分子機(jī)器：應(yīng)用“路漫漫”，但前景可期待

分子機(jī)器：應(yīng)用“路漫漫”，但前景可期待

“我感覺有點(diǎn)像100年前首次飛上天的萊特兄弟。那個(gè)時(shí)候人們也在問，為什么我們需要一臺(tái)飛行器？”得知獲得2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的消息后，伯納德·費(fèi)林加在接受媒體采訪時(shí)展望了分子機(jī)器的未來，“你們可以想象某種納米級(jí)別的能量轉(zhuǎn)化器，一種微小的可以儲(chǔ)存能量和運(yùn)用能量的機(jī)器。它開啟的是納米機(jī)器的新世界?！?/p>

諾獎(jiǎng)的青睞，也讓人感到有些意外。國家納米中心主任劉鳴華告訴記者，分子機(jī)器屬于基礎(chǔ)研究，目前在應(yīng)用上還沒有大的突破。一些人感慨，“沒想到（諾貝爾獎(jiǎng)）給得那么早”。

不過，諾貝爾獎(jiǎng)的頒發(fā)，確實(shí)讓分子機(jī)器這個(gè)離日常生活有些遠(yuǎn)的名詞，進(jìn)入了公眾視野。

“分子機(jī)器是超分子化學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。”劉鳴華告訴記者，1987年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)同樣頒給了超分子化學(xué)，當(dāng)時(shí)的得獎(jiǎng)?wù)咧蝗R恩，是本次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主之一讓-皮埃爾·索瓦日的老師。這次，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)可謂“回歸化學(xué)”，頒給了一項(xiàng)純粹的化學(xué)研究。有人認(rèn)為，超分子化學(xué)將迎來第二春。

分子開關(guān)、分子閥門、分子轉(zhuǎn)輪……實(shí)際上，分子機(jī)器是個(gè)頗為形象的稱呼。中科院化學(xué)所研究員陳傳峰表示，分子機(jī)器是將宏觀機(jī)器的概念引申至分子水平，指在合適的外界刺激下，可以執(zhí)行類似機(jī)器運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立分子或分子組裝體。驅(qū)動(dòng)分子機(jī)器運(yùn)動(dòng)的能量可以是各種化學(xué)能，也可以是電能、光能等。通過分子和分子之間非共價(jià)相互作用力形成的結(jié)構(gòu)固定的超分子組裝體，再通過酸堿、離子、光、電等外界刺激，使分子之間發(fā)生相互運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)做功。

科學(xué)家們嘗試從納米尺度上“建造機(jī)器”。他們成為分子建造師，精心合成、設(shè)計(jì)與調(diào)控，讓分子動(dòng)起來。

陳傳峰指出，制造分子機(jī)器在分子合成、實(shí)現(xiàn)機(jī)器多位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)機(jī)器單方向運(yùn)動(dòng)以及實(shí)現(xiàn)機(jī)器的多種刺激—響應(yīng)問題上都存在難點(diǎn)?！澳壳暗姆肿訖C(jī)器還只能模擬一些比較簡單的運(yùn)動(dòng)?！标悅鞣逭f，本次得獎(jiǎng)的三位化學(xué)家，為分子機(jī)器設(shè)計(jì)出了基礎(chǔ)的零部件，但如何改良、組裝和實(shí)現(xiàn)不同功能，仍舊“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”。

不過，分子機(jī)器及其所屬的超分子化學(xué)，確實(shí)早已是一個(gè)備受關(guān)注的前沿?zé)衢T領(lǐng)域。2005年，在慶?！犊茖W(xué)》創(chuàng)刊125周年之際，該刊公布了125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，其中之一就是“我們能推動(dòng)化學(xué)組裝走多遠(yuǎn)”。2009年，《自然·化學(xué)》在其創(chuàng)刊號(hào)上著重探討了未來化學(xué)發(fā)展的八大領(lǐng)域，其中之一就是分子機(jī)器。

“分子機(jī)器可以搭載藥物，進(jìn)行藥物的定點(diǎn)精確釋放；它還可以成為微小的存儲(chǔ)單元，進(jìn)行高密度存儲(chǔ)。”劉鳴華說，未來的分子機(jī)器有可能實(shí)現(xiàn)宏觀世界機(jī)器無法實(shí)現(xiàn)的功能?！爸Z貝爾獎(jiǎng)的頒發(fā)，是對(duì)新概念的鼓勵(lì)，也是對(duì)這一發(fā)展方向的認(rèn)可?！?/p>

目前，國內(nèi)已有不少團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行這方面研究。其實(shí)，三位獲獎(jiǎng)?wù)吆椭袊瘜W(xué)界交流可謂頻繁。斯托達(dá)特受聘于天津大學(xué)，在天津大學(xué)有實(shí)驗(yàn)室和項(xiàng)目組。他和費(fèi)林加也培養(yǎng)出了不少中國學(xué)生，其中一些已經(jīng)回國從事相關(guān)研究。

陳傳峰說，在分子機(jī)器領(lǐng)域，我國起步較晚，不過也在迎頭趕上。隨著國家對(duì)基礎(chǔ)研究日漸重視，我國科學(xué)家也或?qū)⒆龀龈挥袆?chuàng)新性的成果。

北京化工大學(xué)的高分子、材料、機(jī)械自動(dòng)化，哪個(gè)專業(yè)好些，就業(yè)前景如何

還是機(jī)械類專業(yè)就業(yè)前景好，機(jī)械專業(yè)就業(yè)前景含而不露的“就業(yè)大佬”
一提到機(jī)械類機(jī)械專業(yè)，大家就不免和工廠里滿身油污，手拿冰冷堅(jiān)硬“鐵疙瘩”的工人聯(lián)想到一起，這樣一來，很多人就在機(jī)械類機(jī)械專業(yè)面前望而卻步了，轉(zhuǎn)而去擠一些爆熱的機(jī)械專業(yè)，直到三四年后看著機(jī)械類機(jī)械專業(yè)生成為市場的“香餑餑”時(shí)才后悔不已。
行業(yè)現(xiàn)狀
有關(guān)專家介紹說，近年來我國大型工業(yè)逐漸在復(fù)蘇，社會(huì)對(duì)于精通現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與管理人才的需求正逐漸增大，像北京交通大機(jī)械與電子控制工程院的就業(yè)率近幾年一直保持在90%以上，生一次就業(yè)的結(jié)構(gòu)和地域都非常好。今后一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械類人才仍會(huì)有較大需求，具有開發(fā)能力的數(shù)控人才將成為各企業(yè)爭奪的目標(biāo)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造與加工機(jī)械專業(yè)人才近年供需比也很高。
就業(yè)遠(yuǎn)景
機(jī)械類機(jī)械專業(yè)主要包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、材料成型及控制工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、過程裝備與控制工程等。不少同對(duì)該類機(jī)械專業(yè)的就業(yè)機(jī)械專業(yè)前景存在著誤解，認(rèn)為該類機(jī)械專業(yè)的對(duì)口工作看起來不太“體面”。其實(shí)，他們都忽視了機(jī)械類機(jī)械專業(yè)所具備的廣度適應(yīng)性，比如在設(shè)備維護(hù)、數(shù)控維修、環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，機(jī)械類機(jī)械專業(yè)還涉及不少交叉科，通過這些知識(shí)的積累，也為跨機(jī)械專業(yè)、跨行業(yè)就業(yè)提供了強(qiáng)有力的保障。該類機(jī)械專業(yè)要求同學(xué)們具備敏銳的感受力和獨(dú)特的創(chuàng)造力，富于想象力，并具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力。
其實(shí)，機(jī)械類機(jī)械專業(yè)也并非全部都只是和硬梆梆的機(jī)器打交道，比如工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械專業(yè)，就是一門和藝術(shù)相關(guān)的機(jī)械類機(jī)械專業(yè)?！笆裁词枪I(yè)設(shè)計(jì)？”有人認(rèn)為，工業(yè)設(shè)計(jì)就是簡單的包裝。其實(shí)不然，工業(yè)設(shè)計(jì)是屬于對(duì)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、不斷創(chuàng)新的機(jī)械專業(yè)。它是科研技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，形成商品，符合需求，有益環(huán)保的核心過程，是技術(shù)創(chuàng)新和知識(shí)創(chuàng)新的著陸點(diǎn)，是產(chǎn)品、商品、用品、廢品相互轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)方法。該機(jī)械專業(yè)就是培養(yǎng)具備工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、知識(shí)與應(yīng)用能力，能在企事業(yè)單位、機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)部門、科研單位從事工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)和教學(xué)、科研工作的應(yīng)用型高級(jí)專門人才。工業(yè)設(shè)計(jì)在一件產(chǎn)品的價(jià)值里占多大成分，不大容易量化，因?yàn)樗翘N(yùn)含在里邊的，是一個(gè)軟價(jià)值。國外有些類似的比方，如美國有這樣一個(gè)說法：企業(yè)里如果投資于技術(shù)設(shè)備更新帶來了效益的話，那工業(yè)設(shè)計(jì)帶來的效益是它的5倍。這樣說來，工業(yè)設(shè)計(jì)師的重要地位也就不言而喻了。 又比如材料成型及控制工程是材料、機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的工程技術(shù)機(jī)械專業(yè)，主要研究金屬材料、非金屬材料、超導(dǎo)材料、微電子材料及特殊功能材料的成型設(shè)備與工藝、成型過程的自動(dòng)化與智能控制、質(zhì)量檢測和可靠性評(píng)價(jià)等。隨著各種新材料在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，加之我國新材料行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與材料成型設(shè)備新技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)，因此對(duì)既有材料科學(xué)知識(shí)，又能掌握材料成型設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的高級(jí)科技人才的需求將有所增加。、化學(xué)工程和控制工程等多學(xué)科于一體的交叉機(jī)械專業(yè)。強(qiáng)調(diào)以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為平臺(tái)，使工藝、裝備和控制緊密結(jié)合，側(cè)重于閥門密封、低溫與制冷、壓力容器等過程裝備與控制成套技術(shù)的設(shè)計(jì)開發(fā)及應(yīng)用。過程裝備與控制工程機(jī)械專業(yè)的同學(xué)接受了正規(guī)的機(jī)電一體化訓(xùn)練，具備機(jī)械設(shè)計(jì)、電子控制和管理等各方面知識(shí)，是企業(yè)和研究機(jī)關(guān)的搶手人才

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