Новости

Нобелевскую премию по химии вручили за самые маленькие механизмы в мире и наномашины

Нобелевская неделя продолжается. Сегодня стали известны имена лауреатов Нобелевской премии по химии: Жан-Пьер Саваж из Франции (Jean-Pierre Sauvage), сэр Джеймс Фрейзер Стоддарт из Шотландии и Бернард Феринга из Нидерландов.
Нобелевская премия по химии 2016 года присуждена троим учёным за "проектирование и синтез молекулярных механизмов". На сайте Нобелевского комитета сказано, что эти исследователи первыми разработали самые маленькие механизмы в мире — молекулы с контролируемыми движениями, которые могут выполнять различные задачи при подаче энергии.
Миниатюризация технологий привела к настоящей революции. Нобелевские лауреаты по химии 2016 года уменьшили механизмы настолько, что вывели химию на абсолютно новый уровень.
Первый шаг на пути к молекулярному механизму был сделан Саважем в 1983 году, когда он успешно соединил две петлеобразные молекулы вместе для образования химического соединения, которое впоследствии назвали катенаном. Поясним, что катенаны – это класс веществ, состоящих из двух или более петлеобразных молекул, сцепленных механической связью (в отличие от химической). Как правило, молекулы связаны между собой сильными ковалентными связями, в которых атомы делят электроны, но в этой цепочке (катенан) они были соединены относительно свободной механической связью.

Любой механизм, способный выполнить какое-либо задание, должен состоять из частей, которые могут двигаться относительно друг друга. Два сцепленных кольца полностью соответствовали этому требованию.
Второй шаг в этом направлении был предпринят Стоддартом в 1991 году, когда он разработал ротаксан. Этот класс соединений включает в себя молекулу гантелевидной формы и кольцеобразную молекулу, "надетую" на неё.
Учёный нанизывал молекулярное кольцо на тонкую молекулярную ось и впервые продемонстрировал, что кольцо в этом случае способно двигаться вдоль оси. Отмечается, что среди разработок учёного на основе ротаксана – молекулярный лифт, первая "молекулярная мышца" и компьютерные чипы на основе молекул.

Феринга – третий сегодняшний лауреат Нобелевской премии по химии – стал первым человеком, который разработал молекулярный двигатель, или мотор (molecular motor). В 1999 году он создал молекулярную лопасть для несущего винта, постоянно вращающуюся в одном направлении.
Впоследствии используя молекулярный мотор, он вращал стеклянный цилиндр, который был в десять тысяч раз больше, чем сам микроскопический двигатель. Учёный также создал первую двигающуюся наномашину.

 
С точки зрения развития молекулярные двигатели сейчас находятся на той же стадии, что и электрический двигатель в 1830-х годах. Тогда учёные продемонстрировали различные вращающиеся рукоятки и колеса и ещё не знали, что разработки приведут к появлению электропоездов, стиральных машин, вентиляторов и кухонных комбайнов. Одним словом, всего того без чего современное общество представить себе невозможно.

Молекулярные механизмы, вероятнее всего, в будущем будут использованы при разработке новых "умных" материалов, датчиков или систем хранения энергии. Также учёные давно мечтают о создании микроскопических роботов, которые, к примеру, будут запущены в сосуды человека для поиска раковой опухоли на той стадии, когда пациента ещё можно будет от неё излечить. Сегодня наши читатели знают о таких удивительных разработках, как молекулярный поезд, который передвигается по рельсам из ДНК, и полностью искусственном молекулярном насосе.
Добавим, что Нобелевская премия 2015 года по химии присуждена шведу Томасу Линдалю, американцу Полу Модричу и турецкому генетику Азизу Санкару за открытие молекулярного механизма репарации, с помощью которого клетки ремонтируют повреждённую ДНК и сохраняют генетическую информацию.
Напомним, что с понедельника началась Нобелевская неделя, тогда же объявили лауреата премии по физиологии и медицине: им стал японский учёный Ёсинори Осуми. День спустя стали известны Нобелевские лауреаты по физике: награждены будут сразу трое учёных, открывшие дверь в неизведанный мир.
Сама же церемония награждения состоится 10 декабря – в день кончины основателя Нобелевской премии, шведского предпринимателя и изобретателя Альфреда Нобеля.
Читайте также
НАСА нашло на Луне воду из российского исследования
НАСА нашло на Луне воду из российского исследования
Десять лет назад российский ученый заявил, что на Луне есть вода. НАСА подтвердило.
С вероятностью 50% наш мир — симуляция
С вероятностью 50% наш мир — симуляция
Нас могли выдумать, чтобы посмотреть, как это работает.
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.