妙趣横生的分子艺术

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，人们脑中立刻就会出现“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，但也充满者乐趣。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，那就是美国莱兹大学的化学家托尼教授。托尼教授的主要研究方向是有机化学，2003年发表于《有机化学》杂志23期上的一篇名为“synthesis of Anthropomorphic Molecules”(“人形分子的合成”)的文章使得他名声大噪。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，压倒了论文本身，让人拍案叫绝，成为整篇文章的最大亮点。

　　事实上，托尼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，如图2所示。

　　

　　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发现。

　　

　　“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的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，已经足以构建一个种类繁多的“分子动物园”(图3)。

　　

　　蚂蚱酮是一种从不能飞的蝗虫身上提取出来用于其自身防御的分泌物。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”得到的物质。可能专注的科学家太累了而不想再绞尽脑汁对它进行系统命名，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，还真的与蝗虫的体型有几分相似。

　　一道来自国内高中的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。它由化学家蒂姆·理查德首次发现并命名。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。

　　

　　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引起了人们的广泛关注。

　　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。

　　

　　理论化学研究中的分子艺术

　　

　　你如果认为化学家就该整天在实验室里倒腾烧杯和试管做实验，那就大错特错了。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。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……

　　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，如女孩子的发箍、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。

　　在一些酒吧里，所有的椅子都被做成分子的造型。

　　为了展示强有力的肌肉，世界拳王泰森在臂膀上刺上了毛泽东的头像，而绰号“九纹龙”的梁山好汉史进则在身上绘制了九条巨龙。但对于当代的一些年轻人而言，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。