世界上最小的机器有多小？

答案是只有发丝千分之一粗细！

在合成化学领域

微型电梯、微型电机、微缩肌肉

它们都有一个共同的名字：

分子机器

5月10日（周五）上午

“浦江科学大师讲坛”第六期

将于复旦大学相辉堂举行

2016年诺贝尔化学奖得主

伯纳德·卢卡斯·费林加

（Bernard Lucas Feringa）将以

造“小”的艺术：从分子开关到分子马达

为题分享他的科学故事

首先，“小”是一切“大”的基础。研究肉眼不可见的微小之物，有助于我们理解世界的运行规律——这不仅仅是科学家出于好奇心的探索，亦是人类追寻世界本源、拓宽认知边界的重要一步。

其次，“小”本身也有独特价值。对“小”的研究可以重塑我们的生活方式。生活在上个世纪的人大概无论如何也想象不到，今天的我们可以把曾经塞满整个房间的电脑捧在手上。正是由于几十年来科学家们不断缩小晶体管尺寸的努力，才有了人类今天交流与获取信息的便捷。

由此可见，如果将机器做到分子尺度，也可能给人类社会带来革命性的改变。当然，建造分子机器所面临的问题与上述领域并不相同——它是化学和物理学科的重大挑战，主要集中于合成化学、分子组装与纳米技术等方面。

02 费林加教授有何重要研究成果？

伯纳德·卢卡斯·费林加（Bernard Lucas Feringa），1951年出生于荷兰，有机化学家，主要从事分子机器与有机不对称催化等领域的研究。

2016年的诺贝尔化学奖颁给了包括费林加教授在内的三位科研人员，以表彰他们在分子机器领域做出的贡献。其中，费林加教授设计并合成了一个能定向旋转的分子马达（molecular motor），这个马达可以带动一个比它本身大1万倍的玻璃棒（28微米长）旋转起来，从而完成了分子机器领域研究的关键一环。

分子机器是一种能在分子层面上实现将外部能量输入转化成运动输出的装置。通俗地说，分子机器就是在分子层面这种微观尺度上运行的机器，也可以说是世界上最小的机器。

分子机器的出现，将化学研究推向了一个新的维度，可谓是引发了一场“分子革命”。与日常生活中我们所使用的、主要基于机械和物理原理的机器不一样，分子机器聚焦于分子研究。未来，分子机器有可能被用于新型传感器、新材料和能量储存系统等前沿领域。

费林加教授合成的分子马达，便是将宏观意义上的发动机在微观层面复现，是分子机器的关键组成部件之一。他曾说：“一旦在分子层面控制了运动，就为控制其他各种形式的运动提供了可能。这一研究成果为未来新材料的研发开启了广阔前景。”

04 分子机器的研究历史是怎样的？

“用分子制造机器”这一想法早已有之。早在1959年，物理学家理查德·费曼（Richard Phillips Feynman）就谈到过“在小范围内操纵和控制事物”的问题，其中“小范围”指的就是由一个或几个分子所组成的机器。

二十年后，纳米技术先驱埃里克·德雷克斯勒（Eric Drexler）偶然发现了费曼关于机器讲座的抄本。他在费曼设想的基础上做出了进一步发展，于1981年发表了一篇名为《分子工程》的论文。在文章中，德雷克斯勒提出了通过分子大小的机器在原子尺度上操纵化学过程、甚至构建新材料的设想。

对于化学特别是有机化学领域的科研工作者来说，其重要使命就是合成这个世界上不存在的新分子结构，实现新材料功能，同时提供新的科学见解。

今天我们深入微观世界，研究“小”的艺术，便是在另一种时空尺度上迎接新的机遇与挑战——这是化学独特魅力与创造力的体现，亦是人类不断探索未知、拥抱无限可能的永恒追求。