Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti nanomachinlarni ixtiro qilganlarga beriladi. Uch olim molekulyar mashinalarni yaratgani uchun kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti laureati

Stokgolmda laureatlarni e'lon qilishning yillik marosimi bo'lib o'tdi Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti.

2016-yil 5-oktabr kuni kimyo bo‘yicha 2016-yil uchun Nobel mukofoti sovrindorlari nomi e’lon qilindi. Ular frantsuz bo'lishdi Jan-Pyer Suuvaj(Jean-Pierre Sauvage), shotlandiyalik amerikalik Jeyms Freyzer Stoddart(Fraser Stoddart) va gollandiyalik Bernard Feringa(Bernard Feringa).

Mukofot matni: " Molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun«.

Molekulyar mashinalar - bu bitta atom va molekulalarni boshqaradigan qurilmalar. Ularni bir joydan ikkinchi joyga o'tkazishi, ular o'rtasida kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishi uchun ularni yaqinlashtirishi yoki kimyoviy bog'lanish uzilishi uchun ularni bir-biridan ajratishi mumkin. Molekulyar mashinaning o'lchami juda katta bo'lishi mumkin emas. Odatda u bir necha nanometrga teng.

Istiqbollilar orasida qo'llash sohalari Bunday mashinalar molekulyar jarrohlik, dori-darmonlarni maqsadli etkazib berish (masalan, an'anaviy dorilar deyarli kirmaydigan saraton o'simtasi), tananing buzilgan biokimyoviy funktsiyalarini tuzatish uchun ishlatiladi.

Shvetsiya Qirollik Fanlar Akademiyasining press-relizida ta'kidlanganidek, molekulyar mashina sari birinchi qadam prof. Jan-Pyer Sauvaj 1983 yilda u ikkita halqa shaklidagi molekulalarni bir-biriga bog'lab, katan deb nomlanuvchi zanjir hosil qilgan. Molekulalar, odatda, kuchli kovalent bog'lar bilan bog'langan bo'lib, ularda atomlar elektronlarni taqsimlaydi, ammo bu zanjirda ular yumshoqroq mexanik bog'lanish bilan bog'lanadi. Mashinaning vazifani bajarishi uchun u bir-biriga nisbatan harakatlana oladigan qismlardan iborat bo'lishi kerak. Ikki bog'langan halqa bu talabga to'liq javob beradi.

Ikkinchi qadam tashlandi Freyzer Stoddart 1991 yilda u rotaksanni (molekulyar strukturaning bir turi) ishlab chiqqanida. U molekulyar halqani yupqa molekulyar o'qga o'tkazdi va bu halqa o'q bo'ylab harakatlanishi mumkinligini ko'rsatdi. Rotaksanlar molekulyar lift, molekulyar mushak va molekulaga asoslangan kompyuter chipi kabi ishlanmalar uchun asosdir.

A Bernard Feringa molekulyar motorni yaratgan birinchi odam edi. 1999 yilda u doimo bir yo'nalishda aylanadigan molekulyar rotor pichoqni oldi. Molekulyar motorlar yordamida u dvigateldan 10 ming marta kattaroq shisha silindrni aylantirdi va olim nanokarni ham ishlab chiqdi.

2016 yil laureatlari mukofotning 8 million shved kroni (taxminan 933,6 ming dollar) miqdoridagi pul qismini teng taqsimlaydilar.

Kimyo bo'yicha birinchi Nobel mukofoti 1901 yilda olingan Jeykob Xendrik van't Xoff eritmalardagi kimyoviy dinamika va osmotik bosim qonuniyatlarini kashf etishning ulkan ahamiyatini e'tirof etgan holda. O'shandan 2015 yilgacha 172 kishi laureat bo'ldi, ulardan 4 nafari ayollar.
Ko'pincha kimyo bo'yicha Nobel mukofoti ushbu sohadagi ish uchun beriladi biokimyo(50 marta), organik kimyo(43 marta) va fizik kimyo(38 marta).
2015 yil kimyo bo'yicha Nobel mukofoti shvedni qabul qildi Tomas Lindal, amerikalik Pol Modrich va turkiyalik Aziz Sancar “DNK taʼmirlash boʻyicha mexanik tadqiqotlar uchun” hujayralar buzilgan DNKni qanday tiklashi va genetik maʼlumotni saqlab qolishini molekulyar darajada koʻrsatib beradi.

Bugun kimyo bo‘yicha 2016-yilgi Nobel mukofoti sovrindorlari e’lon qilindi. "Molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun" uchta kimyogar jami 58 million rubl oladi - Jan-Pyer Sauvage (Frantsiya), Ser Freyzer Stoddart (AQSh) va Bernard Feringa (Gollandiya). Hayot molekulyar mashinalar nima ekanligi va ularning yaratilishi nega bunday nufuzli ilmiy mukofotga loyiq ekanligi haqida gapiradi.

Ushbu atamaning eng umumiy tushunchasida mashina nima? Bu ma'lum operatsiyalar uchun mo'ljallangan qurilma bo'lib, ularni yoqilg'i evaziga bajarishga qodir. Mashina har qanday ob'ektni aylantirishi, ko'tarishi yoki tushirishi mumkin va hatto nasos vazifasini ham bajarishi mumkin.

Ammo bunday mashina qanchalik kichik bo'lishi mumkin? Misol uchun, soat mexanizmlarining ba'zi qismlari juda kichkina ko'rinadi - kichikroq narsa bo'lishi mumkinmi? Ha, albatta. Jismoniy usullar diametri bir necha yuz atomli tishli qutini kesishga imkon beradi. Bu maktab hukmdorlariga tanish bo'lgan bir millimetrdan yuz minglab marta kichikroq. 1984 yilda Nobel mukofoti sovrindori Richard Feynman fiziklardan harakatlanuvchi qismlarga ega mexanizm qanchalik kichik bo'lishi mumkinligini so'radi.

Feynman tabiatdan olingan misollardan ilhomlangan: bu mitti organizmlarning harakatlanishiga imkon beruvchi bakteriyalar flagellasi bir nechta oqsil molekulalaridan iborat kompleks tufayli aylanadi. Ammo odam shunday narsani yarata oladimi?

Molekulyar mashinalar, ehtimol, faqat bitta molekuladan iborat bo'lib, ilmiy fantastikadan tashqariga o'xshaydi. Darhaqiqat, biz yaqinda atomlarni manipulyatsiya qilishni o'rgandik (mashhur IBM tajribasi 1989 yilda bo'lgan) va yagona, statsionar molekulalar bilan ishlash. Buning uchun fiziklar ulkan inshootlar yaratadilar va aql bovar qilmaydigan kuch sarflaydilar. Shunga qaramay, kimyogarlar bir vaqtning o'zida kvintilionlab bunday qurilmalarni yaratish yo'lini topdilar. Aynan u 2016 yilgi Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Bitta molekuladan iborat mashinani yaratishda asosiy muammo kimyoviy bog'lanishdir. Bu molekulaning barcha atomlarini bir-biriga bog'laydigan narsa, uning harakatlanuvchi qismlarga ega bo'lishiga to'sqinlik qiladi. Ushbu qarama-qarshilikni hal qilish uchun kimyogarlar "ixtiro qilishdi". yangi turi ulanishlar - mexanik.

Mexanik bog'langan molekulalar qanday ko'rinishga ega? Atomlari halqa shaklida joylashgan katta molekulani tasavvur qilaylik. Agar u orqali boshqa atomlar zanjirini o'tkazsak va uni ham halqaga yopsak, kimyoviy bog'larni buzmasdan ikkita halqaga bo'linmaydigan zarrachani olamiz. Ma'lum bo'lishicha, kimyoviy nuqtai nazardan, bu halqalar bir-biriga bog'langan, ammo ular orasida haqiqiy kimyoviy bog'liqlik yo'q. Aytgancha, bu qurilish lotin tilidan katen deb nomlangan katena- zanjir. Ism bunday molekulalarning bir-biriga bog'langan zanjirdagi halqalarga o'xshashligini aks ettiradi.

Frantsiyalik laureat Jan-Pyer Sauvaj bu mukofotni asosan katenlarni sintez qilish usullari bo'yicha yutuq ishi uchun oldi. 1983 yilda olim qanday qilib bunday molekulalarni maqsadli ishlab chiqarish mumkinligini aniqladi. U katanni birinchi bo'lib sintez qilgani yo'q, lekin u taklif qilgan shablon sintez usuli hozirgi zamon asarlarida hamon qo'llanilmoqda.

Rotaksanlar deb ataladigan mexanik bog'liq birikmalarning yana bir klassi mavjud. Bunday birikmalarning molekulalari halqadan iborat bo'lib, ular orqali atomlar zanjiri o'tkaziladi. Ushbu zanjirning uchlarida kimyogarlar halqaning zanjirdan sirg'alib ketishiga yo'l qo'ymaydigan maxsus "vilkalar" ni joylashtiradilar. Ular bilan bu yil boshqa Nobel mukofoti sovrindori ser Jeyms Freyzer Stoddart shug'ullandi. Aytgancha, shotlandiyalik Stoddart ritsar bakalavr unvoniga ega. Qirolicha Yelizaveta II tomonidan organik sintez bo‘yicha qilgan ishlari uchun unga ritsar unvoni berilgan. Biroq, Stoddart hozir AQShda, Shimoli-g'arbiy universitetda ishlaydi.

Ushbu birikmalar sinflarida alohida fragmentlar bir-biriga nisbatan erkin harakatlanishi mumkin. Katenanlarning halqalari bir-biriga nisbatan erkin aylanishi mumkin va rotaksan ustidagi halqa zanjir bo'ylab sirpanishi mumkin. Bu ularni Feynman qiziqtirgan molekulyar mashinalar uchun yaxshi nomzodlar qiladi. Biroq, ushbu tuzilmalarni shunday deb atash uchun ulardan yana bir narsaga erishish kerak - nazorat qilish qobiliyati.

Ayniqsa, buning uchun kimyogarlar elektrostatikaning asosiy g'oyalarini qo'llashdi: agar siz halqalardan birini zaryadlangan qilsangiz va ikkinchi halqaga (yoki zanjirga) tashqi ta'sirlar ta'sirida o'z zaryadini o'zgartira oladigan bo'laklarni joylashtirsangiz, unda siz halqa yasashingiz mumkin. halqaning (yoki zanjirning) bir joyidan qaytaring va boshqasiga o'ting. Birinchi tajribalarda olimlar kimyoviy ta'sirlardan foydalangan holda molekulyar mashinalarni bunday operatsiyalarni bajarishga majburlashni o'rgandilar. Keyingi qadam xuddi shu maqsadlar uchun yorug'lik, elektr impulslari va hatto shunchaki issiqlikdan foydalanish edi - "yonilg'i" ni uzatishning ushbu usullari mashinalarning ishlashini tezlashtirishga imkon berdi.

Uchinchi laureat Bernard Feringa ijodini alohida ta’kidlash joiz. Gollandiyalik kimyogar mexanik bog'langan molekulalarsiz ishlashga muvaffaq bo'ldi. Buning o'rniga olim an'anaviy kimyoviy bog'lanishlarni o'z ichiga olgan birikma molekulalarini aylantirish yo'lini topdi. 1999 yilda Feringa bir-biriga bog'langan ikkita pichoqqa o'xshash molekulani namoyish etdi. Ushbu pichoqlarning har biri bir-biridan uzoqlashishga harakat qildi va ularning assimetrik shakli faqat bitta yo'nalishda aylanishni foydali qildi, go'yo bu pichoqlar orasidagi "o'qda" tirgak bor.

Molekulaning rotor kabi ishlashi uchun unga ultrabinafsha nurlar sochish kifoya edi. Pichoqlar bir-biriga nisbatan qat'iy belgilangan yo'nalishda aylana boshladi. Keyinchalik, kimyogarlar bunday rotor molekulalarini hatto ulkan (rotorning o'zi bilan solishtirganda) zarrachaga bog'lab qo'yishdi va shu tariqa uni aylantirishga majbur qilishdi. Aytgancha, erkin rotorning aylanish tezligi soniyada o'n millionlab aylanishlarga yetishi mumkin.

Bular bilan uchta protozoa molekulalar, kimyogarlar turli xil molekulyar mashinalarning butun majmuasini yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Eng chiroyli misollardan biri katan va rotaksanning g'alati gibrid bo'lgan molekulyar "mushak" dir. Kimyoviy moddalarga ta'sir qilganda (mis tuzlarini qo'shib), "mushak" ikki nanometr bilan qisqaradi.

Molekulyar mashinaning yana bir varianti "lift" yoki liftdir. U 2004 yilda Stoddart guruhi tomonidan rotaksanlarga asoslangan holda kiritilgan. Qurilma molekulyar padni 0,7 nanometrga ko'tarish va tushirish imkonini beradi, bu esa 10 pikopaskal "seziladigan" kuch hosil qiladi.

2011 yilda Feringa elektr impulslari ta'sirida haydashga qodir bo'lgan to'rt rotorli molekulyar "mashina" kontseptsiyasini ko'rsatdi. "Nanomachin" nafaqat qurilgan, balki uning funksionalligi ham tasdiqlangan: rotorlarning har bir inqilobi aslida molekulaning kosmosdagi o'rnini biroz o'zgartirgan.

Ushbu qurilmalar qiziqarli ko'rinishga ega bo'lsa-da, Nobelning laureatlarga qo'ygan talablaridan biri ilm-fan va insoniyat uchun kashfiyotlarning ahamiyati ekanligini unutmaslik kerak. Qisman "bu nima uchun kerak?" Degan savolga. - deb javob berdi Bernard Feringa mukofot haqida xabardor bo'lgach. Kimyogarning so'zlariga ko'ra, bunday boshqariladigan molekulyar mashinalarga ega bo'lish orqali tibbiy nanorobotlarni yaratish mumkin bo'ladi. "Kelajak shifokorlari tomirlaringizga kiritib, saraton hujayralarini qidirishga yo'naltirishi mumkin bo'lgan kichik robotlarni tasavvur qiling." Olimning ta'kidlashicha, u aka-uka Raytlar birinchi parvozidan so'ng, odamlar ulardan nima uchun uchar mashinalar kerak bo'lishi mumkinligi haqida so'rashganida, xuddi shunday his qilgan.

Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti laureatlari: Jan-Pyer Sauvage, Bernard Feringa va Freyzer Stoddart

Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti laureatlarini e'lon qilish

Moskva. 5 oktyabr. veb-sayt - Kimyo bo'yicha 2016 yilgi Nobel mukofoti Jan-Pyer Sauvaj, Bernard Feringa va Freyzer Stoddartga "molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun" iborasi bilan berildi.

Sauvage - supramolekulyar kimyoga ixtisoslashgan frantsuz kimyogari. Bu kimyoning supramolekulyar tuzilmalarni o'rganadigan sohasi - molekulalararo o'zaro ta'sirlar orqali bir-biriga bog'langan ikki yoki undan ortiq molekulalardan iborat birikmalar. Sauvage katenlar sinfidan birikma sintez qilgan birinchi kimyogar bo'ldi. Bu moddalarning molekulalari bir-biriga bog'langan ikkita halqadan iborat; Ushbu turdagi ulanish topologik deb ataladi, N+1 saytini aniqlaydi.

Molekulyar halqaning cho'ziladigan va qisqaruvchi tuzilishining tasviri

Hozirda AQShda ishlayotgan shotlandiyalik olim Freyzer Stoddart rotaksanni sintez qilish orqali o'xshash "kimyoviy bo'lmagan" bog'lanishlarga ega bo'lgan birikmalar ro'yxatini kengaytirdi. Rotaksan molekulalari halqa bo'shashmasdan biriktirilgan uzun zanjirdan iborat. Zanjirning uchidagi ikkita katta tuzilma tufayli halqa undan "tushilmaydi".

Stoddart tomonidan yaratilgan molekulyar transfer, o'q bo'ylab nazorat ostida harakatlanishi mumkin

Molekulyar nanotexnologiya va bir jinsli kataliz boʻyicha mutaxassis Bernard Feringa birinchi kimyogar boʻlib, molekulyar motorni – yorugʻlik taʼsirida strukturaviy oʻzgarishlarga uchragan va shamol tegirmoni pichogʻidek aylana boshlagan molekulani yaratdi va sintez qildi. qat'iy belgilangan yo'nalish. 1999-yilda molekulyar motorlar yordamida olim dvigatellarning aylanish hajmidan 10 ming marta kattaroq shisha silindr yasashga muvaffaq bo‘ldi.

To'rtta "g'ildirakli" molekulyar mashinaga misol

2015-yilda xuddi shu nominatsiya bo‘yicha Nobel mukofoti sovrindorlari Buyuk Britaniyada ishlayotgan shved Tomas Lindal va amerikalik Pol Modrich va AQShda tadqiqot olib borayotgan turkiyalik olim Aziz Sancar bo‘ldi. Mukofot ularga oddiy biosintez jarayonida yoki fizik yoki kimyoviy ta'sir natijasida yuzaga keladigan DNK molekulalarining kimyoviy shikastlanishi va uzilishlarini tiklash qobiliyatidan iborat bo'lgan hujayralarning maxsus funktsiyasi - DNKni tiklash mexanizmlarini tadqiq qilgani uchun berildi. agentlar.

2014-yilda kimyo bo‘yicha Nobel mukofoti amerikalik Erik Betsig va Uilyam Moner va germaniyalik Stefan Xellga super o‘lchamli floresan mikroskopiyani rivojlantirishga qo‘shgan hissasi uchun berildi.

Shu hafta boshida tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti (yaponiyalik olim Yoshinori Oxsumi tomonidan olingan) va fizika bo'yicha Nobel mukofoti (g'oliblar Devid Touls, Dunkan Xelden va Maykl Kosterlitzning topologik faza o'tishlari va topologik fazalaridagi ishlari uchun) laureatlari. masala) ma'lum bo'ldi.

Kimyo bo'yicha hozirgi kunga qadar yagona rus Nobel mukofoti sovrindori Nikolay Semenov (1896-1986) 1956 yilda ingliz Kiril Xinshelvud bilan birgalikda kimyoviy reaktsiyalar mexanizmini o'rganish bo'yicha tadqiqotlari uchun.

Tinchlik boʻyicha navbatdagi Nobel mukofoti sovrindori 7-oktabr, juma kuni eʼlon qilinadi.

2016-yilda Nobel mukofoti laureatlari 8 million shved kroni (931 ming dollarga yaqin) oladi. Taqdirlash marosimi an’anaga ko‘ra 10 dekabr, Nobel mukofotlari asoschisi, shved tadbirkori va ixtirochi Alfred Nobel (1833-1896) vafot etgan kuni Stokgolmda bo‘lib o‘tadi.

qayd etdi

Laureatlar: Strasburg universitetidan frantsuz Jan-Pier Sauvage, shotlandiyalik ser J.Fraser Stoddart Shimoli-g'arbiy universitetdan (Illinoys, AQSh) va Bernard L. Feringa. Feringa Groningen universitetidan (Niderlandiya).

Manba: pbs.twimg.com

Mukofotning matni: "molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun". Bu yilgi mukofotlar inqilobiy bo'lishi mumkin bo'lgan texnologiyani miniatyuralashtirishga hissa qo'shdilar. Sauvage, Stoddart va Feringa nafaqat miniatyuralashtirilgan mashinalar, balki kimyoga yangi o'lchov ham berdi.

Olimlar yo'naltirilgan harakatlarni amalga oshiradigan va shu bilan haqiqiy mashinalar kabi harakat qiladigan molekulyar mexanizmlarni yaratdilar. Ular birinchi navbatda turli sensorlarda, shuningdek, tibbiyotda qo'llanilishi mumkin.

Shvetsiya Qirollik Fanlar akademiyasining press-reliziga ko'ra, professor Jan-Pyer Sauvage 1983 yilda ikkita halqa shaklidagi molekulalarni bir-biriga muvaffaqiyatli bog'lab, katan deb nomlanuvchi zanjir hosil qilganida molekulyar mashinaga birinchi qadam qo'ydi. Molekulalar, odatda, kuchli kovalent bog'lar bilan bog'langan bo'lib, ularda atomlar elektronlarni taqsimlaydi, ammo bu zanjirda ular yumshoqroq mexanik bog'lanish bilan bog'lanadi. Mashinaning vazifani bajarishi uchun u bir-biriga nisbatan harakatlana oladigan qismlardan iborat bo'lishi kerak. Ikki bog'langan halqa bu talabga to'liq javob beradi.

Ikkinchi qadam 1991 yilda Freyzer Stoddart tomonidan rotaksan (molekulyar strukturaning bir turi) ni ishlab chiqqanida amalga oshirildi. U molekulyar halqani yupqa molekulyar o'qga o'tkazdi va bu halqa o'q bo'ylab harakatlanishi mumkinligini ko'rsatdi. Rotaksanlar molekulyar lift, molekulyar mushak va molekulaga asoslangan kompyuter chipi kabi ishlanmalar uchun asosdir.

Bernard Feringa esa molekulyar motorni yaratgan birinchi odam edi. 1999 yilda u doimo bir yo'nalishda aylanadigan molekulyar rotor pichoqni oldi. Molekulyar motorlar yordamida u dvigateldan 10 ming marta kattaroq shisha silindrni aylantirdi va olim nanokarni ham ishlab chiqdi.

Qizig'i shundaki, 2016 yilgi sovrindorlar har yili "Nobel haftaligi" arafasida paydo bo'ladigan turli xil favoritlar ro'yxatida ayniqsa "porlashmadi".

Ommaviy axborot vositalari tomonidan bu yil kimyo bo'yicha mukofotga sazovor bo'lganlar orasida, masalan, Jorj M.Cherç va Feng Chjan (ikkalasi ham AQShda ishlaydi) inson va sichqon hujayralarida CRISPR-cas9 genomini tahrirlashdan foydalangani uchun.

Shuningdek, sevimlilar ro'yxatiga gonkonglik olim Dennis Lo (Dennis Lo Yukming) materik plazmasida hujayrasiz xomilalik DNKni kashf etgani uchun kirdi, bu esa invaziv bo'lmagan prenatal testni inqilob qildi.

Yaponiyalik olimlarning ismlari ham tilga olindi - Xiroshi Maeda va Yasuxiro Matsamura (saratonni davolashda asosiy kashfiyot bo'lgan makromolekulyar dorilarning o'tkazuvchanligini oshirish va ushlab turish ta'sirini kashf etgani uchun).

Ba'zi manbalarda kimyogar Aleksandr Spokoyni ismini uchratish mumkin, u Moskvada tug'ilgan, lekin uning oilasi Amerikaga ko'chib o'tganidan keyin u AQShda yashab, ishlagan. U "kimyoning ko'tarilgan yulduzi" deb nomlanadi. Aytgancha, kimyo bo'yicha yagona Sovet Nobel mukofoti laureati 1956 yilda akademik Nikolay Semenov bo'lgan - zanjir reaktsiyalari nazariyasini ishlab chiqqani uchun. Ushbu mukofotga sazovor bo'lganlarning aksariyati AQShdan kelgan olimlardir. Germaniya olimlari ikkinchi, britaniyalik olimlar uchinchi o‘rinda.

Kimyo bo'yicha mukofotni "Eng Nobel Nobellari" deb atash mumkin. Axir, bu mukofotga asos solgan odam Alfred Nobel aynan kimyogar bo'lgan va davriy sistemada. kimyoviy elementlar Mendeleviyning yonida nobelium joylashgan.

Ushbu mukofotni berish to'g'risidagi qaror Shvetsiya Qirollik Fanlar akademiyasi tomonidan qabul qilinadi. 1901 yildan (o'sha paytda kimyo sohasidagi birinchi oluvchi gollandiyalik Yakob Xendrik van't Xoff bo'lgan) 2015 yilgacha kimyo bo'yicha Nobel mukofoti 107 marta berilgan. Fizika yoki tibbiyot sohasidagi shunga o'xshash mukofotlardan farqli o'laroq, u bir vaqtning o'zida bir nechta laureatlarga emas, balki bir laureatga (63 ta holatda) ko'proq beriladi. Biroq, faqat to'rt nafar ayol kimyo bo'yicha laureat bo'lishdi - ular orasida fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan Mari Kyuri va uning qizi Iren Joliot-Kyuri. Kimyoviy Nobelni ikki marta olgan yagona odam Frederik Sanger (1958 va 1980) edi.

Eng yosh laureat 1935 yilda mukofotni olgan 35 yoshli Frederik Joliot edi. Eng keksasi esa 85 yoshida Nobel mukofotiga sazovor bo‘lgan Jon B. Fenn edi.

O `tgan yili Nobel mukofoti sovrindorlari kimyo bo'yicha Tomas Lindal (Buyuk Britaniya) va AQShdan ikki olim - Pol Modrich va Aziz Sanchar (turkiyalik). Mukofot ularga "DNKni tiklash bo'yicha mexanik tadqiqotlar" uchun berildi.

Kimyo bo‘yicha 2016-yilgi Nobel mukofoti laureatlari Strasburg universiteti (Fransiya)dan Jan-Pyer Sauvaj, Shimoli-g‘arbiy universitetdan (AQSh) Freyzer Stoddart va Groningen universitetidan (Gollandiya) Bernard Feringalar edi. Nufuzli mukofot "molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun" berildi - tashqi energiya bilan ta'minlanganda ma'lum harakatlarni amalga oshira oladigan alohida molekulalar yoki molekulyar komplekslar. Ushbu sohaning yanada rivojlanishi ilm-fan va tibbiyotning ko'plab sohalarida yutuqlarni va'da qilmoqda.

Nobel qo'mitasi ilmiy ahamiyatidan tashqari, qo'shimcha jozibaga ega bo'lgan asarlarni muntazam ravishda taqdirlaydi. Masalan, Geym va Novoselov tomonidan grafenning kashfiyotida (qarang: Fizika bo'yicha Nobel mukofoti - 2010, "Elementlar", 10/11/2010), kashfiyotning o'zi va uning xona haroratida kvant Xoll effektini kuzatish uchun ishlatilishiga qo'shimcha ravishda , ajoyib texnik tafsilotlar bor edi: grafit qatlamlarini oddiy lenta bilan tozalash. Kvazikristallarni kashf etgan Shextman yana bir hurmatli Nobelchi - Pauling bilan ilmiy to'qnashuvlar tarixiga ega bo'lib, u "kvazikristallar yo'q, ammo kvazi-olimlar bor" degan.

Molekulyar mashinalar sohasida, birinchi qarashda, laureatlardan biri Stoddartning ritsarlik unvoniga ega bo'lganligidan tashqari, bunday ta'kidlash yo'q (u birinchi emas). Lekin aslida muhim xususiyat hali ham bor. Molekulyar mashinalar sintezi - bu akademik organik kimyoning molekulyar darajada sof muhandislik deb atash mumkin bo'lgan deyarli yagona sohasi bo'lib, u erda odamlar molekulani noldan loyihalashtiradilar va uni olmaguncha tinchlanmaydilar. Tabiatda bunday molekulalar, albatta, mavjud (organik hujayralarning ba'zi oqsillari shunday tuzilgan - miyozin, kinesinlar - yoki, masalan, ribosomalar), ammo odamlar hali ham bunday murakkablik darajasiga etishmaydi. Shuning uchun, hozircha molekulyar mashinalar tabiatga taqlid qilish yoki kuzatilgan tabiiy hodisalarni tushuntirishga urinishlarsiz, boshidan oxirigacha inson ongining mevasidir.

Shunday qilib, biz bir qismi boshqasiga nisbatan boshqariladigan tarzda harakatlana oladigan molekulalar haqida gapiramiz - odatda harakat qilish uchun ba'zi tashqi ta'sirlar va issiqlikdan foydalanadi. Bunday molekulalarni yaratish uchun Sauvage, Stoddard va Feringa turli xil printsiplarni ishlab chiqdilar.

Sauvage va Stoddard mexanik ravishda bog'langan molekulalarni yaratdilar: katenlar - bir-biriga nisbatan aylanadigan ikki yoki undan ortiq bog'langan molekulyar halqalar (1-rasm) va rotaksanlar - bir qismi (halqa) ikkinchisi (to'g'ri) bo'ylab harakatlanishi mumkin bo'lgan ikki qismdan iborat kompozit molekulalar. taglik ), qirralarning bo'ylab volumetrik guruhlarga (to'xtatuvchilarga) ega bo'lib, halqa "uchib ketmaydi" (2-rasm).

Yuqoridagi kontseptsiyadan foydalanib, "molekulyar liftlar", "molekulyar mushaklar", nazariy jihatdan qiziq bo'lgan turli molekulyar topologik tuzilmalar va hatto qisqa oqsillarni juda sekin sintez qila oladigan sun'iy ribosoma yaratildi.

Feringining yondashuvi tubdan boshqacha va juda nafis edi (3-rasm). Feringhi molekulyar motorida molekulaning bir-biriga nisbatan aylanadigan qismlari mexanik ravishda emas, balki haqiqiy kovalent aloqa - uglerod-uglerod qo'sh aloqasi bilan bog'langan. Guruhlarning qo'sh bog'lanish atrofida aylanishi tashqi ta'sirsiz mumkin emas. Bunday ta'sir ultrabinafsha nurlar bilan nurlanish bo'lishi mumkin: majoziy ma'noda, ultrabinafsha nurlar tanlab bir rishtani ikki marta sindirib, soniyaning bir qismiga aylanish imkonini beradi. Barcha pozitsiyalarda Feringhi molekulasi strukturaviy taranglashadi va qo'sh aloqa cho'ziladi. Aylanayotganda, molekula eng kam qarshilikka ergashadi va eng kam kuchlanish bilan pozitsiyani topishga harakat qiladi. U buni qila olmaydi, lekin har bir bosqichda u deyarli faqat bitta yo'nalishda aylanadi.

2014 yilda ko'rsatilganidek, kichik o'zgarishlarga ega shunga o'xshash vosita soniyada taxminan 12 million aylanishga qodir (J. Vachon va boshqalar, 2014. Ultrafast sirt bilan bog'langan foto-faol molekulyar vosita). Ko'pchilik chiroyli foydalanish Feringhi motori oltin substratda "nanomachine" da namoyish etildi (4-rasm). Uzoq molekulaga g'ildirak kabi biriktirilgan to'rtta motor bir yo'nalishda aylanadi va "mashina" oldinga siljiydi.

Hozirgi vaqtda ultrabinafsha nurlar o'rniga ko'rinadigan yorug'lik bilan faollashtirilishi mumkin bo'lgan molekulyar motorni ishlab chiqish davom etmoqda. Bunday dvigatel yordamida quyosh energiyasini elektr energiyasini chetlab o‘tib, misli ko‘rilmagan usulda mexanik energiyaga aylantirish mumkin bo‘ladi.

Journal of the American Chemical Society jurnalida chop etilgan so'nggi ishida ( JACS), Feringa, shaklda ko'rsatilganidek, aylanish tezligi kimyoviy ta'sir bilan boshqarilishi mumkin bo'lgan dvigatelning dizaynini ko'rsatdi. 5. Molekulyar dvigatelga effektor molekula (metall dixlorid - rux Zn, palladiy Pd yoki platina Pt) qo'shilsa, ikkinchisi aylanishni osonlashtiradigan konformatsiyani o'zgartiradi. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, 20 ° C da sinovdan o'tgan uchta effektordan dvigatel platina bilan eng tez (0,13 Gts chastotada), palladiy bilan (0,035 Gts) biroz sekinroq va sink bilan (0,009 Gts) sekinroq aylanadi. Efektorsiz dvigatelning maksimal tezligi 0,0041 Gts ni tashkil qiladi. Kuzatilgan hodisa effektorlari bo'lgan va bo'lmagan vosita tuzilmalarining kvant mexanik hisoblari bilan tasdiqlangan. Hisob-kitoblar konformatsiya qanday o'zgarishini va aylanish qanchalik oson ekanligini ko'rsatadi.

Xulosa qilib shuni aytish kerakki, molekulyar motorlar hali kundalik hayotda qo'llanilishini topmagan, ammo bu deyarli vaqt masalasidir va yaqin kelajakda biz ulardan faol foydalanishni ko'ramiz.

Manbalar:
1) Kimyo bo'yicha 2016 yilgi Nobel mukofoti - Nobel qo'mitasining rasmiy xabari.
2) Molekulyar mashinalar - batafsil ko'rib chiqish Nobel qo'mitasi tomonidan tayyorlangan laureatlarning asarlari.
3) Adele Folkner, Tomas van Liven, Ben L. Feringa va Sander J. Vezenberg. Yorug'lik bilan boshqariladigan molekulyar dvigatelda aylanish tezligini allosterik tartibga solish // Amerika kimyo jamiyati jurnali. 2016 yil 26 sentyabr. V. 138 (41). P. 13597–13603. DOI: 10.1021/jacs.6b06467.

Grigoriy Molev