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3位學者因聯手打造「分子機器」,共同獲得今年諾貝爾獎化學獎。(圖片來源/翻攝自諾貝爾獎官網)
3位學者因聯手打造「分子機器」,共同獲得今年諾貝爾獎化學獎。(圖片來源/翻攝自諾貝爾獎官網)

3學者打造「分子機器」 獲諾貝爾化學獎

在科幻電影情節裡,我們曾看過主角被注射微小的液狀物質,這些液體其實包含成千上萬個微形機器人,它們可以進入細胞、殲滅細菌,幫助人體恢復健康。今年諾貝爾獎化學獎由聯手打造「分子機器」的3位學者共同獲得,他們從化學分子設計著手,創作出奈米級的機器,為分子機器領域打下地基。在獲獎後他們將共享800萬瑞典克朗(約2940萬元台幣)獎金。

2016 年諾貝爾化學獎得主於台灣時間 10 月 5 日揭曉,化學獎由 3 位學者共享殊榮,分別為出生於法國、任教於法國斯特拉斯堡大學71歲的索法吉(Jean-Pierre Sauvage)、來自英國、任教於美國西北大學74歲的史多達爾(Sir J. Fraser Stoddart)、以及來自荷蘭、在荷蘭格羅寧根大學教書65歲的法林加(Bernard L. Feringa),3 名學者以「分子機器(molecular machine)的設計與合成貢獻榮獲以殊榮。

其實,科學家很早就提出「分子機器」的概念,但索法吉是第一個打造出來的人,1983 年,索法吉成功連結兩個大環分子形成機械互鎖分子「索烴(catenane)」,通常分子要形成共價鍵,必須共同使用它們的外層電子,但索烴環之間,卻是以機械鍵作為連結,因此,他不只合成了一個新的分子,同時也發現了新的化學鍵。

史多達爾接著銜接索法吉的發明,踏出了分子機械設計的第二步。他於1991 年合成具內鎖的大環分子「車輪烷(rotaxane)」,其為由數個大型冠醚(crown ethers)互相環扣連結的分子,且內鎖的大環分子可在兩個不同的軸之間反覆遷移。簡而言之就是,利用酸鹼、溫度、光照等方式,來調控「分子機器」,讓此機器可以藉由外界控制,真正形成「微機器」的概念。

至於荷蘭學者法林加則是第一個研發出分子馬達(molecular motor)的人。他在1999 年時使分子馬達葉片以單方向持續旋轉,且他還利用分子馬達,製作出比馬達本身還要巨大 10,000 倍的玻璃汽缸,證明其強大的能量輸出功能。

這三位學者用化學分子去製造分子機器,也就是奈米等級的機械,讓分子能受操控去進行動作,像幫浦或馬達一樣前後運動,提供能量輸出,可說是分子機器領域的先驅。

不過「分子機器」目前都還在觀念證明階段,若能成功運用於生活上,其未來有很大的發展空間,包括新型材料、感應器、記憶元件與能源儲存系統等,甚至還能應用於醫療上,幫助修復器官、除去癌變細胞或更換有缺陷的人體基因等。

在獲知得獎後,得獎人之一的史都達特發表了一段令人印象深刻關於難民議題的感言,他表示,他的研究團隊成員來自各國,這也是讓美國的研究人才與能力如此豐富的原因,相較之下,其祖國英國阻擋移民的政策,讓他感到憂心。

他說:「我的原生國築起了一道牆,擋住這些境外之民,但這是對科學有害的」、「在過去30年英國的科學都仰賴5億人的人才庫,若他們關起門來,就會剩下7565萬人而已」,他用化學家理性的想法讓英國政府意識到拒絕難民入境的害處,不僅感人,說不定也讓一向以 「利」為主的政客,為了國家最大利益或,許會考慮開放難民移民政策(吳雯淇 /綜合外電報導)


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