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妙趣横生的分子艺术（科普配图.原创）沈海军文化学是一门研究物质结构、组成、变化、性质的学科。一谈到化学家， 人们立刻就会联想到“身穿白大褂、满脑子化学分子式、左手持烧杯、右手 拿试管”的形象。科学是严肃的，但也充满着乐趣。不管你信不信，一些科学家的确有着 非凡的幽默感，本文就证明了这一点。下面，我们将会向您展示一些稀奇古 怪的化学分子，让您真正领略一下分子艺术的魅力。人形分子说起人形分子，我们必须要提到一个人，那就是美国RICE大学的化学 家Tour教授。Tour教授的主要研究方向是有机化学，但2003年发表于J. Org. Chem.杂志 23 期上的一篇名为 “Synthesis of Anthropomorphic Molecules” （“人形分子的合成”）的文章却使得他名声大噪。在该文中，出现了几对 手舞足蹈、跳着拉丁舞的“男女”分子表达式。该分子式形象之生动，构思 之巧妙，压倒了论文内容的本身，让人拍案叫绝，成为整篇文章的最大亮点。事实上，Tour教授发表的人形分子属于一类被称作“纳米莆田”的化学 分子。这类分子的最大特征就是分子结构看起来酷似人的形象，这不禁会使 人们联想到格列佛游记中描写的小人国居民。纳米莆田分子是一大类人形分子，但它们的基本形式却是一种被称为 “纳米孩童”的分子构型。将“纳米孩童”分子溶于醇溶液中加热，化学反应后 常常还会得到其他不同形式的人形分子，如“纳米运动员”、“纳米王后”、 “纳米博士”、“纳米面包师”等。酸波炉#巴| m分泞诲光孩顶1<=可答说的*-漆域逐动员场岸王启谄米南士纳欢宵对肄Tour教授发表于打0电Chem.杂志上的人形分子:二元够藉诚强：将“纳米孩童”分子首于二元醇溶液中加熟,后常常还会得到“纳米运动员”炒纳米王后” /纳米博士气“纳米面包师”等人形莆田分子_除了纳米莆田分子以外，通过丰富的想象力，近来，酷似释迦牟尼佛像、 酷似嬉皮士形态的分子也被化学家相继报道。“样迦牟尼傀像”分子与“嬉皮士”分子“分子动物园”在创造宏观世界上人和动物的同时，细心的上帝似乎也没有忘记微观世 界。随着人类对物质分子结构认识的不断深入，上帝创造的构型酷似动物等 分子不断被有心的化学家相继发现，它们有的像海马，有的像青蛙，有的像 章鱼，有的像企鹅若将这些“动物”集中罗列出来，已经足以构建一个物种类繁多的“分子动物园”。些物应的分子构型酷似海马、青蛙、章鱼或企鹅蚂蚱酮是一种从不能飞的蝗虫身上提取用于自身防御的分泌物。这是科 学家们在田野里辛苦地逮蚂蚱、并惹恼它们，再从它们身上“挤奶”得到这种 物质。可能专注的科学家太累了而不想再绞尽脑汁对它系统命名，所以使用 了这个有创意的名字蚂蚱酮。不过，仔细观察蚂蚱酮分子的构型，还 真得与蝗虫的体型有几分相似。蚂蚱与蚂蚱酮分子高中化学习题上出现的有机物- “小狗烯”一道来自国内高中化学习题上提到了一种被称作“小狗烯”的有机物。 该有机物的分子形状酷似小狗，是一种具有香味的有机物。它由化学家Tim Rickard首次发现并命名。实际上，除了分子形状与狗相似外，“小狗烯” 几乎与狗没有任何联系。除了上述谈到的“海马”分子，“青蛙”分子，“章鱼”分子，“企鹅” 分子、“蚂蚱”分子、“小狗”分子以外，业已报道的还有许多其他水里游 的、地上跑的、天上飞的“分子动物”，如埋头工作的母牛、吐着舌头的毒蛇、孵化中的鹅、飞翔的小鸟、觅食的小鸡、昂头挺胸的长颈鹿等等。构型与母牛、毒蛇、鹅、小鸟、小鸡、长颈鹿体型相似的分子分形分子艺术自相似性是指每一任意小的局部的形状都与整体相同。在自然界中，许 多植物与微生物自发生长的结构都具有自相似性，如典型的自相似结构植物 -蕨类。自相似的形状，在数学上被称作分形。具有分形特性的几何图案往 往都具有较高的艺术欣赏性。现在，科学家已经可以人工制造出许多结构上具有分形特征的分子来。 这里，最典型的当属一类被称作树枝状化合物(dendrimer)的有机分子。树 枝状分子是一种具有三维结构的多枝化大分子，可以通过从中心不断向外延 展的方式进行合成。这种合成方式使人们可以在树枝状分子的不同部位进行 结构设计，因而在光电器件领域已引起了人们的广泛关注。（左）藤类植物具有自相似分形结构枝叶；（右）分形几何图案多姿多彩的树枝状化合物分子从艺术家的眼光来看，树枝状化合物分子的结构独特而又完美。有的像 徽章、有的像花簇、有的像树丛.个个骨子里透着灵气。值得一提的是，最近，国际顶尖刊物科学杂志上还报道了一种具有 分形特性的六边形分子，更有甚者，有的学者还将这种分形分子归为分子艺 术的范畴。科学杂志上报道了一种具有分形特性的六边形分 子（左）分子结构右）分子的显微镣照片。理论化学研究中的分子艺术你如果认为化学家就是整天在实验室里倒腾烧杯和试管做实验，那么， 就大错特错了。近年来，随着理论化学和计算机技术的发展，通过电脑来模 拟分子的电子分布、分子构型变化等已成为化学家研究物质特性的重要手 段。研究发现，许多计算机理论模拟的分子图像结果不但绚丽而且有趣，堪称艺术“绘画”的佳作。自然界中存在着大量的有机小分子分子。理论化学家用一种被称作量 子化学的软件对某分子进行模拟后发现，其分子的振动酷似一枝松树枝；另 一个对杯状分子的模拟结果则得到了传说中的“九龙杯”图像.分子松树枝当然，离我们现实生活中比较贴近的“物件”（分子）也可以在分子 模拟中得到，如女孩子发箍、游泳圈、花朵、麻花等等。实际生活中的分子艺术如果留心的话，你会发现，分子艺术实际上就在你身边。在某酒吧里，所有的椅子都被做成分子的造型。这种椅子的构型简约大 方，流线型曲面完全符合人体力学的设计思想。丙烷是一种石油或天然气处理后得到的可燃性气体，通常被用来作为发 动机或烧烤食品的燃料。丙烷分子的三维构型酷似可爱的小狗，因此，备受 园林艺术家钟爱。在社区草坪上，仿照这种分子的构型，园林艺术家用三个 大铜球作为丙烷中的碳分子，用八个小铜球作为氢原子，塑造出了丙烷状的 “分子狗”雕塑。为了展示强有力的肌肉，世界拳王泰森在臂膀上刺伤了毛泽东的头像， 而绰号“九纹龙”的梁山好汉史进则在身上绘制了九条腾飞的巨龙。但对于 当代的一些嬉皮士大学生而言，如果想标新立异，不妨在身上绘制DNA或 有机小分子表达式。这种纹身至少可以告诉那些四肢发达的家伙，虽然没有 你壮，但我却比你有知识。（左）背上刺有DNA分子和（右）脖子上刺有分子式纹身的音年如果你酷爱喝咖啡，就带上咖啡因分子（咖啡的主要成分）的挂件，端上 印有咖啡因分子式图案的咖啡杯子吧！（左）咖啡因分子挂件右）EU有咖啡因分子式杯子