三位化学家获得了1987年的诺贝尔化学奖。

近年来，化学领域的重大革新却是在生物和物理等领域完成的。诺贝尔化学奖经常“大公无私”地颁给生物界或物理界的科学家，比如2008年化学奖颁给了偏重于生物学的研究绿色荧光蛋白的科学家，2011年化学奖颁给了偏重于物理学研究的准晶体领域的科学家。……