为它的移动提供更好的控制。”克莱因建议道。

分子泵

在不断追寻具有实际用途的分子机器的过程中，研究人员开始尝试将不同的元件整合到一台装置上。今年五月，斯托达特公开了一种可以把两个环状分子从溶液中拉到存储端的人造分子泵。环状分子首先需要克服哑铃型链状分子一端的空间壁垒，与一个可切换的连接位点相结合。之后连接位点改变自己的结合状态，迫使环状分子被推开并跨过第二道壁垒，到达链状分子的存储端。

这个分子泵系统并不适用于其他类型的分子，而且它经过反复试验才制造成功。“还有很长的路要走啊。”斯托达特不无叹息地说道。但他的发现至少证明分子机器可以用来浓缩分子，打破化学系统的平衡。在生物领域里，利用离子或是分子形成的浓度梯度来建立并存储一定的势能，这样的事情屡见不鲜。“我们正在向生物系统学习如何制造一个分子棘轮。”斯托达特说。

斯托达特认为，这一领域未来的发展应该从两方面入手：在微观层面上，让这些分子机器在分子尺度上完成那些不能用其他手段完成的任务；在宏观层面上，利用数以万亿计的分子机器的集群效应重塑材料形状，或让它们可以像蚁群一样去举起比自身重得多的东西。

也许符合斯托达特微观层面构想的典型例子就是戴维·利所设计的分子流水线。受核糖体的启发，这个基于轮烷系统的流水线可以沿轴捡拾氨基酸分子，将它们添加到一个不断增长的肽链上。但这个装置的妙处还在于它能够产生宏观上的效果——1018个这样的分子流水线在超过36个小时的时间里合成出了几毫克的多肽。“你在实验室里花半小时内没办法完成的事情，分子流水线也没办法完成。然而，这一流水线的出现表明，让分子机器沿既定路线，将沿途分子收集到一起是可以实现的。”戴维·利解释道。他现在正在研究其他类型的分子流水线，比如用于合成具有特定材料特性的高分子聚合物。

在宏观层面上，如果数以亿计的分子机器共同协作，确实能够改变材料的某些宏观性质。比如能够根据光或化学信号进行伸缩的智能凝胶就可以用来制造可调节型镜片或传感器。“我敢打赌，在未来五年之内，嵌入了分子开关的新型智能材料就会问世。”费林加说。

类似的分子系统已经开始进入商业应用。2012年问世的日产防划iPhone手机壳就是以东京大学伊藤耕三教授的工作成果为蓝本制造的：它所使用的材料由高分子链穿过数个环糊精分子之后再拗成“8”字型形成。普通聚合物涂层受到压力时，高分子链间的连接会被破坏，由此产生划痕。但在这种材料中，环糊精分子可以让高分子链在受力时能平稳地滑过而不被破坏。用这种材料制成的薄膜甚至可以让手机屏幕在锤子的猛击下而不碎。

以上这些成果都意味着“分子建筑师”发明的分子部件已经成熟到了可以应用的阶段。“这一领域的研究已经走过了漫长的道路，现在是时候向外界证明它们是有用的了。”斯托达特充满信心地说道。

人物小传

让-皮埃尔·绍瓦热（Jean-Pierre Sauvage）是法国配位化学家，1944年出生于巴黎，他在路易斯·巴斯德大学取得博士学位，现任法国斯特拉斯堡大学教授，研究领域主要为超分子化学。

J·弗雷泽·斯托达特（Sir J. Fraser Stoddart）是英国合成分子化学家，1942年出生于爱丁堡，现任美国西北大学教授，他的研究专长为分子纳米技术及均相催化。

伯纳德·L·费林加（Bernard L. Feringa）是荷兰合成有机化学家，出生于1951年，他于1978年在荷兰格林罗根大学取得博士学位，现任格林罗根大学化学系教授、荷兰科学院副院长。他的研究兴趣包括立体化学、有机合成、非对称催化、分子开关及机器、自组装及分子纳米系统。