Premiul Nobel pentru Chimie este acordat inventatorilor nanomașinilor. Trei oameni de știință au primit Premiul Nobel pentru Chimie pentru crearea de mașini moleculare Laureat al Premiului Nobel pentru Chimie

Ceremonia anuală de anunțare a laureaților a avut loc la Stockholm Premiul Nobel pentru Chimie.

Pe 5 octombrie 2016, au fost anunțate numele câștigătorilor Premiului Nobel pentru Chimie pentru 2016. Au devenit francezi Jean-Pierre Souvage(Jean-Pierre Sauvage), american de origine scoțiană James Fraser Stoddart(Fraser Stoddart) și olandez Bernard Feringa(Bernard Feringa).

Formularea premiului: „ Pentru proiectarea și sinteza mașinilor moleculare«.

Mașinile moleculare sunt dispozitive care manipulează atomi și molecule unice. Le pot transfera dintr-un loc în altul, le pot apropia, astfel încât să se formeze o legătură chimică între ele, sau le pot desprinde astfel încât legătura chimică să se rupă. Dimensiunea unei mașini moleculare nu poate fi prea mare. Este de obicei de ordinul mai multor nanometri.

Printre promițători domenii de aplicare Astfel de mașini sunt utilizate pentru chirurgia moleculară, livrarea direcționată a medicamentelor (de exemplu, adânc într-o tumoare canceroasă, unde medicamentele convenționale aproape nu penetrează), corectarea funcțiilor biochimice dezordonate ale corpului.

După cum se afirmă într-un comunicat de presă al Academiei Regale de Științe Suedeză, primul pas către o mașină moleculară, Prof. Jean-Pierre Sauvage a făcut-o în 1983, când a legat cu succes două molecule în formă de inel pentru a forma un lanț cunoscut sub numele de catenan. Moleculele sunt în mod normal ținute împreună prin legături covalente puternice în care atomii împart electroni, dar în acest lanț sunt uniți printr-o legătură mecanică mai slabă. Pentru ca o mașină să îndeplinească o sarcină, aceasta trebuie să fie compusă din părți care se pot mișca unele față de altele. Două inele conectate îndeplinesc pe deplin această cerință.

Al doilea pas a fost făcut Fraser Stoddartîn 1991 când a dezvoltat rotaxanul (un tip de structură moleculară). El a introdus un inel molecular într-o axă moleculară subțire și a arătat că acest inel se poate mișca de-a lungul axei. Rotaxanii stau la baza unor astfel de evoluții precum elevatorul molecular, mușchiul molecular și cipul computerizat bazat pe molecule.

A Bernard Feringa a fost prima persoană care a dezvoltat un motor molecular. În 1999, a obținut o lamă de rotor moleculară care se rotește constant într-o direcție. Folosind motoare moleculare, el a rotit un cilindru de sticlă care era de 10 mii de ori mai mare decât motorul, iar omul de știință a dezvoltat și un nanocar.

Laureații din 2016 vor împărți în mod egal între ei partea în numerar a premiului în valoare de 8 milioane de coroane suedeze (aproximativ 933,6 mii USD).

Primul Premiu Nobel pentru Chimie primit în 1901 Jacob Hendrik van't Hoff recunoscând importanța enormă a descoperirii legilor dinamicii chimice și ale presiunii osmotice în soluții. De atunci și până în 2015, 172 de persoane au devenit laureații săi, dintre care 4 femei.
Cel mai adesea, Premiul Nobel pentru Chimie a fost acordat pentru munca în domeniu biochimie(de 50 de ori), Chimie organica(de 43 de ori) și Chimie Fizica(de 38 de ori).
Premiul Nobel pentru Chimie 2015 a primit un suedez Thomas Lindahl, americanul Paul Modrich și nativul turc Aziz Sancar „pentru studii mecanice ale reparării ADN-ului”, arătând la nivel molecular modul în care celulele repară ADN-ul deteriorat și păstrează informațiile genetice.

Câștigătorii Premiului Nobel pentru Chimie 2016 au fost anunțați astăzi. „Pentru proiectarea și sinteza mașinilor moleculare” trei chimiști vor primi un total de 58 de milioane de ruble - Jean-Pierre Sauvage (Franța), Sir Fraser Stoddart (SUA) și Bernard Feringa (Olanda). Viața vorbește despre ce sunt mașinile moleculare și de ce creația lor merită un premiu științific atât de prestigios.

Ce este o mașină în înțelegerea cea mai generală a acestui termen? Acesta este un dispozitiv adaptat pentru anumite operațiuni, capabil să le efectueze „în schimb” pentru combustibil. Mașina poate roti, ridica sau coborî orice obiect și poate chiar acționa ca o pompă.

Dar cât de mică poate fi o astfel de mașină? De exemplu, unele părți ale mecanismelor ceasului arată foarte mici - ar putea fi ceva mai mic? Da cu siguranta. Metodele fizice fac posibilă tăierea unui angrenaj cu un diametru de câteva sute de atomi. Acesta este de sute de mii de ori mai mic decât un milimetru familiar de conducătorii școlii. În 1984, laureatul Nobel Richard Feynman i-a întrebat pe fizicieni cât de mic ar putea fi un mecanism cu părți mobile.

Feynman s-a inspirat din exemple din natură: flagelii bacteriilor, care permit acestor organisme minuscule să se miște, se rotesc datorită unui complex format din mai multe molecule de proteine. Dar poate o persoană să creeze așa ceva?

Mașinile moleculare, constând probabil dintr-o singură moleculă, par a fi ceva din science fiction. De fapt, abia recent am învățat să manipulăm atomii (un celebru experiment IBM a avut loc în 1989) și să lucrăm cu molecule simple, staționare. Pentru a face acest lucru, fizicienii creează instalații uriașe și depun eforturi incredibile. Cu toate acestea, chimiștii au găsit o modalitate de a crea chintilioane de astfel de dispozitive simultan. El a fost cel care a devenit subiectul Premiului Nobel 2016.

Principala problemă în crearea unei mașini care constă dintr-o singură moleculă este legătura chimică. Este ceea ce leagă toți atomii unei molecule împreună care o împiedică să aibă părți în mișcare. Pentru a rezolva această contradicție, chimiștii au „inventat” tip nou conexiuni - mecanice.

Cum arată moleculele legate mecanic? Să ne imaginăm o moleculă mare, ai cărei atomi sunt aranjați într-un inel. Dacă trecem un alt lanț de atomi prin el și, de asemenea, îl închidem într-un inel, vom obține o particulă care nu poate fi împărțită în două inele fără a rupe legăturile chimice. Se pare că din punct de vedere chimic, aceste inele sunt conectate, dar nu există o legătură chimică reală între ele. Apropo, această construcție se numea catenan, din latină catena- lanț. Numele reflectă faptul că astfel de molecule sunt ca niște verigi dintr-un lanț conectate între ele.

Laureatul din Franța, Jean-Pierre Sauvage, a primit premiul în mare parte pentru munca sa inovatoare privind metodele de sinteză a catenanelor. În 1983, un om de știință și-a dat seama cum astfel de molecule ar putea fi produse în mod intenționat. Nu a fost primul care a sintetizat catenan, dar metoda de sinteză a șablonului pe care a propus-o este încă folosită în lucrările moderne.

Există o altă clasă de compuși înrudiți mecanic numiți rotaxani. Moleculele unor astfel de compuși constau dintr-un inel prin care este trecut un lanț de atomi. La capetele acestui lanț, chimiștii plasează „dopi” speciale care împiedică alunecarea inelului de pe lanț. Ele au fost ocupate de un alt laureat al premiului Nobel anul acesta, Sir James Fraser Stoddart. Apropo, Stoddart, născut în Scoția, deține titlul de Knight Bachelor. El a fost numit cavaler de însăși Regina Elisabeta a II-a pentru munca sa asupra sintezei organice. Totuși, Stoddart lucrează acum în SUA, la Universitatea Northwestern.

În aceste clase de compuși, fragmentele individuale se pot mișca liber unul față de celălalt. Inelele de catenane se pot roti liber unul față de celălalt, iar inelul de pe rotaxan poate aluneca de-a lungul lanțului. Acest lucru îi face candidați buni pentru mașinile moleculare de care Feynman a devenit interesat. Cu toate acestea, pentru ca aceste structuri să poată fi numite așa, este necesar să se obțină încă un lucru din ele - controlabilitatea.

În special pentru aceasta, chimiștii au folosit ideile de bază ale electrostaticei: dacă faceți unul dintre inele încărcate, iar pe al doilea inel (sau lanț) plasați fragmente care își pot schimba încărcătura sub influența influențelor externe, atunci puteți face inelul. respingeți dintr-o zonă a inelului (sau lanțului) și mutați-vă în alta. În primele experimente, oamenii de știință au învățat să forțeze mașinile moleculare să efectueze astfel de operațiuni folosind influențe chimice. Următorul pas a fost utilizarea luminii, a impulsurilor electrice și chiar a căldurii în aceleași scopuri - aceste metode de transfer a „combustibilului” au făcut posibilă accelerarea funcționării mașinilor.

Mențiune specială merită lucrarea celui de-al treilea laureat, Bernard Feringa. Chimistul olandez a reușit să se descurce fără molecule legate mecanic. În schimb, omul de știință a găsit o modalitate de a face moleculele unui compus care conține legături chimice tradiționale să se rotească. În 1999, Feringa a demonstrat o moleculă care arăta ca două lame conectate între ele. Fiecare dintre aceste lame a încercat să se împingă una de cealaltă, iar forma lor asimetrică făcea avantajoasă să se rotească într-o singură direcție, ca și cum ar fi un clichet pe „axa” dintre aceste lame.

Pentru ca molecula să funcționeze ca un rotor, a fost suficient să strălucească pur și simplu lumină ultravioletă asupra ei. Lamele au început să se rotească unele față de altele într-o direcție strict specificată. Mai târziu, chimiștii chiar și-au atașat astfel de molecule de rotor la o particulă uriașă (în comparație cu rotorul însuși) și astfel l-au făcut să se rotească. Apropo, viteza de rotație a unui rotor liber poate atinge zeci de milioane de rotații pe secundă.

Cu acestea trei protozoare molecule, chimiștii au fost capabili să creeze o gamă întreagă de mașini moleculare diverse. Unul dintre cele mai frumoase exemple este „mușchiul” molecular, care este un hibrid ciudat de catenan și rotaxan. Când este expus la substanțe chimice (adăugând săruri de cupru), „mușchiul” se contractă cu doi nanometri.

O altă variantă a unei mașini moleculare este un „lift” sau lift. A fost introdus în 2004 de către grupul lui Stoddart pe baza de rotaxani. Dispozitivul permite ca suportul molecular să fie ridicat și coborât cu 0,7 nanometri, producând o forță „perceptibilă” de 10 picopascali.

În 2011, Feringa a arătat conceptul unei „mașini” moleculare cu patru rotoare, capabilă să conducă sub influența impulsurilor electrice. „Nanomașina” nu numai că a fost construită, dar și funcționalitatea ei a fost confirmată: fiecare revoluție a rotoarelor a schimbat ușor poziția moleculei în spațiu.

Deși aceste dispozitive par interesante, este necesar să ne amintim că una dintre cerințele Nobel pentru laureații a fost importanța descoperirilor pentru știință și umanitate. Parțial la întrebarea „de ce este nevoie de acest lucru?” a răspuns Bernard Feringa când a fost informat despre premiu. Potrivit chimistului, având astfel de mașini moleculare controlate, devine posibil să se creeze nanoroboți medicali. „Imaginați-vă roboți minusculi pe care medicii viitorului i-ar putea introduce în vene și le-ar putea direcționa să caute celule canceroase.” Omul de știință a remarcat că a simțit același lucru pe care probabil l-au simțit frații Wright după primul lor zbor, când oamenii i-au întrebat de ce ar putea fi nevoie de mașini zburătoare.

Laureații Premiului Nobel pentru Chimie: Jean-Pierre Sauvage, Bernard Feringa și Fraser Stoddart

Anunțul laureaților Premiului Nobel pentru Chimie

Moscova. 5 octombrie. site web - Premiul Nobel pentru Chimie în 2016 a fost acordat lui Jean-Pierre Sauvage, Bernard Feringa și Fraser Stoddart cu formularea „pentru proiectarea și sinteza mașinilor moleculare”.

Sauvage este un chimist francez specializat în chimie supramoleculară. Acesta este domeniul chimiei care studiază structurile supramoleculare - ansambluri formate din două sau mai multe molecule ținute împreună prin interacțiuni intermoleculare. Sauvage a devenit primul chimist care a sintetizat un compus din clasa catenanelor. Moleculele acestor substanțe constau din două inele legate între ele; Acest tip de conexiune se numește topologic, clarifică situl N+1.

Ilustrarea unei structuri de buclă moleculară care se întinde și se contractă

Fraser Stoddart, un om de știință scoțian care lucrează acum în SUA, a extins lista de compuși cu legături „non-chimice” similare prin sintetizarea rotaxanului. Moleculele de rotaxan constau dintr-un lanț lung pe care este atașat slab un inel. Datorită celor două structuri mari de la capetele lanțului, inelul nu poate „cădea” din el.

Un transfer molecular creat de Stoddart care se poate mișca sub control de-a lungul axei

Bernard Feringa, specialist în domeniul nanotehnologiei moleculare și al catalizei omogene, a devenit primul chimist care a dezvoltat și sintetizat un motor molecular - o moleculă care, sub influența luminii, a suferit modificări structurale și a început să se rotească ca lama unei mori de vânt într-un direcție strict specificată. În 1999, folosind motoare moleculare, un om de știință a reușit să facă un cilindru de sticlă de 10 mii de ori mai mare decât dimensiunea motoarelor să se rotească.

Un exemplu de mașină moleculară cu patru „roți”

În 2015, câștigătorii Premiului Nobel la aceeași categorie au fost suedezul Thomas Lindahl, care lucrează în Marea Britanie, și americanul Paul Modrich și savantul de origine turcă Aziz Sancar, care efectuează cercetări în Statele Unite. Premiul le-a fost acordat pentru cercetarea lor asupra mecanismelor de reparare a ADN-ului - o funcție specială a celulelor care constă în capacitatea de a corecta daune chimice și rupturi ale moleculelor de ADN care apar în timpul biosintezei normale sau ca urmare a expunerii la substanțe fizice sau chimice. agenţi.

Premiul Nobel pentru Chimie în 2014 a fost acordat americanilor Eric Betzig și William Moner și germanului Stefan Hell pentru contribuțiile lor la dezvoltarea microscopiei cu fluorescență de super-rezoluție.

La începutul acestei săptămâni, câștigătorii Premiului Nobel pentru Medicină (primit de omul de știință japonez Yoshinori Ohsumi) și ai Premiului Nobel pentru Fizică (câștigătorii au fost David Thoules, Duncan Haldane și Michael Kosterlitz pentru munca lor în tranzițiile de fază topologică și fazele topologice ale materiei). ) a devenit cunoscut.

Singurul laureat rus al Nobel pentru chimie de până acum a fost Nikolai Semenov (1896-1986) în 1956, împreună cu englezul Cyril Hinshelwood, pentru cercetările sale asupra mecanismului reacțiilor chimice.

Următorul câștigător al Premiului Nobel pentru Pace va fi anunțat vineri, 7 octombrie.

Laureații Premiului Nobel în 2016 vor primi 8 milioane de coroane suedeze (aproximativ 931 de mii de dolari). Ceremonia de decernare a premiilor va avea loc în mod tradițional la Stockholm pe 10 decembrie, ziua morții fondatorului Premiilor Nobel, antreprenorul și inventatorul suedez Alfred Nobel (1833-1896).

remarcat

Laureații: francezul Jean-Pierre Sauvage de la Universitatea din Strasbourg, nativ scoțian Sir J. Fraser Stoddart de la Universitatea Northwestern (Illinois, SUA) și Bernard L. Feringa . Feringa) de la Universitatea din Groningen (Olanda).

sursa: pbs.twimg.com

Formularea premiului este: „pentru proiectarea și sinteza mașinilor moleculare”. Laureații din acest an au contribuit la miniaturizarea tehnologiei care ar putea fi revoluționară. Sauvage, Stoddart și Feringa nu numai că au miniaturizat mașinile, ci au dat și chimiei o nouă dimensiune.

Oamenii de știință au creat mecanisme moleculare care pot face mișcări direcționate și, prin urmare, acționează ca niște mașini reale. Ele pot fi utilizate în principal în diverși senzori, precum și în medicină.

Potrivit unui comunicat de presă al Academiei Regale de Științe Suedeză, profesorul Jean-Pierre Sauvage a făcut primul pas către o mașină moleculară în 1983, când a legat cu succes două molecule în formă de inel pentru a forma un lanț cunoscut sub numele de catenan. Moleculele sunt în mod normal ținute împreună prin legături covalente puternice în care atomii împart electroni, dar în acest lanț sunt uniți printr-o legătură mecanică mai slabă. Pentru ca o mașină să îndeplinească o sarcină, aceasta trebuie să fie compusă din părți care se pot mișca unele față de altele. Două inele conectate îndeplinesc pe deplin această cerință.

Al doilea pas a fost făcut de Fraser Stoddart în 1991 când a dezvoltat rotaxanul (un tip de structură moleculară). El a introdus un inel molecular într-o axă moleculară subțire și a arătat că acest inel se poate mișca de-a lungul axei. Rotaxanii stau la baza unor astfel de evoluții precum elevatorul molecular, mușchiul molecular și cipul computerizat bazat pe molecule.

Iar Bernard Feringa a fost prima persoană care a dezvoltat un motor molecular. În 1999, a obținut o lamă de rotor moleculară care se rotește constant într-o direcție. Folosind motoare moleculare, el a rotit un cilindru de sticlă care era de 10 mii de ori mai mare decât motorul, iar omul de știință a dezvoltat și un nanocar.

Interesant este că laureații din 2016 nu au „strălucit” în mod deosebit în diversele liste de favorite care apar în fiecare an în ajunul „Săptămânii Nobel”.

Printre cei cărora mass-media le-a prezis un premiu în chimie în acest an se numără, de exemplu, George M. Church și Feng Zhang (ambele care lucrează în SUA) pentru utilizarea editării genomului CRISPR-cas9 în celulele umane și de șoarece.

De asemenea, pe lista favoriților a fost și savantul din Hong Kong Dennis Lo (Dennis Lo Yukming) pentru descoperirea ADN-ului fetal fără celule în plasma continentală, care a revoluționat testarea prenatală non-invazivă.

Au fost menționate și numele oamenilor de știință japonezi - Hiroshi Maeda și Yasuhiro Matsamura (pentru descoperirea efectului creșterii permeabilității și reținerii medicamentelor macromoleculare, care este o descoperire cheie pentru tratamentul cancerului).

În unele surse se putea găsi numele chimistului Alexander Spokoiny, care s-a născut la Moscova, dar după ce familia sa s-a mutat în America, a trăit și a lucrat în SUA. El este numit „steaua în devenire a chimiei”. Apropo, singurul laureat al Premiului Nobel sovietic pentru chimie a fost academicianul Nikolai Semenov în 1956 - pentru dezvoltarea teoriei reacțiilor în lanț. Majoritatea beneficiarilor acestui premiu sunt oameni de știință din Statele Unite. Oamenii de știință germani sunt pe locul doi, oamenii de știință britanici pe locul trei.

Premiul pentru Chimie poate fi numit „cel mai Nobel dintre Nobel”. La urma urmei, omul care a fondat acest premiu, Alfred Nobel, a fost tocmai un chimist, iar în Tabelul Periodic elemente chimice alături de mendeleviu este nobeliu.

Decizia de a acorda acest premiu este luată de Academia Regală Suedeză de Științe. Din 1901 (pe atunci primul beneficiar în domeniul chimiei a fost olandezul Jacob Hendrik van't Hoff) până în 2015, Premiul Nobel pentru Chimie a fost acordat de 107 ori. Spre deosebire de premii similare din domeniul fizicii sau medicinei, a fost acordat mai des unui singur laureat (în 63 de cazuri), mai degrabă decât mai multor deodată. Cu toate acestea, doar patru femei au devenit laureate la chimie - printre ele Marie Curie, care a primit și Premiul Nobel pentru Fizică, și fiica ei Irene Joliot-Curie. Singura persoană care a primit de două ori un Nobel chimic a fost Frederick Sanger (1958 și 1980).

Cel mai tânăr laureat a fost Frédéric Joliot, în vârstă de 35 de ani, care a primit premiul în 1935. Iar cel mai în vârstă a fost John B. Fenn, căruia i s-a acordat Premiul Nobel la vârsta de 85 de ani.

Anul trecut laureatii Nobel la chimie au fost Thomas Lindahl (Marea Britanie) și doi oameni de știință din SUA – Paul Modrich și Aziz Sanchar (nativ din Turcia). Premiul le-a fost acordat pentru „studii mecanice ale reparării ADN-ului”.

Câștigătorii Premiului Nobel pentru Chimie 2016 au fost Jean-Pierre Sauvage de la Universitatea din Strasbourg (Franța), Fraser Stoddart de la Universitatea Northwestern (SUA) și Bernard Feringa de la Universitatea din Groningen (Olanda). Premiul prestigios a fost acordat „pentru proiectarea și sinteza mașinilor moleculare” - molecule individuale sau complexe moleculare care pot efectua anumite mișcări atunci când sunt furnizate cu energie din exterior. Dezvoltarea în continuare a acestui domeniu promite descoperiri în multe domenii ale științei și medicinei.

Comitetul Nobel onorează în mod regulat lucrările care, pe lângă valoarea științifică, au o oarecare poftă suplimentară. De exemplu, în descoperirea grafenului de către Geim și Novoselov (vezi Premiul Nobel pentru Fizică - 2010, „Elemente”, 10/11/2010), pe lângă descoperirea în sine și utilizarea sa pentru observarea efectului Hall cuantic la temperatura camerei , au fost detalii tehnice remarcabile: decojirea straturilor de grafit cu bandă simplă. Shekhtman, care a descoperit cvasicristale, a avut o istorie de confruntare științifică cu un alt Nobel respectat - Pauling, care a declarat că „nu există cvasicristale, dar există cvasi-oameni de știință”.

În domeniul mașinilor moleculare, la prima vedere, nu există un astfel de punct culminant, cu excepția faptului că unul dintre laureați, Stoddart, are calitatea de cavaler (nu este primul). Dar de fapt caracteristică importantăîncă acolo. Sinteza mașinilor moleculare este aproape singura zonă din chimia organică academică care poate fi numită inginerie pură la nivel molecular, în care oamenii proiectează o moleculă de la zero și nu se odihnesc până nu o obțin. În natură, astfel de molecule, desigur, există (așa sunt structurate unele proteine ​​ale celulelor organice - miozină, kinezine - sau, de exemplu, ribozomi), dar oamenii sunt încă departe de a atinge un asemenea nivel de complexitate. Prin urmare, deocamdată, mașinile moleculare sunt rodul minții umane de la început până la sfârșit, fără încercări de a imita natura sau de a explica fenomenele naturale observate.

Deci, vorbim despre molecule în care o parte este capabilă să se miște în raport cu alta într-un mod controlat - de obicei folosind unele influențe externe și căldură pentru a se mișca. Pentru a crea astfel de molecule, Sauvage, Stoddard și Feringa au venit cu principii diferite.

Sauvage și Stoddard au realizat molecule legate mecanic: catenani - două sau mai multe inele moleculare legate care se rotesc unul față de celălalt (Fig. 1) și rotaxani - molecule compozite din două părți, în care o parte (inel) se poate deplasa de-a lungul celeilalte (drepte). baza ), având grupuri volumetrice (dopii) de-a lungul marginilor, astfel încât inelul „să nu zboare” (Fig. 2).

Folosind conceptul de mai sus, au fost create „elevatori moleculari”, „mușchi moleculari”, diferite structuri topologice moleculare de interes teoretic și chiar un ribozom artificial capabil să sintetizeze foarte lent proteine ​​scurte.

Abordarea lui Feringhi a fost fundamental diferită și foarte elegantă (Fig. 3). În motorul molecular Feringhi, părțile moleculei care se rotesc unele față de altele sunt legate nu mecanic, ci printr-o legătură covalentă reală - o legătură dublă carbon-carbon. Rotația grupurilor în jurul unei duble legături este imposibilă fără influență externă. Un astfel de efect poate fi iradierea cu lumină ultravioletă: la figurat vorbind, lumina ultravioletă rupe selectiv o legătură într-una dublă, permițând rotația pentru o fracțiune de secundă. În toate pozițiile, molecula Feringhi este încordată structural și legătura dublă este alungită. La întoarcere, molecula urmărește cea mai mică rezistență, încercând să găsească poziția cu cea mai mică tensiune. Ea nu reușește să facă acest lucru, dar în fiecare etapă se întoarce aproape exclusiv într-o singură direcție.

Un motor similar cu modificări minore, așa cum sa arătat în 2014, este capabil de aproximativ 12 milioane de rotații pe secundă (J. Vachon și colab., 2014. Un motor molecular foto-activ ultrarapid legat de suprafață). Cel mai folosire frumoasa Motorul Feringhi a fost demonstrat într-o „nanomașină” pe un substrat de aur (Fig. 4). Patru motoare, atașate ca niște roți de o moleculă lungă, se rotesc într-o direcție, iar „mașina” se mișcă înainte.

În prezent, este în curs de dezvoltare un motor molecular care poate fi activat de lumina vizibilă în loc de UV. Cu ajutorul unui astfel de motor, va fi posibilă transformarea energiei solare în energie mecanică într-un mod complet fără precedent - ocolind electricitatea.

În cea mai recentă lucrare a sa, publicată în Journal of the American Chemical Society ( JACS), Feringa a arătat proiectarea unui motor a cărui viteză de rotație ar putea fi controlată prin acțiune chimică, așa cum se arată în Fig. 5. Când la motorul molecular se adaugă o moleculă efectoare (diclorura de metal - zinc Zn, paladiu Pd sau platină Pt), acesta din urmă își schimbă conformația, ceea ce facilitează rotația. Măsurătorile au arătat că la 20°C, dintre cei trei efectori testați, motorul se rotește cel mai rapid cu platină (cu o frecvență de 0,13 Hz), puțin mai lent cu paladiu (0,035 Hz) și chiar mai lent cu zinc (0,009 Hz). Viteza maximă a motorului fără efector este de 0,0041 Hz. Fenomenul observat a fost confirmat prin calcule mecanice cuantice ale structurilor motorii cu și fără efectori. Calculele arată cum se modifică conformația și cât de ușoară este rotația.

În concluzie, merită să spunem că motoarele moleculare nu și-au găsit încă aplicație în viața de zi cu zi, dar este aproape sigur o chestiune de timp și în viitorul apropiat vom vedea utilizarea lor activă.

Surse:
1) Premiul Nobel pentru Chimie 2016 - mesaj oficial al Comitetului Nobel.
2) Mașini moleculare - revizuire detaliată lucrări ale laureaților, pregătite de Comitetul Nobel.
3) Adele Faulkner, Thomas van Leeuwen, Ben L. Feringa și Sander J. Wezenberg. Reglarea alosterică a vitezei de rotație într-un motor molecular condus de lumină // Jurnalul Societății Americane de Chimie. 26 septembrie 2016. V. 138 (41). P. 13597–13603. DOI: 10.1021/jacs.6b06467.

Grigori Molev