2004年全球化学科学重大进展（三）
超分子化学部分
    Borromean环结构化合物
    美国加州大学洛杉矶分校的J. Fraser Stoddart 和密苏里大学
哥伦比亚分校的Jerry L. Atwood 等人通过模板导向自组装技术合
成出具有Borromean环拓朴结构的大环分子。这个Borromean环由6
个二醛、6个二胺和6个锌离子共计18个组成单元构成。
    研究人员称，这种Borromean环结构化合物可以用于高度组织的
纳米簇领域或用做医疗影像设备的spin-electronic材料。[Science,
304, 1308 (2004)]
    注：Borromean环是三个环的纽结，任意两个环都不连接，而且
只要切断其中一个环就会解开另外两个环。
    孔洞螺旋结构体
    合成并模拟蛋白质孔洞是数十年来科研人员一直追求的目标，
2004年美国宾夕法尼亚大学的Virigil Percec领导的研究小组终于
实现了这一目标。
    研究人员发现，二肽与树枝状单元（树枝石，dendron）共价键
结合后可以自组装为具有孔洞的螺旋结构体，进而可以模拟成孔蛋白
（PFP）产生的通道。
    这一结构体的合成为功能性人造孔铺平了道路。功能性人造孔的
潜在应用领域包括人造通道、杀菌剂、各种膜以及传感等。[Nature,
430, 764 (2004)]
分析化学和光谱学部分
    DNA分析用新型微流体设备
    美国摩托罗拉实验室的Robin H. Liu和Piotr Grodzinski等人
开发出1种成本低廉的、新型自动化微流体设备，可以用于复杂生物
样本溶液（如血液）的DNA分析。新型微流体设备的主要组成部分为
微流体混合器、阀门、泵、通道、腔室和DNA微阵列传感器，所有部
件集成于一个体积仅为60×100×2mm3的塑料容器中。其最大的特点
是使用单一设备就可以完成DNA分析所需的样本制备、聚合酶链反
应、DNA杂化和电化学检测等4个不同的步骤。
    该新型微流体设备有望在基因分析、环境监测以及生物战争试剂
检测等方面得到应用。[Anal. Chem., 76, 1824 (2004)]
    X射线衍射技术用于电子动力学研究
    美国康乃尔大学的Peter Abbamonte等人指出通过采用新的数学
分析技术对高精度X射线衍射分析数据进行分析可以检测电子的动力
学行为。
    研究人员证实这一方法可以产生时标（timescale）为4×10-18s
的电子在水中运动情况的图像，比激光技术的分辩率要高得多。目前
激光技术的分辩率为250×10-18s 。
    这一新方法将使化学反应机理研究工作的精度提升至新的水平。
[Phys. Rev. Lett., 92, 237401 (2004)]
    极高精度的核磁共振显微镜
    IBM艾曼登研究中心的Daniel Rugar等人在核磁共振成像技术
方面取得了重要的进步，使用特制的核磁共振力学显微镜检测出与单
个电子自旋相关的仅仅2×10-18 N的力。
    研究人员将特制的带有磁针的硅杠杆悬挂在样本上方约100nm
处，同时施加高频磁场，通过干涉仪来测试电子自旋和磁针相互作用
引起的杠杆震动频率的微小变化。
    这一技术是高分辨率核磁共振成像技术的里程碑，将给高分辨率
成像技术的范围带来显著的改变。[Nature, 430, 329 (2004)]
    扫描隧道显微镜将原子变成离子
    IBM苏黎世研究实验室的Jascha Repp等人展示了扫描隧道显微
镜(STM)用于改变表面单个原子的电荷的技术。
    首先，研究人员将金原子固定在仅有两个原子厚的绝缘层上；然
后施加电压将一个电子加到金原子上得到带负电的金离子；随后，又
通过施加反向电压使带负电的金离子恢复到原来的中性状态。
    这一工作为从单个原子或原子团的电荷状态研究到控制磁矩或金
属活性等技术开辟出了一条大道。[Science, 305, 493 (2004)]
（全文完）（谢军 编译）
    编后记： 通过本刊第5、6、7期介绍，我们可以看出近年化学
科学领域的很多进展已经超出了纯粹的化学学科的范围，与其他学科
（如生物、物理、电子等）的交叉越来越多，“两赢”甚至“多赢”
的特征也越来越明显。
纳米技术依然是2004年化学科学的重点之一，不少科研人员致力追
求的成果得以实现。随着分析技术的进步，科研人员可以研究的对象
的尺度也越来越小，对化学反应规律的认识已经深入到分子甚至原子
层次；尤其是利用扫描探针显微技术，科研人员已经可以对单个原子
进行操作。此外，分析技术的发展也推动了纳米技术的进步。