Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti nanomashina ixtirochilariga beriladi. Kimyo bo'yicha Nobel mukofotini molekulyar mashinalarni ishlab chiqish uchun uch olim oldi 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-yilgi Nobel mukofoti laureatlari nomi e’lon qilindi. Ular frantsuz bo'lishdi Jan-Pyer Suvaj(Jan-Pier Sauvage), Shotlandiya 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 bir-biriga yaqinlashtirishi yoki kimyoviy bog'lanishning uzilishi uchun ularni tortib olishlari mumkin. Molekulyar mashinaning o'lchami juda katta bo'lishi mumkin emas. Odatda u bir necha nanometrga teng.

Istiqbollilar qatorida qo'llash yo'nalishlari Bunday mashinalar molekulyar jarrohlik, dori-darmonlarni maqsadli etkazib berish (masalan, saraton o'simtasi chuqurligiga, bu erda an'anaviy dorilar deyarli kirib bormaydi), tananing buzilgan biokimyoviy funktsiyalarini tuzatish.

Shvetsiya Qirollik Fanlar Akademiyasining press-reliziga ko'ra, molekulyar mashina sari birinchi qadam professor. Jan-Pyer Sauvaj 1983 yilda u ikkita halqa shaklidagi molekulalarni katen deb nomlanuvchi zanjir hosil qilish uchun muvaffaqiyatli birlashtirganda qildi. Odatda, molekulalar kuchli kovalent bog'lar orqali bog'lanadi, 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 qo'yildi Freyzer Stoddart 1991 yilda u rotaksanni (molekulyar strukturaning bir turi) yaratganida. U molekulyar halqani yupqa molekulyar o'qga kesib tashladi va bu halqa o'q bo'ylab harakatlana olishini ko'rsatdi. Rotaksanlar molekulyar ko'tarilish, 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 pichog'iga ega bo'ldi. Molekulyar motorlar yordamida u dvigateldan 10 ming marta kattaroq shisha silindrni aylantirdi va olim nanokarni ham ishlab chiqdi.

2016 yil laureatlari mukofot pullarini teng ulushlarda 8 million SEK (taxminan 933,6 ming dollar) miqdorida taqsimlaydilar.

Kimyo bo'yicha birinchi Nobel mukofoti 1901 yilda olingan Jeykob Xendrik Van't Xoff eritmalardagi kimyoviy dinamika va osmotik bosim qonuniyatlarini ochishning katta ahamiyatini e'tirof etgan holda. O'shandan beri va 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 shved oldi Tomas Lindal, amerikalik Pol Modrich va Turkiyada tug'ilgan Aziz Sanjar "DNKni mexanik ta'mirlash bo'yicha tadqiqotlar uchun" hujayralar buzilgan DNKni qanday tiklashi va genetik ma'lumotni saqlab qolishini molekulyar darajada ko'rsatmoqda.

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

Ushbu atamaning eng umumiy ma'nosida mashina nima? Bu ma'lum operatsiyalar uchun o'tkirlashtirilgan qurilma bo'lib, ularni yoqilg'iga "evaziga" bajarishga qodir. Mashina har qanday ob'ektni aylantirishi, ko'tarishi yoki tushirishi mumkin, hatto nasos sifatida ham ishlashi mumkin.

Ammo bunday mashina qanchalik kichik bo'lishi mumkin? Misol uchun, soat mexanizmlarining ba'zi tafsilotlari juda mayda ko'rinadi - bundan kichikroq narsa bo'lishi mumkinmi? Ha, mutlaqo. Jismoniy usullar diametri bir necha yuz atomli tishli qutini kesishga imkon beradi. Bu maktab hukmdoriga tanish bo'lgan bir millimetrdan yuz minglab marta kamroq. 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 molekulalari majmuasi tufayli aylanadi. Ammo odam shunday narsani yarata oladimi?

Molekulyar mashinalar, ehtimol, faqat bitta molekuladan iborat bo'lib, fantaziya doirasidan tashqarida bo'lgan narsaga o'xshaydi. Darhaqiqat, biz yaqinda atomlarni manipulyatsiya qilishni (mashhur IBM tajribasi 1989 yilda bo'lib o'tgan) va yagona, harakatsiz molekulalar bilan ishlashni o'rgandik. Buning uchun fiziklar ulkan inshootlar yaratadilar va aql bovar qilmaydigan kuch sarflaydilar. Shunga qaramay, kimyogarlar bunday qurilmalarning kvintilionini darhol yaratish yo'lini topdilar. Aynan u 2016 yilgi Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Bir molekulali mashinani yaratishda asosiy muammo kimyoviy bog'lanishdir. Bu molekulaning barcha atomlarini bir-biriga bog'lab turadigan narsa uning harakatlanuvchi qismlarga ega bo'lishiga to'sqinlik qiladi. Ushbu qarama-qarshilikni bartaraf etish uchun kimyogarlar "ixtiro qilishdi". yangi turi aloqa - mexanik.

Mexanik bog'langan molekulalar qanday? Atomlari halqada joylashgan katta molekulani tasavvur qiling. Agar u orqali boshqa atomlar zanjirini o'tkazsak va uni halqada ham yopsak, kimyoviy bog'larni buzmasdan ikkita halqaga bo'linmaydigan zarrachani olamiz. Ma'lum bo'lishicha, kimyo nuqtai nazaridan bu halqalar bir-biriga bog'langan, ammo ular orasida haqiqiy kimyoviy bog'lanish mavjud emas. Aytgancha, bu dizayn lotin tilidan katen deb nomlangan katena- zanjir. Ism bunday molekulalarning bir-biriga bog'langan zanjirli rishtalarga o'xshashligini aks ettiradi.

Frantsiyalik laureat Jan-Pyer Sauvaj ko'p jihatdan katenanlarni sintez qilish usullari bo'yicha erishgan yutuqlari uchun mukofotga sazovor bo'ldi. 1983 yilda olim ataylab shunday molekulalarni qanday olish mumkinligini aniqladi. U katenni birinchi bo'lib sintez qilmadi, lekin u taklif qilgan shablon sintez usuli zamonaviy ishlarda ham qo'llaniladi.

Mexanik bog'langan birikmalarning yana bir sinfi bor - rotaksanlar. Bunday birikmalarning molekulalari halqadan iborat bo'lib, ular orqali atomlar zanjiri o'tkaziladi. Ushbu zanjirning uchlarida halqaning zanjirdan sirg'alib ketishiga yo'l qo'ymaslik uchun kimyogarlar maxsus "vilkalar" o'rnatadilar. 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 Qo'shma Shtatlarda, Shimoliy-G'arbiy Universitetda ishlaydi.

Ushbu bog'lanish sinflarida alohida bo'laklar bir-biriga nisbatan erkin harakatlanishi mumkin. Katen halqalari bir-biriga nisbatan erkin aylanishi mumkin va rotaksan halqasi zanjir bo'ylab siljishi 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 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 molekulyar mashinalarni kimyoviy ta'sirlardan foydalangan holda shunga o'xshash operatsiyalarni bajarishga majburlashni o'rgandilar. Keyingi qadam yorug'lik, elektr impulslari va hatto shunchaki issiqlikdan bir xil maqsadlarda foydalanish edi - "yonilg'i" ni uzatishning bu usullari mashinalarning ishlashini tezlashtirishga imkon berdi.

Uchinchi laureat Bernard Feringhaning ishini ham alohida ta'kidlashimiz kerak. 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 qildi. 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" ratchet bor edi.

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 o'rnatdilar va shu bilan uni aylanishga majbur qilishdi. Aytgancha, erkin rotorning aylanish tezligi soniyada o'n millionlab aylanishlarga yetishi mumkin.

Ushbu uchta eng oddiy molekulalar yordamida kimyogarlar turli xil molekulyar mashinalarni yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Eng chiroyli misollardan biri bu katen va rotaksanning g'alati gibrid bo'lgan molekulyar "mushak" dir. Kimyoviy ta'sirlar ostida (mis tuzlarini qo'shib) "mushak" ikki nanometrga kamayadi.

Molekulyar mashinaning yana bir varianti - "lift" yoki lift. U 2004 yilda rotaksanlarga asoslangan Stoddart guruhi tomonidan kiritilgan. Qurilma molekulyar platformani 0,7 nanometrga ko‘tarish va tushirish imkonini beradi, bu esa 10 pikopaskalga teng “moddiy” kuch hosil qiladi.

2011 yilda Feringa elektr impulslari ta'sirida haydashga qodir bo'lgan to'rt rotorli molekulyar "mashina" kontseptsiyasini ko'rsatdi. "Nanomachine" nafaqat qurilgan, balki uning samaradorligini tasdiqlash ham mumkin edi: rotorlarning har bir aylanishi haqiqatan ham kosmosdagi molekulaning holatini biroz o'zgartirdi.

Garchi bu qurilmalar qiziqarli ko‘rinsa-da, esda tutish kerakki, Nobel mukofoti laureatlariga qo‘ygan talablaridan biri ilm-fan va insoniyat uchun kashfiyotlar muhimligi edi. Qisman "bu nima uchun kerak?" Degan savolga. Bernard Feringa mukofot haqida xabardor bo'lgach, javob berdi. Kimyogarning so‘zlariga ko‘ra, bunday boshqariladigan molekulyar mashinalar yordamida tibbiy nanorobotlarni yaratish mumkin bo‘ladi. “Kelajak shifokorlari tomirlaringizga ukol qilib, saraton hujayralarini qidirishga yo‘naltira oladigan mayda robotlarni tasavvur qiling.” Olimning ta'kidlashicha, u birinchi parvozdan keyin aka-uka Raytlar nima uchun uchar apparatlar umuman kerak bo'lishi mumkinligi haqida so'rashganida, xuddi shunday his qilgan.

Jan-Pyer Sauvaj, Bernard Feringa va Freyzer Stoddart kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi.

Kimyo bo'yicha Nobel mukofoti laureatlarini e'lon qilish

Moskva. 5 oktyabr. veb-sayt - 2016 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofoti Jan-Pyer Sauvage, Bernard Feringa va Freyzer Stoddart tomonidan "molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun" formulasi bilan olingan.

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 molekulalar yig'indisi. Sauvage katen sinfidan birikma sintez qilgan birinchi kimyogar edi. Bu moddalarning molekulalari bir-biriga bog'langan ikkita halqadan iborat; bu turdagi ulanish topologik deb ataladi, N + 1 saytini belgilaydi.

Molekulyar halqaning cho'zilgan va qisqaruvchi tuzilishi tasviri

Hozirda Qo'shma Shtatlarda 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 uzun zanjirdan iborat bo'lib, uning atrofida halqa bo'shashgan. Zanjirning uchida joylashgan ikkita katta tuzilma tufayli halqa undan "tushilmaydi".

Stoddart tomonidan yaratilgan molekulyar transfer nazorat ostida o'q bo'ylab harakatlana oladi

Molekulyar nanotexnologiya va gomogen kataliz boʻyicha mutaxassis Bernard Feringa birinchi kimyogar boʻlib, molekulyar dvigatel – yorugʻlik taʼsirida strukturaviy oʻzgarishlarga uchragan va qatʼiy belgilangan yoʻnalishda shamol tegirmoni pichogʻi kabi aylana boshlaydigan molekulani yaratdi va sintez qildi. 1999 yilda molekulyar dvigatellar yordamida olim shisha silindrni motorlarning o'lchamidan 10 ming marta kattaroq aylantirishga muvaffaq bo'ldi.

To'rtta "g'ildirakli" molekulyar mashinaga misol

2015-yilda Buyuk Britaniyada ishlayotgan shved Tomas Lindal, amerikalik Pol Modrich va asli turk olim Aziz Sankar 2015-yilda xuddi shu toifadagi Nobel mukofotiga sazovor bo‘lgan edi. Mukofot unga DNKni tiklash mexanizmlari - hujayralarning maxsus funktsiyasi, ya'ni oddiy biosintez jarayonida yoki fizik yoki kimyoviy ta'sir natijasida yuzaga keladigan DNK molekulalarining kimyoviy shikastlanishi va uzilishlarini tiklash qobiliyatiga oid tadqiqotlari uchun berildi. agentlar.

2014 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofoti amerikaliklar Erik Betsig va Uilyam Moner va nemis Stefan Hell tomonidan ultra yuqori aniqlikdagi floresan mikroskopiyani rivojlantirishga qo'shgan hissalari uchun.

Shu hafta boshida tibbiyot bo‘yicha Nobel mukofoti (yaponiyalik olim Yoshinori Osumi qo‘lga kiritgan) va fizika bo‘yicha Nobel mukofoti (topologik faza o‘tishlari va materiyaning topologik fazalari uchun Devid Toulz, Dunkan Xelden va Maykl Kosterlits tomonidan qo‘lga kiritildi) e’lon qilindi.

Nikolay Semenov (1896-1986) ingliz Kiril Xinshelvud bilan birgalikda kimyoviy reaktsiyalar mexanizmini tadqiq qilgani uchun 1956 yilda kimyo bo'yicha yagona rus Nobel mukofoti sovrindori bo'ldi.

Navbatdagi Nobel mukofoti sovrindori Tinchlik mukofoti laureati 7 oktyabr juma kuni e'lon qilinadi.

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

qayd etdi

Laureatlar: Strasburg universitetidan fransuz Jan-Pier Sauvage, shotlandiyalik ser J.Fraser Stoddart, Illinoys, Shimoli-g‘arbiy universiteti, Bernard L.Feringa, Groningen universiteti (Niderlandiya).

manba: pbs.twimg.com

Mukofot haqidagi so'z "molekulyar mashinalarning dizayni va sintezi uchun". Bu yilgi laureatlar inqilobiy bo'lishi mumkin bo'lgan texnologiyani miniatyuralashtirishga hissa qo'shdilar. Sauvage, Stoddart va Feringa nafaqat miniatyuralashtirilgan mashinalar, balki kimyoga yangi tus berdi.

Olimlar yo'nalishli 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 Sauvaj molekulyar mashinaga birinchi qadamni 1983 yilda qo'ydi, u ikki halqa shaklidagi molekulani bir-biriga muvaffaqiyatli bog'lab, katen deb nomlanuvchi zanjir hosil qildi. Odatda, molekulalar kuchli kovalent bog'lar orqali bog'lanadi, ularda atomlar elektronlarni taqsimlaydi, ammo bu zanjirda ular yumshoqroq mexanik bog'lanish bilan bog'lanadi. Mashina 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 qadamni Freyzer Stoddart 1991 yilda rotaksanni (molekulyar strukturaning bir turi) yaratganida qo'ydi. U molekulyar halqani yupqa molekulyar o'qga kesib tashladi va bu halqa o'q bo'ylab harakatlana olishini ko'rsatdi. Rotaksanlar molekulyar ko'tarilish, 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 pichog'iga ega bo'ldi. 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 mukofot olganlar orasida, masalan, Jorj M. Cherkov va Feng Chjan (ikkalasi ham Qo'shma Shtatlarda ishlaydi) - inson va sichqon hujayralarida CRISPR-cas9 genomini tahrirlashni qo'llash uchun.

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

Yapon olimlarining ismlari ham atalgan - Xiroshi Maeda va Yasuxiro Matamura (saratonni davolashda asosiy topilma 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 yashaydi va ishlaydi. U "kimyoning ko'tarilgan yulduzi" deb nomlanadi. Aytgancha, akademik Nikolay Semenov zanjirli reaktsiyalar nazariyasini ishlab chiqqani uchun 1956 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofotining yagona sovet laureati bo'ldi. Ushbu mukofotga sazovor bo'lganlarning aksariyati AQShdan kelgan olimlardir. Ikkinchi o'rinda nemis olimlari, uchinchi o'rinda - britaniyalik olimlar.

Kimyo bo'yicha mukofotni "Nobel mukofotlarining eng Nobeli" deb atash mumkin. Axir, bu mukofotga asos solgan shaxs Alfred Nobel aynan kimyogar bo'lgan va Kimyoviy elementlarning davriy tizimida Mendeleviy yonida nobeliy bor.

Mukofot Shvetsiya Qirollik Fanlar akademiyasi tomonidan belgilanadi. 1901-yildan (o‘shanda gollandiyalik Yakob Xendrik Van't Xoff kimyo sohasida birinchi bo‘lib taqdirlangan edi) 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 emas, balki bitta laureatga (63 ta holatda) topshirildi. Shu bilan birga, faqat to'rt nafar ayol kimyo bo'yicha laureat bo'ldi, ular orasida fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan Mari Kyuri va uning qizi Iren Joliot-Kyuri ham bor. Kimyoviy Nobel mukofotini ikki marta olgan yagona odam Frederik Sanger edi (1958 va 1980).

Eng yosh laureat 1935 yilda mukofotni olgan 35 yoshli Frederik Joliot edi. Eng keksasi esa 85 yoshida Nobel mukofoti “tutib olgan” Jon B. Fenn edi.

O `tgan yili Nobel mukofoti laureatlari 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 Strasburg universiteti (Fransiya)dan Jan-Pyer Sauvajga, Shimoliy-g‘arbiy universitetidan (AQSh) Freyzer Stoddartga va Groningen universitetidan (Gollandiya) Bernard Feringa berildi. Nufuzli mukofot "molekulyar mashinalarni loyihalash va sintez qilish uchun" - tashqi energiya bilan ma'lum harakatlarni amalga oshira oladigan alohida molekulalar yoki molekulyar komplekslar uchun berildi. Ushbu sohaning yanada rivojlanishi ilm-fan va tibbiyotning ko'plab sohalarida yutuqlarni va'da qilmoqda.

Nobel qo'mitasi ilmiy ahamiyatga ega bo'lgan asarlarni muntazam ravishda taqdirlaydi. Masalan, Geim va Novoselov tomonidan grafenning kashfiyotida (qarang: Fizika bo'yicha Nobel mukofoti - 2010, "Elementlar", 11.10.2010), kashfiyotning o'zi va uning xona haroratida kvant Xoll effektini kuzatish uchun ishlatilishiga qo'shimcha ravishda , ajoyib texnik tafsilotlar bor edi: oddiy lenta bilan grafit qatlamlarini tozalash. Kvazikristallarni kashf etgan Shextman boshqa bir hurmatli nobeliy Pauling bilan ilmiy qarama-qarshilik tarixiga ega bo'lib, u "kvazikristallar yo'q, ammo kvazi-olimlar bor" deb e'lon qilgan.

Molekulyar mashinalar sohasida, birinchi qarashda, laureatlardan biri Stoddartning ritsarlik unvoniga ega ekanligini istisno qilsak, bunday jo'shqinlik yo'q (u birinchi emas). Lekin, aslida, muhim xususiyat mavjud. 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, albatta, shunga o'xshash molekulalar mavjud (organik hujayralarning ba'zi oqsillari - miozin, kinesinlar - yoki, masalan, ribosomalar - shunday joylashtirilgan), ammo odamlar hali ham bunday murakkablik darajasidan uzoqda. Shunday ekan, hozircha molekulyar mashinalar tabiatga taqlid qilishga yoki kuzatilayotgan tabiat hodisalarini tushuntirishga urinishlarsiz, boshidan oxirigacha inson ongining mevasidir.

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

Sauvage va Stoddard mexanik bog'langan molekulalarni yaratdilar: katenanlar - bir-biriga nisbatan aylanadigan ikki yoki undan ko'p bog'langan molekulyar halqalar (1-rasm) va rotaksanlar - bir qismi (halqa) ikkinchisi (to'g'ri asos) bo'ylab harakatlanishi mumkin bo'lgan ikki qismdan iborat birikma molekulalar. ), halqaning "uchib ketmasligi" uchun qirralarning katta hajmli guruhlari (to'xtatuvchilari) mavjud (2-rasm).

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

Feringaning yondashuvi tubdan boshqacha va juda nafis edi (3-rasm). Feringa molekulyar motorida molekulaning bir-biriga nisbatan aylanayotgan qismlari mexanik bog'langan emas, balki haqiqiy kovalent bog' - uglerod-uglerod qo'sh bog'i 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. Bunday holda, barcha pozitsiyalarda Feringa molekulasi strukturaviy stressga uchraydi va qo'sh bog' uzayadi. Molekula aylantirilganda eng kam qarshilikni kuzatib boradi 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 boshq., 2014. Ultrafast sirt bilan bog'langan foto-faol molekulyar vosita). Feringa motorining eng chiroyli qo'llanilishi oltin substratda "nanomachine" da namoyish etildi (4-rasm). Uzoq molekulaga g'ildirak kabi bog'langan to'rtta motor bir yo'nalishda aylanadi va "mashina" oldinga siljiydi.

Ayni paytda UV o'rniga ko'rinadigan yorug'lik bilan faollashtirilishi mumkin bo'lgan molekulyar vosita ishlab chiqilmoqda. Bunday dvigatel yordamida quyosh energiyasini elektr energiyasini chetlab o'tib, misli ko'rilmagan usulda mexanik energiyaga aylantirish mumkin bo'ladi.

Amerika kimyo jamiyati 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 - sink Zn, palladiy Pd yoki platina Pt) qo'shilganda, ikkinchisi aylanishni osonlashtiradigan konformatsiyasini o'zgartiradi. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, sinovdan o'tgan uchta effektorning 20 ° C da motor platina bilan (0,13 Gts) eng tez aylanadi, palladiy bilan (0,035 Gts) biroz sekinroq va sink bilan (0,009 Gts) ham 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 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 e'loni.
2) Molekulyar mashinalar - Nobel qo'mitasi tomonidan tayyorlangan laureatlarning ishini batafsil ko'rib chiqish.
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