【6th.Nov.】Making the Tiniest Machines
日期：2019-11-06
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題目：Making the Tiniest Machines
報(bào)告人：David A. Leigh, 英國(guó)曼徹斯特大學(xué)化學(xué)系Sir Samuel Hall（冠名）教授
時(shí)間：2019年11月6日（周三）下午15：00?
地點(diǎn)：化學(xué)A樓528會(huì)議室
邀請(qǐng)人：顏徐州 研究員
報(bào)告人介紹：
? David Leigh是英國(guó)曼徹斯特大學(xué)化學(xué)系Sir Samuel Hall（冠名）教授，國(guó)際杰出的超分子化學(xué)家，先后當(dāng)選歐洲科學(xué)院院士、英國(guó)皇家科學(xué)院院士、英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士以及愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)會(huì)士，2017年入選中國(guó)外專千人計(jì)劃。Leigh教授是英國(guó)皇家化學(xué)協(xié)會(huì)、工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)、美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)等學(xué)會(huì)的會(huì)員，擔(dān)任英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)旗艦期刊Chemical Science的副主編以及德國(guó)應(yīng)用化學(xué)（Angew. Chem. Int. Ed.）和ACS Central Science的國(guó)際咨詢委員會(huì)委員。
? Leigh教授一直致力于功能型分子機(jī)器及分子馬達(dá)的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用研究，研究領(lǐng)域橫跨化學(xué)-生物-材料三個(gè)方向。Leigh教授課題組目前在Nature （7篇）、Science（8篇）、Nature子刊 （12篇）等國(guó)際頂級(jí)期刊上發(fā)表論文20余篇，在PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等一流期刊發(fā)表論文超過(guò)一百篇，論文被引超過(guò)22000次，H因子為86，是當(dāng)今超分子化學(xué)研究領(lǐng)域具有重要影響力的科學(xué)家之一。Leigh教授多次獲得國(guó)際重要獎(jiǎng)項(xiàng)，包括2004年皇家化學(xué)會(huì)的跨學(xué)科獎(jiǎng)，2005年Wolfson研究獎(jiǎng)和納米科技獎(jiǎng)，2007年國(guó)際Izatt-Christensen大環(huán)化學(xué)獎(jiǎng)、納米科技前瞻費(fèi)曼獎(jiǎng)和歐盟笛卡爾獎(jiǎng)，2009年皇家協(xié)會(huì)Merck獎(jiǎng)，2010年皇家協(xié)會(huì)Tilden獎(jiǎng)，2014年皇家協(xié)會(huì)Pedler獎(jiǎng)等。
? Leigh教授課題組多次在超分子化學(xué)領(lǐng)域報(bào)道“首創(chuàng)性”、“開(kāi)拓性”的工作，為推動(dòng)超分子化學(xué)特別是分子機(jī)器方向的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。例如，2003年Leigh課題組合成了第一例單方向運(yùn)動(dòng)的分子轉(zhuǎn)子 (Nature, 2003, 424, 174)，該工作被美國(guó)化學(xué)會(huì)評(píng)為“2003年化學(xué)亮點(diǎn)” (“highlighted” in Science and selected as one of the “Chemical Highlights of 2003” by the ACS)；2004年，課題組報(bào)道了可逆旋轉(zhuǎn)的分子馬達(dá)，該工作被認(rèn)為是分子馬達(dá)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn) (Science, 2004, 306, 1532)；2005年，課題組報(bào)道了第一例可以實(shí)現(xiàn)宏觀任務(wù)的人工分子機(jī)器，將該分子機(jī)器組裝在單層膜結(jié)構(gòu)上，可以克服液滴重力，將液滴從具有一定坡度的斜坡底端運(yùn)送至頂端 (Nature Mater., 2005, 4, 704)；2007年，課題組第一次利用非絕熱分子棘輪實(shí)現(xiàn)了麥斯威爾“魔鬼”思想實(shí)驗(yàn) (Nature, 2007, 445, 523)，該工作也被英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)評(píng)為“2007年化學(xué)亮點(diǎn)” (selected as one of the “Chemical Highlights of 2007” by the RSC)；2009年，Leigh課題組報(bào)道了第一例“有機(jī)-無(wú)機(jī)”雜化輪烷 (Nature, 2009, 458, 314)；次年，又報(bào)道了第一例“行走分子”，以化學(xué)手段成功模擬了生物體內(nèi)驅(qū)動(dòng)蛋白的功能 (Nature Chem., 2010, 2, 96)，該工作被英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)評(píng)為“2010年化學(xué)亮點(diǎn)” (selected as one of the“Chemical Highlights of 2010”by the RSC)；2013年，課題組報(bào)道了迄今為止能夠?qū)崿F(xiàn)最復(fù)雜功能的分子機(jī)器 (Science, 2013, 339, 189)，其利用簡(jiǎn)單的分子輪烷結(jié)構(gòu)，完成了制備具有特定序列肽段的任務(wù)，同時(shí)也第一次用分子機(jī)器成功模擬了生物體中核糖體的功能；在此基礎(chǔ)上，Leigh課題組于2017年報(bào)道了可以進(jìn)一步完整轉(zhuǎn)錄聚合物鏈信息的分子機(jī)器，并證實(shí)其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可以進(jìn)一步作為非對(duì)稱催化劑 (Nature Nano., 2018, 13, 381)并為進(jìn)一步構(gòu)建分子機(jī)器人打下了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，課題組于2016年利用“信息棘輪”原理構(gòu)筑了可以在化學(xué)能驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)運(yùn)行的分子馬達(dá) (Nature, 2016, 534, 235)，該工作也是第一例能夠完全模擬生物體中蛋白分子馬達(dá)的研究；次年，課題組進(jìn)一步利用“能量棘輪”原理結(jié)合化學(xué)燃料構(gòu)筑了分子馬達(dá)及分子泵 (Science, 2017, 358, 340)。除此之外，Leigh課題組也一直致力于分子拓?fù)鋵W(xué)的研究，先后報(bào)道了一鍋法制備五葉結(jié)、819分子結(jié)以及大衛(wèi)之星[2]索烴等復(fù)雜的拓?fù)浞肿?Nature Chem., 2012, 4, 15; Nature Chem., 2014, 6, 978; Science, 2017, 355, 159)，并進(jìn)一步將其應(yīng)用在不對(duì)稱催化及變構(gòu)催化等領(lǐng)域 (Science, 2016, 352, 1555)，為進(jìn)一步研究拓?fù)浞肿釉诘鞍踪|(zhì)功能以及材料功能方面的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
報(bào)告介紹：
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?Over the past two decades some of the first examples of synthetic molecular level machines and motors—all be they primitive by biological standards—have been developed. Perhaps the best way to appreciate the technological potential of controlled molecular-level motion is to recognise that nanomotors and molecular-level machines lie at the heart of every significant biological process. Over billions of years of evolution Nature has not repeatedly chosen this solution for achieving complex task performance without good reason. When we learn how to build artificial structures that can control and exploit molecular level motion, and interface their effects directly with other molecular-level substructures and the outside world, it will potentially impact on every aspect of functional molecule and materials design.
Selected papers:?
? \"Rotary and linear molecular motors driven by pulses of a chemical fuel\" Science 358, 340-343 (2017)
?? \"Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine\" Nature 549, 374-378 (2017)
?? \"Braiding a molecular knot with eight crossings\" Science 355, 159-162 (2017)
?? \"An autonomous chemically fuelled small-molecule motor\" Nature 534, 235-240 (2016)
?? \"Allosteric initiation and regulation of catalysis with a molecular knot\" Science 352, 1555-1559 (2016)
?? \"Pick-up, Transport and Release of a Molecular Cargo using a Small-Molecule Robotic Arm\" Nature Chem. 8, 138-143 (2016)
?? \"A Star of David Catenane\" Nature Chem. 6, 978-982 (2014)
?? \"Sequence-Specific Peptide Synthesis by an Artificial Small-Molecule Machine\" Science 339, 189-193 (2013)
?? \"A Synthetic Molecular Pentafoil Knot\" Nature Chem. 4, 15-20 (2012)
?? \"A Single Synthetic Small Molecule that Generates Force Against a Load\" Nature Nanotech. 6, 553-557 (2011)
?? \"A Synthetic Small Molecule That Can Walk Down a Track\" Nature Chem. 2, 96-101 (2010)
?? \"Operation Mechanism of a Molecular Machine Revealed Using Time-Resolved Vibrational Spectroscopy\" Science 328, 1255-1258 (2010)
?? \"Hybrid Organic-Inorganic Rotaxanes and Molecular Shuttles\" Nature 458, 314-318 (2009)
?? \"A Molecular Information Ratchet\" Nature 445, 523-527 (2007)
?? \"Macroscopic Transport by Synthetic Molecular Machines\" Nature Mater. 4, 704-710 (2005)
?? \"A Reversible Synthetic Rotary Molecular Motor\" Science 306, 1532-1537 (2004)
?? \"Unidirectional Rotation in a Mechanically Interlocked Molecular Rotor\" Nature 424, 174-179 (2003) ?
