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弗雷泽 · 司徒塔特爵士从小就喜欢玩建筑模型。成年后,他开始研究分子,制造出了纳米机器,并因此荣获诺贝尔奖。

2024年12月,曾被英国女王授予爵士头衔的科学家弗雷泽 · 司徒塔特(James Fraser Stoddart)在澳大利亚墨尔本逝世,享年82岁。他因开发由分子制成的微型机器(即纳米机器)而与他人共同荣获2016年诺贝尔化学奖。

弗雷泽爵士与其诺奖的共同得主——让-皮埃尔 · 索瓦日(Jean-Pierre Sauvage)和伯纳德 · 费林加(Bernard L. Feringa)——首次发现了如何用物理键而非化学键来构建分子。这些分子可以自由移动,并成为纳米机器的组成部分。最基础的分子被称为索烃,它们就像链条中的环一样互锁在一起。1983年,索瓦日博士首次合成了这种分子。

1991年,弗雷泽爵士和他的团队取得了下一步的重大突破:他们创造了被称为轮烷的分子。这种分子具有环状分子,环状分子包裹在形似哑铃的其他分子周围,并在“哑铃”上来回滑动,而“哑铃”的两端则能够防止环状分子滑落。

弗雷泽爵士并未止步于此。他接着弄清楚了如何使环状分子在两个设定点之间滑动,然后又研究出如何将三个轮烷组合在一起,形成一个可以升降0.7纳米的平台,基本上相当于一个分子电梯……这些都促使他最终走向成功。

弗雷泽爵士出生于爱丁堡。在他六个月大的时候,全家搬到了爱丁堡南部的一个农场,他在那里长大,但是那里没有电。弗雷泽爵士称之为“一种非常简单的生活方式”。后来,他进入爱丁堡大学,专攻数学和科学,包括有机化学。大三时,他的教授聘请他加入一个研究小组,这让他踏上了研究之路。他于1964年毕业,然后在两年内完成了博士学业。1970年,他成了谢菲尔德大学的教师。

1978年,他被英国一家专门生产除草剂的化学公司——“帝国化学工业”(ICI)——聘为研究员。正是在那里,他开始设想如何用物理键构建分子。他的这一想法部分来自该公司用于生产肥料的化学物质的特性。在此之前,研究人员一直试图通过“同类化学物质匹配”的方式来合成索烃,但成功率不到1%。然而,这家除草剂工厂却成功地将来自不同化学家族的成分结合在一起。弗雷泽爵士意识到,这可能是设计索烃的关键。

他的思路是正确的,但实现起来仍然困难重重。弗雷泽爵士和同事们还面临着其他科学家的质疑。他们又用了十年左右的时间才成功。在ICI工作了三年后,弗雷泽爵士重返谢菲尔德大学,继续他的研究工作。1990年,他被伯明翰大学聘用,在那里首次合成了轮烷。后来,他又辗转于多所大学任职。

他在职业生涯中指导和监督了来自43个国家的400多名学生的博士论文和研究工作,但他更多地是把他们当作合作伙伴,而非学徒。弗雷泽爵士曾表示:“我要创造一些新的东西,让有惊人才能的年轻人能够表达他们的创造力。”

资料来源 The New York Times