变色龙的变色皮肤、扇贝的“望远镜”眼睛……向大自然讨教生物的奥秘

他的研究是看不见的分子，却可以开发出神奇的仪器

·本期发布人

陶凯 浙江大学机械工程学院研究员，浙江大学杭州国际科创中心未来科学研究院生物有机自组装研究室负责人、青年PI，浙江-以色列自组装功能材料联合实验室副主任

·本期发布成果

面向生物有机材料的物理气相沉积系统

遇见未来有10000种方式，其中有一种叫作“未来生活节”。昨天，在杭州（国际）未来生活节上，人们感受着科技和人文的交融，也期待着更酷炫、更美好的未来。

今年，是第七届未来生活节，也是科技成果科普发布第六度登上这个舞台，与公众共享科技之新与科学之美。本期发布人陶凯是浙江大学机械工程学院、杭州国际科创中心的研究员，主攻分子制造研究领域。

从自然界获取分子的秘密

对大多数人来说，“分子制造”这个词还有点陌生，到底什么是“分子制造”？分享一开始，陶凯先从两个我们熟悉的动物来举例。

我们都知道变色龙能根据环境的变化来改变肤色，但变色龙为什么能变色？这其实是因为变色龙利用了鸟嘌呤自组装晶体，这些晶体阵列化形成光子晶体架构，从而可以改变肤色。还有我们餐桌上的美食扇贝，不知道大家有没有观察过活的扇贝，其实扇贝拥有200多只眼睛，而且这些眼睛的构造非常复杂，堪称动物界的“天文望远镜”；而新一代韦伯太空望远镜，正是从这些小小的扇贝眼睛中找的灵感。而这之中的奥秘，其实是扇贝利用自组装阵列架构，实现了眼睛的高视距。

“自然界中的这些生物，用我们看不见的小分子，自组装形成阵列化架构，最终呈现出这些让我们惊讶的性能。”陶凯向大家介绍，分子制造就是从分子的设计出发，制备出特定形貌和性能的材料或者结构，并利用它们来设计制造我们所需的功能器件。

科学的进步离不开仪器的发展

工欲善其事，必先利其器，早在《庄子·天地》里就有对器械的记载，“吾闻之吾师，有机械者必有机事”。可以说，人类工业的崛起就伴随着机械制造的发展。如今，机械制造已经从传统的粗放式、高耗能、低精度、宏观式制造方式，发展到了精细化、低耗（全原子/分子）、高精度、微观式制造模式。

然而，目前关于分子制造的所有科学研究主要还停留在自组装层面。陶凯还有一个身份是浙江-以色列自组装功能材料联合实验室副主任，他告诉大家，以色列实验室搭建的第一代设备已经无法满足多层次和复杂阵列架构的需求；因此，他们的最新研究成果，也是在此次未来生活节上发布的，就是面向生物有机材料的物理气相沉积系统。

物理气相沉积（PVD）听着有些复杂，其实它最早在20世纪初就已经开始应用，近年来迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术。如今物理气相沉积已经开始越来越多地用于金属、陶瓷和聚合物等基材上生产薄膜和涂层，用于汽车、国防和医疗保健等领域；但传统的物理气相沉积技术只适用于非生物活性的体系，而对生物有机体系却无能为力。

面向生物有机材料的物理气相沉积技术的发展，为分子制造提供了新的可能性。利用该技术制造出的生物有机阵列，科学家们可以道法自然进行仿生制造，开发出更加高性能的功能器件。这不仅将推动科学技术的进步，还将为人类社会带来更加便捷、智能和可持续的生活方式。

在发布的尾声，陶凯用诺奖举了个例子：自1901年首次颁发诺贝尔奖以来，从伦琴“X射线的发现和研究”开始，因为仪器设备获奖的超过23届，利用先进仪器获奖的超过25届。

正如这期发布的主题一样——欲善其事，先利其“器”。相信随着更环保、更清洁的生物有机材料的物理气相沉积系统的出现，未来更大的创新空间在等着我们。而这些饱含科研人员心血的先进器械，会为我们开启一个充满希望和惊喜的全新时代。

ABOUT.科技成果科普发布

作为全国样本、浙江创新，由浙江省科协和都市快报联手打造的“科技成果科普发布”已经举办了五年，持续关注前沿科技，打造了“国家级—省级—市级—（区）县级”四级联动、协同发展、社会科普资源互通共享的新局面。每期活动都会请到深耕一线的科学家来讲述最前沿的科技成果和成果背后的科学故事。