James Fraser STODDART：我的斯德哥尔摩之路

美国西北大学化学系董事会教授、2016年诺贝尔化学奖获得者 James Fraser STODDART

　　新浪科技讯 10月29日下午消息，今日2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会在京举办。在未来论坛年会上，美国西北大学化学系董事会教授、2016年诺贝尔化学奖获得者James Fraser STODDART发表主题演讲。

　　以下为演讲全文：

　　James Fraser STODDART：大家下午好，我会做最大的努力，继续超越是非常难的，我非常荣幸来到这里，并且与大家交流，我知道在我之后这三位获奖嘉宾都会进行发言，我们也非常感谢未来论坛和颁奖典礼的主办方邀请我来这个令人激动的盛典，我也希望跟大家说一下我的人生历程，它不是其他人可以去做的一个历程，如果大家知道的话，它的细节是一个非常独特的一种方式，是的，中国一定会以一种方式向走出他的旅程，包括斯德哥尔摩之路，接下我给大家介绍一下我的斯德哥尔摩之路。实际上我在农场当中，在苏格兰的南部出生，这个农场中大家可以看到我的父母，中间这个小男孩儿就是我，我是独生子。这个是没有中国的独生子女政策的情况下的独生子，我的父母非常支持我，他们对我的学习和教育做出了巨大的牺牲，而在这样的一个农场里，一直都没有电，直到我18岁的时候才有了电，那个时候我们叫做混合耕种制的农场，我们可以非常自由的随便跑，我们去发明各种游戏，我们实际上被鼓励去承担风险，但是在农场中，我们也有非常多辛勤的劳作。但是，所有的努力都是有所回报和奖励的。在1950年的时候，我离开了这个乡村，到了爱丁堡，到了一个叫做迈尔威尔的学院，之后我获得通识教育，并且有非常棒的老师，而且我们穿着非常蠢的红色，黑色的校服，但是我来中国，我觉得这还是非常合适的。我们也非常重视体育，当然我们也有一些军训。那个时候我所学的课程，包括了拉丁语、法语、英语、英语历史、数学、物理、化学、哲学，1960年的时候我到了爱丁堡大学学习化学，在那里的化学系有了三百年的历史，而接下来我就参与到了一个小研究组中，大家可以看到下面是我们的照片，我是站在右边的，而赫斯特爵士是我们的导师，当时我们学习和研究的是阿拉伯国家，我离开了爱丁堡的时候是在1976年，我的教师说，无论你做什么，我都会希望你去找到一个大的问题，我离开了爱丁堡以后就离开了加拿大，这是第一次离开英国，第一次坐飞机，我就找到了一个大的问题，是我教授所说的，在我的头脑中的大问题。

　　那么，就是在很短的时间之内，大概是六周，到了图书室，我读了一个短的，这位彼得?森所写的论文，他实际上是在1987年的时候的一个研究，他在这个论文中所说的是一个大的环的合成，那么有18个原子，然后有碳和六个氧，之后我一直在跟爱丁堡进行交流的部分，然后跟我的老师说，不要去想大环，你可以做五个，六个环，先不要想大的。所以这个就是非常突破性的，这就是我头脑中要找到那个大的问题。

　　而这个是我们的研究组，比爱丁堡大一点的研究组了，他们已经开始做30，35个环了，而且从两个天然的产物中做的，我接下来在加拿大写了一本书，关于碳水化合物的立体化学，1971年的时候发表，之后回到英国，也回到了西非尔德大学，这本书开始在昆士开始发行，在西非尔德完成这本书以后获得很好的支持者，但是在那样上一个世纪的时候，叫做欧雷斯特比来尔，他为我的书做序，但是在当地的西非尔德的教授很嫉妒，虽然我的生活非常的难受和痛苦，然后我就开始研究和毕业了。当时是一种非常有压力的生活，而且我的教学也开始了，但是有一些挑战性，我开始了研究，之后，我就开始做这样的一个冠状醚和碳水化合物的结合，这是我之前的起步经验，我获得了第一个相关的奖项，英国人会专门庆祝这种奖项，现在我们也是其中三大之一，大家可能注意到了，实际上我还有一个非常好的支持者，他也获得了诺贝尔奖，1975年的时候获得了诺贝尔的化学奖，他是（非莱迪蜜儿，非来落得 音），他觉得学科中化学是非常重要的，不仅仅包含了自然中的材料，也包含了创建主要合成的部分，所以这实际上是这种前例是让人非常振奋和震撼的，那个时候我意识到了化学可以使我成为一个像音乐作曲家和小说家和画家和雕塑家一样能够可以非常具有创新性的，这是作为一个化学家的力量，我到了西非尔德，实际上这是所有人去做的一个学习。最后我遇到了另外一个非常棒的化学家，是在1976年的时候在纽约遇到的唐纳德，他有非常多的支持和鼓励给我，他希望我能够到洛杉矶的加利福尼亚大学进行三个月的学习，那是1978年，那个时候他帮助我获得了相关的来自英国研究项目。这是英国的化学工业公司的三年的派遣，可以到他们的企业在利物普附近的一个实验室，那就是披头士的发源地。然后我就在那里去体验和学习，研究。

　　我一会儿会给大家做进一步的介绍，但是我想先跟大家说说这个词，BOA，不同人的意义不一样，对于化学家来讲我们并没有使用这样一个词，社会学家，人类学会等等都会使用，如果我们思考一下的话，给这个词前面的化学词或者是器械的话，并不是一个对于化学方面的可能性，而实际上是一个架构，一种艺术，当然它也更是一个我们从各方面都能够了解到的一个词。这也意味着他也是从爱丁堡来的而BOND，都是不同的人在不断的进行发明的，一会儿大家也会看到这样一个键，这也可以简称MAM，是属于机械互锁分子，它们像一个哑铃一样的状态的（轮完 音），他们之间技术互锁，还有更多的，像（按比克 音）环一样，大家也非常熟悉了。还有这些算盘的状态，这样的话可以对它进行一个分子开关的安排，或者是交换，还有其他的做法。

　　然后在1978年的时候，我们去了（卡不瑞特 音）实验室，那里空气非常新鲜，而且有非常多的，非常有天赋的科学家，也有非常好的设备，同时，很多年轻人也非常的配合，互相合作。有一位我的同事叫做（Z派而红 音），我们也通过了各种的研究互相配合，比如说像我们有很多的除草剂，百草库等等的这一类研究成果，还有很多的管理的技能。另外一位同事叫做威廉姆在这个管理方面也是让我们学习到了很多。我们看一下我们的合作，我们有四十个瑞典的科学家，在1913年的时候，他获得了诺贝尔奖。约瑟夫主要是被（爱三 音）雇佣，他搜集了很多的金属样本。而我和大卫德威廉姆斯，当时大卫和他的研究生，我们就以这种相互配合的方式去进行研究。那我可以看到的是它在这结构还是比较复杂的，它有三十个面，里面也有氧的成分，我们可以有机会去想想我们可能在一开始的时候，也是在分析它的分子结构有哪些特性。在1981年的时候，我们换了一个系，但是根据我对行业的经验来讲，这样一个环境更容易让我们处理问题。还有一点，就是现在看一下英国的情况，我觉得当时还有很多的障碍，然后我们也雇佣了一些外国的留学生，也去找了一些支持者，这样一个平台也是可以让我们去研究机械力，1989年的时候，我们第一次研究了这个（所烃 音），那还有另外一个是（论晚烃 音），蓝色这个分子，就是在左手边的，我们希望能够创建另外一个蓝色的链，在这里，很简单，红色的是电子比较丰富的，蓝色是电子比较少的。那么，第一个样本也是在蓝色的是我们能够识别，但是红色的，我们就没办法识别出来。但是，后来，我们有一个单元，它和我们寻找到的（晚烃 音）是比较类似的。当时，这个室温是70%，当时这个德国在1989年的时候，他们进行了这样的一个研究，1990年的时候，我们到了伯明罕，当时我是48岁的时候成为教授，在那天，也有很多的出色的学生，也有一些新的实验室。在1991年的时候，我们发表了一个吸引斯德哥尔摩注意的分子方面的研究。分子缩和分子开关并且1996年的时候我们发现了奥林匹克烃，后来我成为了学校的校长，后来我们也是通过了这样一个建模去更好的研究这个我们所发现的机械链（论碗 音），同时室温下我们也发现了（锁烃 音）可以存在。还有一些分子缩我们都有发现。我们也可以预测绿色会比红色发生的频率更多，所以我们就给他加入了电核，可以把这个环直接推到了红色的部位。

　　1997年的时候，我到了加州大学洛杉矶分校，但是我的妻子很不幸患上了乳腺癌，当时我们觉得这个大学，她可以有很好的医学院，可以更好的治疗。当时我是在55岁的时候，就有这样一个很大的变化。但是，那边也是有很好的一个学习的环境，需要很多的学习基因的知识，但是我的同事非常支持我，我也有很多出差的机会在2004年的时候，我的妻子过世了，后来我就转向研究分子电子学。我们发明160KB的分子存储器，主要研究这一部分。在这个设备上去研究了非常多的，比如说200纳米的部件。用200纳米的基准尺，这是关于设备在一个每平方厘米达到10的11次方比特的密度。还有另外一个同事杰弗，我们一起来研究药物传输系统，在这个部分的研究，我们可以去在纳米记忆的上面，去研究有哪些抗癌的药物，它有很好的机械，我们可以很好的追踪这个介质，这里有（介孔 音）二氧化硅的颗粒，2008年的时候到了爱温斯顿，那里也有很好的学生和同事，而且也得到了非常多的支持。发表了很多的文章有很多邀请我去做演讲，我自己也是在校委会里面，还有科学委员会，还写了我的第二本书。我给大家介绍的这些部分，其实像有一些分子缩和分子开关，其实它有一点像机器一样，既然是机器肯定就有作用，在我们这个幻灯片上能够看一下怎么样去对每一个物理的机器，比如说一个汽车，或者是说像汽车和单车之类的，我们体内的机器，在纳米机上的运行是不一样的，它需要能量，还有很多的传输系统，整个的过程中，在一开始的时候，就会建立这样一个能量流动的结构。这是一个来自武汉的学生建的这个模型，现在他已经成为了一所大学的教授。

　　在这样一个情景下，我相信大家都能够知道这个环是怎么样，从左侧进入然后从右边出去，有一点像哑铃的形状。比如我们看到蓝色和红色的区别，我们可以去减少蓝色我们就可以减少一些电荷，这样的话可以重新控制这个过程。它就是展示它这个环是从左到右的整个移动过程。这些细菌等等，像视觉调理素等等的，也是遵循这样的机理。这里的结构特别像哑铃，其实特别像人工制造出来的样子。在2010年的时候，我们也有一些其他的发现，我们可以把一些电荷存储起来，减少整个系统的电荷。像这些电子，他们具有的，可以在紫色的箱里面进行存储。所有的这些都是在空气中进行的，但是如果你把它放在这个封闭的环境下，它不会分散，不会聚集在一起。我们看到它是从左侧然后进行还原，然后进行氧化，然后从右手边释放出去。让另外一个北京大学的学生，也是加入的这样的一个研究，这样一个的话，就是说在还原的过程中，他这个环会达到某一个速度的时候，会把它推出去，然后我们会有一个搜集环去搜集这些电子。还有一些其他的动画表明在这个环向另外一个正电级的环去靠近，会变成紫色，然后变成蓝色进行氧化，然后加热，它会重新的重复，然后我们会有一个速度泵来防止第一个环回转。然后会进行这种氧化和还原，我们在这里两个环，现在的这种情况，就是说它有个泵，他们也用一些机械的原理大概通过十分钟左右，让这个环进入泵里面，在42摄氏度，然后再通过这个热处理，让它能够和收集环相接触，这样的话就有两个环，总的来讲，现在我们的化学研究已经远离了它的整个平衡状态，我们的分子元素每天都在我们身体中起作用。第一个环用尽了90%，然后下一个是占整个产出的77%，我们看到这里可能有一个环，让我们希望通过还原和氧化，然后他的能源，会出现一个大波动，这个能源会进入到这个系统里面来，我们用一些化学的方法来给它增加能量，所以每一个循环，在一个环里面都可以在高能的状态下吸收很多的能量。这是很有意思的。这种（多聚纯万 音）是和（商 音）有关的，我们也是希望能够进一步提升它的效率。并且把这些环尽可能多的进入到这些聚合体里面。它不仅仅是说每次一个环，我们可以看到两个小时，它有多少的环在这个聚合体里面呢？它就是让这些材料有非常有意思的一些属性。可能这些聚合体可以做一些不一样的公用。就是说原理平衡状态的科学，可以做些什么呢？我们利用这些材料的特性。可以去做一些研发，比如说（易托 音）教授研究了（多聚准论碗 音）的滑轮状态的材料，可以用于（滑动凝胶 音）的支角。我想接着说一下，就是我们刚才像徐教授谈到了我们对于基础科学是必须要非常重视的，最终肯定是会有它的用武之地，最重要的是我们要能够不忽视基础研究，1991年的时候，我们看到分子缩，后来2015年的时候我们看到了这些机械键，它绝对不是说一夜之间就出来的，需要将近五十年的这样一个努力，这些图片都是参与到这些研究的科学家的。接下来是关于多样性的问题，这实际上一个饼图，在下面的饼图表示在过去的多年中来自中国的学生实际上已经占据了三分之一的在我的研究组中数量，我相信在我的职业生涯结束的时候，他们应该是有更多的。因为我现在基本上全部都是中国的学生。

　　在这么几十年的过程中，有来自五个大学的，有一个企业的，有来自三个国家的，而且在这五十年中，基本上有接近五十多个不同的国籍都成为了这样的一个研究的一部分，并且大部分都是研究员，还有其他的研究的专业人士，我们知道科学是全球化的，科学是没有疆界的，而且它会允许我们所有的各界都齐聚一堂，表达我们的爱，完全没有边界的方式进行交流，这里我跟大家说的是1990年左右开始腾飞的，大家可以看到因为刊物的发表，实际上是非常迅速的蓬勃发展，包括它的论文也是在不断的增加。包括之后的这种引文，这都关于（锁听 音）和（论丸 音）的，说到这些引用的论文的时候，我们会看到它是来自美国，来自英国，并且来自欧洲，欧洲的各国，日本。但是注意到的吗？中国完全没有落后，而且我站在这里，如果再过两到三年，我相信中国应该是在这样一个地图中，绿色最深的。而且这一本书是在去年8月5日的时候我去斯德哥尔摩接受奖项的时候发布的书，也看到了这是机械键的本质，从分子到机器，这一第一个部分是关于机械键的引言，第二个是关于形成这些机械键的基础，第三个是如何形成机械键，包括热度控制，以及架构拓扑，最后是机器的。包括立体的同时，这是一位助教，是科罗拉多大学当中，而且这本书也有他的工作。现在已经将这本书翻译成了中文，这是我们的Andrew教授。

　　他们帮助我们在近期推动着这些过程。将这些非常精炼的思想做得更加的深，包括了来自于美国和意大利的（破深 泡 音），中国的（梁梅，陈楚样 音）他们在这个作品中有非常大的贡献，他们都是开拓者，我们还有来自各国不同企业、机构和学院。接下来我想说你们真正代表了我们研究的努力和团队。

　　在这里我也希望再次感谢大家，感谢之前我想说一下事实，我真的相信基础科学是我们先进的方式，而且它对我的国家，苏格兰带来非常大的益处，作为诺贝尔奖获得者，2016年的时候，在爱丁堡大学获奖的三分之一，今年的诺奖获得者也是来自爱丁堡的，这个国家的550万的人口，为什么我们走到这样一个水平呢？就是因为我们一直在不同的层面强调科学的重要性，无论是幼儿园，小学，高中，还是大学等等。大家在中国已经在这样做了，你们可以持续这样做，并且会继续保持做得很好。那么我们一定会有奇迹的发生，非常感谢。