Этим утром три пионера в области химии - Жан-Пьер Соваж, Дж. Фрейзер Стоддарт и Бернард Л. Феринга - были удостоены Нобелевской премии по химии за работу на молекулярных машинах. Вместо железа и стали эти крошечные устройства используют молекулярные компоненты, вращающиеся и перекачивающие, как в натуральную величину кривошипы и поршни. Наномы, невидимые невооруженным глазом, могли в конечном итоге использоваться в новых материалах, датчиках или даже для адресной доставки лекарств.
Связанный контент
- Что нужно, чтобы выиграть Нобелевскую премию? Четыре победителя своими словами
Трио внесло огромный вклад в молекулярный набор инструментов, который только начинается для этих нано-масштабных гаджетов. «Я чувствую себя немного как братья Райт, которые впервые летели 100 лет назад, и люди говорили, зачем нам летающий аппарат?» Феринга сказала Нобелевскому комитету во время телефонного звонка, сообщают Никола Дэвис и Ян Сэмпл. в The Guardian. «А теперь у нас есть Боинг 747 и Аэробус».
Уже есть много материалов, которые можно химически производить. Но теперь, с добавлением этих крошечных движений, «появляется бесконечная возможность», говорит он. «Это открывает целый новый мир наномашин».
В 1983 году Жан-Пьер Соваж и его французская исследовательская группа сделали первый шаг к созданию мельчайших устройств, преодолевая вызов, который многих озадачивал перед ним. Используя ион меди, он и его команда привлекли две молекулы в форме полумесяца, соединяя их вместе вокруг кольца, чтобы создать так называемую механическую связь, создавая то, что похоже на звено в молекулярной цепи, согласно пресс-брифингу.
Следующий крупный прорыв произошел в 1991 году, когда Стоддарт создал ось наноразмера, используя молекулярное кольцо, свободное от отрицательно заряженных электронов, и стержень, богатый электронами. Когда они встретились в растворе, они притянули друг друга, и стержень проскользнул через кольцо, как ось. Добавление тепла вызвало движение. В последующие годы Стоддарт даже включил это крошечное движение в компьютерный чип.
Основной вклад Феринга в эту область пришел в 1999 году, когда он и его команда разработали первый молекулярный мотор. Вращающиеся движения молекул, как правило, случайны, но Феринга удалось создать молекулу, которая вращается в одном контролируемом направлении. Он добавил эти молекулярные «колеса» в карбоновое шасси, чтобы создать молекулярную машину, которая получает импульс от световых импульсов.
Исследователи полагают, что наномашины могут революционизировать компьютерные технологии, здравоохранение и материаловедение. Однажды наномашины могут работать как крошечные молекулярные роботы, восстанавливая органы или очищая окружающую среду.
Они могут даже революционизировать города, - рассказывает Марк Миодовник, профессор материаловедения и общества в Университетском колледже Лондона Ханне Девлин в The Guardian . «Если вам нужна инфраструктура, которая заботится о себе - и я думаю, что мы это делаем - я почти уверен, что мы будем двигаться к самоисцелению», - говорит он. «У нас будут пластиковые трубы, которые могут отремонтировать сами, или мост, который, когда он сломается, будет иметь эти машины, которые восстанавливают мост в микроскопическом масштабе. Это только начало. Потенциал действительно огромен».
Исследователи уже предпринимают большие шаги для использования молекулярных машин, сообщает Сара Каплан из The Washington Post . В прошлом году исследователи в Германии использовали молекулярные машины для создания противоракового соединения, которое выключается и включается светом. Это позволяет врачам воздействовать на пораженные участки, не повреждая здоровые ткани. Другая группа создала молекулярного «робота», способного связывать аминокислоты подобно крошечной движущейся руке.
Но технология все еще находится в зачаточном состоянии, и это еще не все. Согласно Nobelprize.org, «молекулярный двигатель находится на той же стадии, что и электродвигатель в 1830-х годах, когда ученые показали различные вращающиеся коленчатые рычаги и колеса, не подозревая, что они приведут к электропоездам, стиральным машинам, вентиляторам и кухонным комбайнам».
