Новостная лента

Нобель по химии за наномашины

08.10.2015

Жан-Пьер Соваж, Фрэзер Стоддарт и Бернард Ферінґа разделят нынешнюю Нобелевскую премию по химии. Высокую награду ученые получили «за создание и синтез молекулярных машин».

 

Нобелевские лауреаты по химии 2016 г. (слева направо): Фрэзер Стоддарт, Бернард Ферінґа, Жан-Пьер Соваж.

 

Жан-Пьер Соваж из Страсбургского университета (Франция), Фрэзер Стоддарт, американец шотландского происхождения из Северо-Западного университета в Эванстоне (Иллинойс), и Бернард Ферінґа с Ґронінґенського университета (Нидерланды) разделят премию за исследования 1980-1990-х годов, в которых они впервые попытались мініатюризувати моторы.

 

Трое ученых научились создавать узлы, лодочки, роторы, цепи, насосы, оси, выключатели, средства хранения данных и даже наноавтомобілі. Все это величиной с молекулу. Наномашины еще ждут своего применения, но эксперты прогнозируют, что оно будет чрезвычайно широк – от средств транспортировки лекарств к компьютерной памяти.

 

«Это, конечно, лишь первые шаги в этом направлении, но когда вы уже имеете двигатель и знаете, как им управлять, то уже можете думать на всеми возможными функциями», – сказал Ферінґа в интервью Нобелевскому комитету. По его мнению, молекулярные машины можно будет использовать в качестве миниатюрных роботов, которые будут доставлять лекарства в организме прямо в раковые клетки. Или, например, как элементы «умных материалов», способных адаптироваться или изменяться в ответ на внешние сигналы.

 

Созданием наномашин и изучением их свойств сегодня в мире занимаются всего несколько лабораторий, – утверждает Дин Астум’ян, исследователь теории молекулярных машин из Университета штата Мэн. Но, по его мнению, отрасль получит толчок от премии, а «признание со стороны Нобелевского комитета позволит привлечь в нее лучших молодых умов». По его словам, наномашины найдут свое практическое применение в течение ближайших 25 лет.

 

В 1983 г. исследователи под руководством Соважа создали связанные между собой цепи и кольца из молекул, так называемые катени. Это был первый шаг в направлении создания связанных молекулярных частей, необходимых для молекулярного мотора. Таким образом, группа Соважа продемонстрировала, как эффективно сочетать между собой молекулы, причем механически, а не химически.

 

В 1991 г. Стоддард создал молекулярный челнок – кольцеобразную молекулу, нанизанную на ось, называемую ротаксаном. Кольцо могло двигаться вдоль оси, на краях которой поместили замыкатели. Ученый также открыл способ, как контролировать этот процесс, используя изменения в кислотности, освещении и температуре среды.

 

С тех пор команда Стоддарда использовала аналогичные ротаксани для того, чтобы создать молекулярный «лифт», способный подниматься над поверхностью (менее чем на нанометр), а также искусственный «мускул», в котором ротаксан мог сгибать очень тонкую пленку. Кроме того, исследователи использовали миллионы ротаксанов для создания устройства хранения данных, в котором они переключались между «1» и «0».

 

В 1999 г. Ферінґа впервые спроетував синтетический молекулярный двигатель – единственную молекулу с элементами лопастей, связанных углеродными двойными связями. Под воздействием света связи разрушались и могли вращаться лопасти. Он также продемонстрировал, что такие наноразмерные двигатели могут иметь и макроскопический эффект, перемещая помещен сверху стеклянный прут. Однако самый интересный проект Ферінґи – созданный по этому принципу четырехколесный наноавтомобиль.

 

Исследования нынешних нобелевских лауреатов, а также других ученых, которые изучают нанороботов, имеют и важный теоретический смысл и поглиблють наше понимание природы. Ведь они демонстрируют, что молекулярные машины, которые приводят в движение химические реакции и биологические, и искусственные – действуют на основе одинаковых принципов: они проводят селективный отбор покачиваний броуновского движения, а не просто «толкаются» ими.

 

Когда под чэс пресс-конференции по случаю присуждения премии репортеры спросили Бернарда Феррінґу о практическом применении его творений, он сравнил их с изобретением братьев Райт: «Более ста лет назад люди спрашивали “Зачем нам летающие машины?”. Сегодня у нас есть и “Боинг-747” и “Аэробус”. Я такого же мнения о наномотори. Их возможности безграничны».

 

 

Richard Van Noorden & Davide Castelvecchi

World’s tiniest machines win chemistry Nobel

Nature, 5/10/2016

Отреферировал Евгений Ланюк

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика