諾獎得主費林加復旦開講:迎接未來的最好方式就是“發明未來”-新華網
2024 05/11 19:29:19
來源:新華網

諾獎得主費林加復旦開講:迎接未來的最好方式就是“發明未來”

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  新華網上海5月11日電(記者 吳振東)“你得了諾貝爾獎,不需要再學習了。”

  2016年諾貝爾化學獎得主伯納德·盧卡斯·費林加搖頭:“不是的,當我們想要製造智能藥品,就要和生物學家、臨床醫生合作,我需要了解他們的知識。我們相互學習、相互欣賞,這極其重要。”

  幾年前,費林加專門買了本關於細胞學的書,1200頁,像大一新生般從頭學起,理解並實踐着偶像達·芬奇150年前説的那句名言——“當自然完成了對它的物種的生産的時候,人類就要開始在自然的幫助下創造無限的種族和物種。”

  10日,第六期“浦江科學大師講壇”在復旦大學舉行。這位荷蘭科學家以“造‘小’的藝術:從分子開關到分子馬達”為題,熱情分享了他的研究故事,以及對於學術與創新的洞見。

  費林加獲頒講壇“主講科學家”紀念證書。(復旦大學供圖)

  (小標題)從農場走出的諾獎得主

  一個美麗的荷蘭小鄉村,是費林加夢想開始的地方。在他記憶裏,家鄉的一切都新奇有趣。“對年輕人來説,最重要的是要提出問題。”為什麼花朵如此美麗?為什麼春天作物生長?一個個問題背後,是小費林加對世界的好奇。

  在農場的閣樓上,費林加擁有了一座小小的化學實驗室。在那裏,他親手合成化合物,觀察漂亮的晶體,通向科學的冒險之旅就此啟程。

  “我喜歡分子世界,但是在分子美麗的花園中,我也常常迷路,找不準方向,但是這些讓人‘繞圈圈’的問題是最有趣的,它們會帶來意想不到的答案,改變我們的世界。”懷着對分子研究的熱情,青年費林加進入格羅寧根大學學習。

  至於幾十年後獲得諾貝爾獎,是他沒想過的事情。“就像一名運動員,不是一天到晚想著拿金牌的,這需要努力訓練,還有點運氣。”

  費林加在第六期“浦江科學大師講壇”上演講。(復旦大學供圖)

  費林加主要研究的“分子機器”,是指由許多不同分子水平部件組裝在一起的裝置,這些分子部件在外部刺激下能像機器一樣運動,是一種超分子體系。“分子開關”是其中一個非常重要的研究成果。

  能夠在0和1兩種狀態進行轉換的分子就是“開關”,“分子開關”則將0和1的轉換帶到了納米級尺度。

  費林加説,“分子開關”的光敏性與可以對患處實現精準治療的特點,讓它能夠在醫藥行業大顯身手。“細菌的耐藥性是人類的‘定時炸彈’,於是我們生産了能夠以光來激活的抗生素,通過光線的照射實現開啟和關閉。”

  論壇上,他展示了自己的實驗,培養皿中的細菌在沒有光線的地方可以正常生長,而在有光照的地方無法生存。“這意味着,未來藥品會變得更加安全。”

  (小標題)造出世界上最小的“車”

  “迎接未來的最好方式就是‘發明未來’。”

  喜歡發明的費林加做過很多有趣的嘗試——荷蘭以風車聞名,他便用分子搭起一座“風車”,有底柱、風葉和軸,在光的驅動下,能像真正的風車一樣轉起來。

  通過觀察地月間運動關係,費林加和學生還設計了一個頗為浪漫的分子機器,在旋轉時就像是月亮繞着地球。

  費林加合成的“分子馬達”,則將宏觀意義上的發動機在微觀層面進行復現,是“分子機器”的關鍵組成部件之一。“一旦在分子層面控制了運動,就為控制其他各種形式的運動提供了可能。”這一成果為新材料的研發帶來了廣闊前景。

  控制“分子馬達”運動最重要的問題,是控制馬達的旋轉,包括速度和方向。費林加研製的第一個“分子馬達”,一小時只能轉一圈,而最新的成果一秒鐘可以旋轉1000萬圈。

  研究進一步深入。費林加開展人工肌肉項目,其中幫助“肌肉”收縮的就是“分子馬達”。論壇上,他邀請聽眾上&和自己扳手腕,落敗後卻打趣道:“我現在比不過你,但等到我可以裝上人工肌肉,那麼多‘分子馬達’集中發力,一定比你的力氣大得多。”

  通過耦合“分子馬達”,費林加團隊還研製出四輪“分子車”。在這輛大小僅有2納米的“車”上,“分子馬達”的旋轉的力轉化成為平移的力,世界上最小的“車”就這樣開動了。

  (小標題)學術研究要“兩條腿”走路

  費林加最頭疼的問題之一,就是經常被問及“你的研究有什麼用?”

  事實上,基礎研究到現實應用從不會一蹴而就。“現在的‘分子馬達’,相當於19世紀30年代的電動馬達,那時的研究者僅僅在實驗室裏展示各式各樣的旋轉曲柄和動輪,絲毫不知這些東西將催生洗衣機、風扇的誕生。”費林加説,“分子馬達”和“分子車”目前已經可以做出旋轉、平移、推動這樣的運動,通過不同學科的協力合作,50年後,它們或許會迎來實質性應用。

  比如在醫療領域,“分子機器”可以進入人體精準靶向遞送藥物;在材料領域,“分子機器”可以製造能夠進行自清潔和自修復的材料;在計算機領域,“分子機器”可以成為信息的存儲單元……

  第六期“浦江科學大師講壇”現場。(復旦大學供圖)

  “分子納米技術可以提供一種路徑,其他科學也有自己的路徑,但最重要的是我們要將智慧和努力結合起來。”費林加的團隊及合作對象中有來自許多不同國家、不同專業的學者,他也正通過學習,與不同學科對話交流,激發更多研究靈感。

  “科學的旅程是一場冒險,對年輕人來説,保持好奇、勇於探索是最重要的。”費林加告訴年輕人,學術研究需要“兩條腿”走路,而不能“單腳跳”——一方面,致力創新突破,爭取開創性成果;另一方面,也要在自己熟悉的領域深耕,不斷提高學術能力。“這樣一來,即使遇到失敗也有緩衝的餘地。”

  “科學研究的所有門路都要自己摸索,到底哪走得通一開始誰都不知道,所以你必須允許犯錯,並會從錯誤中學到知識。”費林加在演講最後説道。(參與采寫:殷夢昊、張菲埡、劉栩含)

【糾錯】 【責任編輯:許超】