边演讲边转圈,与提问的学生掰手腕……5月10日,“浦江科学大师讲坛”第六期在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,讲述了他的科学“旅程”。73岁的他,依然保有一颗“童心”,紧紧跟随着他的科学梦想。
【分子机器,只有发丝的千分之一】
世界上最小的机器是什么?究竟有多小?答案是分子机器,只有发丝的千分之一。
在我们的身体里就有很多这样的分子机器,它们不仅生产蛋白质,还在肠道里“游泳”。
分子机器是费林加的主要研究领域之一。他设计合成了世界首个人工分子马达,该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。他实现了对分子马达转动参数的精准调控,发展出一系列基于分子马达的智能分子材料,将“蒸汽机时代”带入到分子维度。他构建的全人工合成的纳米分子车,能够在金表面实现精确的制导运动,使得宏观机器概念在微观世界得以实现,成为化学学科发展史上的一个里程碑。
“我经常会被问到,为什么需要分子马达?为什么需要纳米技术?”费林加幽默地说,莱特兄弟第一次尝试飞行时,也经常被问到,为什么需要飞行?
他拿着自己的一根头发问现场观众,“大家看得到吗?一根头发的横截面直径大概8万纳米,可以写下25万个字母,所以我的头发可以写满整个宇宙信息。”
未来,分子机器有望用于新型传感器、新材料和能量储存等前沿领域。
【对年轻人来说,提出问题最重要】
“科学的旅程是一个冒险,发现的乐趣是提出问题,尤其对年轻人来说,提出问题是最重要的。”费林加说。
他在荷兰的一个农场长大,从小对于大自然的美丽和神奇,总是不断地在发问。进入格罗宁根大学后,他做出了第一个分子,“我的大学老师说:在你之前没有人做过这个,它属于你。当时我非常骄傲,尽管这个分子毫无用处。我想致谢我的老师,老师对年轻人来说,有塑造未来的作用。”
从此,费林加对于分子制造的热情一发不可收,他立志要创造自己的分子世界。
他的团队生产了世界上最小的旋转分子马达,只有1米的10亿分之一,过去一小时只能转一圈,现在的最新速度是一秒钟可以旋转1000万圈。
“我的学生做的分子汽车,只有2纳米,还是四轮驱动。”费林加笑着说,2纳米的车比一辆正常的车要小10亿倍,一小部分白色粉末里就有数十亿纳米车,我们的产量比中国的新能源汽车总产量还要高。
目前,分子马达主要由光来驱动,能否改由电来驱动?对于现场学生的提问,费林加坦言,这是一个非常棘手的问题,并欢迎这位学生到他的实验室一起攻关。
费林加介绍了他与中国同事最近合作的“人工肌肉”,就像手臂肌肉,其不仅可以收缩和伸展,通过分子马达的手段还可以移动或搬运东西。
跟真的肌肉相比,人工肌肉是否会有更好的功能?现场发问的学生被费林加邀请上台比试掰手腕。“说到能效,最初我们只用了光能的1/10,两周前我们在《自然·化学》发表文章,现在能效达到80%。未来,人工肌肉可能会打败你。我们打个赌,5年以后再比一下。”费林加说。
“当大自然孕育完物种后,人类就开始在大自然的帮助下,创造出无限的物种。”演讲结束之际,费林加引用偶像达芬奇的话,勉励现场的年轻学生,“跟随你们的梦想,因为未来是你们的。”
上海市政协副主席吴信宝为费林加颁授纪念证书。