弗雷泽·斯托达特

詹姆斯·弗雷泽·斯托达特 爵士 （Sir James Fraser Stoddart，1942年5月24日－）FRS，FRSE，FRSC，苏格兰化学家，2016年凭借分子机器的设计与合成，与让-皮埃尔·索瓦日和伯纳德·费林加一同获得诺贝尔化学奖。

弗雷泽·斯托达特 爵士 Sir Fraser Stoddart
图片来源：弗雷泽．斯托达特（Sir J. Fraser Stoddart）
出生	(1942-05-24) 1942年5月24日 英国苏格兰爱丁堡
居住地	英国、美国
国籍	英国
母校	爱丁堡大学 （理学士：1964年；哲学博士：1966年）
机构	皇后大学 (加拿大)（1967年－70年） 雪菲尔大学（1970年－90年） 伯明翰大学（1990年－97年） 加州大学洛杉矶分校（1998年－2008年） 西北大学（2008年－）
知名于	机械互锁分子构筑
研究领域	超分子化学
奖项	皇家学会院士 （1990年） 爱丁堡皇家学会院士 下级勋位爵士 （2007年） 阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖 （2007年） 戴维奖章 （2008年） 诺贝尔化学奖 （2016年）

图1：图片来自 2016诺贝尔化学奖 如何将分子变成机器

图2：图片来自 2016诺贝尔化学奖 如何将分子变成机器

目录

主要研究领域

• 斯托达特从事超分子化学研究，并研制出分子博罗米恩环、索烃和轮烷等属于机械互锁分子构筑的高效合成，得以充分运用分子辨识和分子自组装过程。

• 他的研究显示拓朴学技术能够应用于分子开关和分子马达他的研究团队还将这些结构应用于纳电子学装置的组建和纳机电系统（NEMS）之中。。

弗雷泽·斯托达特 的 分子机器

理察·费曼 的 奈米科技预测

• 你到底能制造出多小的机器？这是得过诺贝尔奖的费曼(Richard Feynman)在1984年的一个前瞻性的演讲中一开始所提出的问题，其实费曼很著名的事迹就是他在1950年代对奈米科技发展所做的预测。

• 这个演讲的目的是在鼓舞在座的研究工作者，让他们对所相信的可能性去测试其极限。演讲最后，费曼望向台下的听众，淘气地说道：“…祝你们重新设计各种所熟悉的机器时会有一段快乐的时光，试试看你们是否能做到，给它25-30年，将会有一些实际的用途。到底可以有何用处，我也不知道。”

机械互锁的分子

• 许多实验室在1950与1960年代纷纷发表了各式分子锁链的合成，然而他们复杂的合成方法仅能制造少量的产物，大大局限了应用方面的可能性。

• 即便一直到1980年代早期，长期的挫折使得分子锁链的研究徒剩一片愁云惨雾。

• 重大的突破发生在1983年，法国化学家让-皮埃尔·索瓦日 所领导的研究，引入了一个很普通的铜离子，成功掌握了这个型态的分子。

• 梦想中的机械式键结，则是利用“机械互锁”的方式达成，不牵扯到原子之间直接的作用。

弗雷泽·斯托达特 的 研究

• 在1991年，他的研究团队建造了一个缺电子的开环分子以及一个具有两个多电子位置的长棍，或可称为轮轴（如图1）。

• 当两个分子在溶液中相遇时，缺电子分子会被多电子分子吸引过去，然后分子轮轴穿过开环分子。

• 下一步，研究团队将开环的开口两端相接，使其成为完整的环状而能留在分子轮轴上。他们因此以高产率创造出了轮烷(rotaxane），一种环状并以机械的方式套接于轮轴上的分子。

• 到了1994年，他能完全掌控分子环的移动，因而摆脱了化学系统中掌控分子移动的随机性。

弗雷泽·斯托达特 的 一台电梯、一块肌肉与一个极小的电脑晶片

• 自1994年以来，史托达特的研究团队已经使用多种轮烷来建造许多的分子机器，包括一台可将自己提高0.7 奈米的分子电梯（2004年，如图2）、一个能够折弯金箔片的人造分子肌肉（2005年）。

获得诺贝尔化学原因

• 2016年的诺贝尔化学奖颁给了让-皮埃尔·索瓦日（Jean-Pierre Sauvage），弗雷泽·斯托达特（Sir J. Fraser Stoddart），和 伯纳德·费林加（Bernard L. Feringa），以表彰他们开发出了比头发还要细上千倍的分子机器，这是关于他们如何将化学分子连结在一起并设计出各种机器，包括微型电梯，马达，以及微型肌肉的故事。

视频

科幻电影成真! 分子机器获诺贝尔肯定