分子机器头发万分之一细

张琦华东理工大学博士研究生

张琦在应用化学专业学习研究多年，现在他的研究方向叫分子机器，即用保持物质化学特性的最小单元——分子，来合成相关机器。

“最初的计算机埃尼阿克占地达到100多平方米，现在的笔记本电脑已经很轻薄了，手机就更小了。机器越来越小是工业科技领域必然的趋势，那么我们如果能实现用分子来做机器的话，就是把机器最小化这件事情做到极限了。”

灵感——肌肉是机器

国外的分子机器研究从上世纪八十年代开始，而我国在相关研究领域的第一篇科学论文发表于2004年，“这意味着我国在这个领域的研究比发达国家晚起步了整整二十年，我们必须实现弯道超越！”张琦说。一段时间以来，我国在分子机器领域的科研缺乏合成经验、缺乏标志性成果，因此就缺乏了话语权。2016年，荷兰科学家伯纳德·L·费林加因设计与合成分子机器而获得诺贝尔化学奖，张琦所在的实验室在2017年与伯纳德教授共同建立了分子机器国际联合研究中心，他的研究更加如鱼得水。

“我的灵感来源于人体，人体的肌肉组织，”张琦说，“人体的肌肉实际上是一种纤维一样的‘机器’，它可以不断地舒张、收缩，消耗生物化学能转化为机械能，维持人体的日常运动。” 在这样的启发之下，历时两年零六个月的时间，张琦合成出了一种类似于生物肌肉一样不断收缩舒张的分子，最终国际上首个模拟人体肌肉的分子致动器得以面世，能够实现对纳米物体的精准调控。这一分子机器的大小仅为人体肌肉纤维的千分之一，长度仅有11纳米（约为头发丝直径的万分之一）。

“一定会有人问，这样的一个纳米级别的分子机器，有什么作用呢？”张琦换了一种口吻，开始发问，“那么瓦特刚刚改良了蒸汽机的时候，法拉第刚发现了电磁感应的时候，又有谁能预见到，未来有火车飞机和电动机可以产生呢？”

“当然，现有的一些分子机器研究，也已经有成功应用的例子了。”张琦向我们介绍，大家都知道锂电池其实安全性不是很高，用久了之后，就会产生一些物质，导致爆炸起火。那么现在的分子机器所制作的一些聚合物材料已经在国外被应用于这个锂电池的保护伞之中了，对于加强锂电池的安全性能，是很大的提升。

治癌利器

分子机器目前在全世界应用并不广泛，这在张琦看来，是“尚未发挥出巨大效用但潜力无限”的领域。

张琦的科研成果还有可能被应用于医药领域。

“癌症的治疗一直是世界难题，也是大家广泛研究的科研课题。我所研究的方向，有可能通过人工合成这样一个分子机器人，然后使用注射等手段使其进入人体的血液循环系统。那么这个机器人可以自动去识别癌细胞——精准地找到它并且杀死它。”张琦补充道，“这与当前癌症疗法的不同之处在于，当今的放化疗都是通过射线或化学药物来杀死体内的癌细胞，通常会导致患者体内的正常细胞也会死亡，有时甚至死亡的比例还要高于癌细胞。”

最重要的是自身对于科研工作的兴趣与投入，我本身会想办法提高自己的工作效率，尽量不要做无谓的时间浪费，努力做到事半功倍。

而在张琦的未来研究设想内，它会精准识别并杀死癌细胞，对于人体内的正常细胞不会有任何影响。

作为科研工作者的张琦严谨如许，“这只是我们的研究目标，现在还无法做到，但我认为在未来的科研领域中，这个方向是值得我们去投入资金和时间去研究的。从目前所掌握的信息来看，这是有一定的成功概率的。”

得到的帮助太多了

如今的张琦，已经在人工分子机器领域解决了多项国际前沿的科学难题，至今已在国际SCI期刊上发表了24篇论文，其中以第一作者身份发表的有9篇，论文被引300余次，单篇最高被引50次，因此跻身于美国化学会评选的2018年度“未来领袖者”，获得这一殊荣的，全球仅有30位。

张琦觉得，他能有如今的成绩，首先归功于他优秀的导师及团队支持，“我的导师给我最大的好处在于自由，他不限制我的工作时间，这使我能够在很轻松自如的工作环境当中做自己感兴趣的事。另外是优秀的团队合作，是他们的支持和帮助，才让我得到了现有的科研成果。”

“当然，最重要的还是自身对于科研工作的兴趣与投入，我本身会想办法提高自己的工作效率，尽量不要做无谓的时间浪费，努力做到事半功倍。”

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/qikandaodu/2020/1110/442.html