https://frosthead.com

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii przyznawana za duży postęp w ultra-małych maszynach

Dziś rano trzej pionierzy w dziedzinie chemii - Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart i Bernard L. Feringa - zostali nagrodzeni Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za pracę nad maszynami molekularnymi. Te małe urządzenia zamiast żelaza i stali wykorzystują składniki molekularne, obracając się i pompując podobnie jak korby i tłoki naturalnej wielkości. Niewidoczne gołym okiem, nanomaszyny mogą ostatecznie zostać wykorzystane w nowych materiałach, czujnikach, a nawet w ukierunkowanym dostarczaniu leków.

powiązana zawartość

  • Co trzeba zrobić, aby zdobyć nagrodę Nobla? Czterech zwycięzców własnymi słowami

Trio wniosło ogromny wkład w molekularny zestaw narzędzi, który jest zaledwie początkiem dla tych gadżetów w nanoskali. „Czuję się trochę jak bracia Wright, którzy latali 100 lat temu po raz pierwszy, a ludzie mówili, dlaczego potrzebujemy maszyny latającej?” Feringa powiedziała komitetowi Nobla podczas rozmowy telefonicznej, donosi Nicola Davis i Ian Sample w The Guardian. „A teraz mamy Boeinga 747 i Airbusa”.

Istnieje już wiele materiałów, które można wytwarzać chemicznie. Ale teraz, po dodaniu tych drobnych ruchów, „nie ma nieskończonej możliwości”, mówi. „Otwiera zupełnie nowy świat nanomaszyn”.

W 1983 r. Jean-Pierre Sauvage i jego francuska grupa badawcza dokonali pierwszego postępu w tworzeniu drobnych urządzeń, pokonując wyzwanie, które zaskoczyło wielu przed nim. Korzystając z jonu miedzi, on i jego zespół przyciągnęli dwie cząsteczki w kształcie półksiężyca, blokując je razem wokół pierścienia, aby utworzyć tak zwane wiązanie mechaniczne, tworząc coś, co wygląda jak ogniwo w łańcuchu molekularnym, zgodnie z informacją prasową.

Kolejny wielki przełom nastąpił w 1991 roku, kiedy Stoddart stworzył oś o rozmiarze nano, używając pierścienia molekularnego wolnego od ujemnie naładowanych elektronów i pręta bogatego w elektrony. Kiedy obaj spotkali się w roztworze, przyciągnęli się nawzajem, a pręt prześlizgnął się przez pierścień jak oś. Dodatek ciepła wywołał ruch. Przez lata Stoddart nawet włączył ten drobny ruch do mikroukładu komputerowego.

Znaczący wkład Feringi w tę dziedzinę przyniósł w 1999 r., Kiedy on i jego zespół opracowali pierwszy silnik molekularny. Wirujące ruchy cząsteczek są zazwyczaj losowe, ale Feringa był w stanie zaprojektować cząsteczkę, która wiruje w jednym kontrolowanym kierunku. Dodał te molekularne „koła” do karbonowego podwozia, aby stworzyć molekularny samochód, który czerpie energię z impulsów światła.

Naukowcy uważają, że nanomaszyny mogą zrewolucjonizować informatykę, opiekę zdrowotną i materiałoznawstwo. Pewnego dnia nanomaszyny mogą działać jak małe roboty molekularne, naprawiające narządy lub sprzątające środowisko.

Mogli nawet zrewolucjonizować miasta, mówi Hannah Devlin z The Guardian, Mark Miodownik, profesor materiałów i społeczeństwa na University College London. „Jeśli chcesz infrastruktury, która troszczy się o siebie - i myślę, że tak - jestem prawie pewien, że będziemy zmierzać w kierunku systemów samoleczenia” - mówi. „Będziemy mieć rury z tworzywa sztucznego, które same się naprawią, lub most, który po pęknięciu ma te maszyny, które odbudowują most w skali mikroskopowej. To dopiero początek. Potencjał jest naprawdę ogromny”.

Naukowcy robią już duże kroki w kierunku wykorzystania maszyn molekularnych, informuje Sarah Kaplan z The Washington Post . W ubiegłym roku badacze w Niemczech wykorzystali maszyny molekularne do zbudowania związku przeciwnowotworowego, który jest wyłączany i włączany światłem. Pozwala to lekarzom celować w dotknięte obszary bez uszkadzania zdrowej tkanki. Inna grupa stworzyła molekularnego „robota” zdolnego do łączenia ze sobą aminokwasów jak małe ruchome ramię.

Ale technologia jest wciąż w powijakach i jest jeszcze wiele do zrobienia. Według Nobelprize.org „silnik molekularny jest na tym samym etapie, co silnik elektryczny w latach 30. XIX wieku, kiedy naukowcy pokazali różne obracające się korby i koła, nieświadomi, że doprowadzą one do pociągów elektrycznych, pralek, wentylatorów i robotów spożywczych”.

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii przyznawana za duży postęp w ultra-małych maszynach