弗雷澤·斯托達特

詹姆斯·弗雷澤·斯托達特 爵士 （Sir James Fraser Stoddart，1942年5月24日－）FRS，FRSE，FRSC，蘇格蘭化學家，2016年憑藉分子機器的設計與合成，與讓-皮埃爾·索瓦日和伯納德·費林加一同獲得諾貝爾化學獎。

弗雷澤·斯托達特 爵士 Sir Fraser Stoddart
圖片來源：弗雷澤．斯托達特（Sir J. Fraser Stoddart）
出生	(1942-05-24) 1942年5月24日 英國蘇格蘭愛丁堡
居住地	英國、美國
国籍	英國
母校	愛丁堡大學 （理學士：1964年；哲學博士：1966年）
机构	皇后大學 (加拿大)（1967年－70年） 雪菲爾大學（1970年－90年） 伯明翰大學（1990年－97年） 加州大學洛杉磯分校（1998年－2008年） 西北大學（2008年－）
知名于	機械互鎖分子構築
研究领域	超分子化學
奖项	皇家學會院士 （1990年） 愛丁堡皇家學會院士 下級勳位爵士 （2007年） 阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖 （2007年） 戴維獎章 （2008年） 諾貝爾化學獎 （2016年）

圖1：圖片來自 2016諾貝爾化學獎 如何將分子變成機器

圖2：圖片來自 2016諾貝爾化學獎 如何將分子變成機器

目录

主要研究領域

• 斯托達特從事超分子化學研究，並研製出分子博羅米恩環、索烴和輪烷等屬於機械互鎖分子構築的高效合成，得以充分運用分子辨識和分子自組裝過程。

• 他的研究顯示拓樸學技術能夠應用於分子開關和分子马达他的研究團隊還將這些結構應用於納電子學裝置的組建和納機電系統（NEMS）之中。。

弗雷澤·斯托達特 的 分子機器

理察·費曼 的 奈米科技預測

• 你到底能製造出多小的機器？這是得過諾貝爾獎的費曼(Richard Feynman)在1984年的一個前瞻性的演講中一開始所提出的問題，其實費曼很著名的事蹟就是他在1950年代對奈米科技發展所做的預測。

• 這個演講的目的是在鼓舞在座的研究工作者，讓他們對所相信的可能性去測試其極限。演講最後，費曼望向台下的聽眾，淘氣地說道：「…祝你們重新設計各種所熟悉的機器時會有一段快樂的時光，試試看你們是否能做到，給它25-30年，將會有一些實際的用途。到底可以有何用處，我也不知道。」

機械互鎖的分子

• 許多實驗室在1950與1960年代紛紛發表了各式分子鎖鏈的合成，然而他們複雜的合成方法僅能製造少量的產物，大大侷限了應用方面的可能性。

• 即便一直到1980年代早期，長期的挫折使得分子鎖鏈的研究徒剩一片愁雲慘霧。

• 重大的突破發生在1983年，法國化學家让-皮埃尔·索瓦日 所領導的研究，引入了一個很普通的銅離子，成功掌握了這個型態的分子。

• 夢想中的機械式鍵結，則是利用「機械互鎖」的方式達成，不牽扯到原子之間直接的作用。

弗雷澤·斯托達特 的 研究

• 在1991年，他的研究團隊建造了一個缺電子的開環分子以及一個具有兩個多電子位置的長棍，或可稱為輪軸（如圖1）。

• 當兩個分子在溶液中相遇時，缺電子分子會被多電子分子吸引過去，然後分子輪軸穿過開環分子。

• 下一步，研究團隊將開環的開口兩端相接，使其成為完整的環狀而能留在分子輪軸上。他們因此以高產率創造出了輪烷(rotaxane），一種環狀並以機械的方式套接於輪軸上的分子。

• 到了1994年，他能完全掌控分子環的移動，因而擺脫了化學系統中掌控分子移動的隨機性。

弗雷澤·斯托達特 的 一台電梯、一塊肌肉與一個極小的電腦晶片

• 自1994年以來，史托達特的研究團隊已經使用多種輪烷來建造許多的分子機器，包括一台可將自己提高0.7 奈米的分子電梯（2004年，如圖2）、一個能夠折彎金箔片的人造分子肌肉（2005年）。

獲得諾貝爾化學原因

• 2016年的諾貝爾化學獎頒給了让-皮埃尔·索瓦日（Jean-Pierre Sauvage），弗雷澤·斯托達特（Sir J. Fraser Stoddart），和 伯纳德·费林加（Bernard L. Feringa），以表彰他們開發出了比頭髮還要細上千倍的分子機器，這是關於他們如何將化學分子連結在一起並設計出各種機器，包括微型電梯，馬達，以及微型肌肉的故事。

視頻

科幻電影成真! 分子機器獲諾貝爾肯定