Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии за 2016 год

Сегодня объявили лауреатов Нобелевской премии по химии за 2016 год. Ими стали Жан-Пьер Соваж, сэр Фрейзер Стоддард и Бернард Феринга «за разработку и синтез молекулярных машин». Ученые из Франции, Великобритании и Нидерландов были первыми, кому удалось создать микроскопические механизмы, которые состоят из нескольких молекул.

В природе существуют комплексы из молекул, которые совершают всевозможную работу, — например, микротрубочки в жгутиках бактерий, которые, вращаясь, заставляют клетку двигаться. Люди пытались создать искусственные механизмы с середины XX века, а для этого нужно было научиться соединять молекулы друг с другом, как, например, детали в моторах.

Как правило, атомы и молекулы соединяются друг с другом ковалентной связью, просто образуя новые молекулы. Ученым удалось соединить разные молекулы друг с другом механической связью, и таким образом положить начало конструированию механизмов из отдельных молекул.

Жан-Пьер Соваж в 1983-м механически соединил две кольцеобразные молекулы и, облучая светом, заставил их вращаться одну вокруг другой. Таким образом, катенаны (так Соваж назвал изобретение) стали прообразом первого механизма небиологического происхождения. На другом этапе создания молекулярных машин британский ученый Фрейзер Стоддард смог «надеть» кольцевую молекулу на ось и закрепить ее на этой оси. Ему удалось заставить кольцо передвигаться вдоль оси и в 1994 году научиться полностью контролировать передвижение. В 2004 году он использовал такую структуру, ротаксан, в молекулярном лифте, который состоял из трех «опор» с кольцами и мог поднимать себя на 0,7 нм. Кроме того, на основе ротаксана Стоддарду удалось создать компьютерный чип с памятью на 20 килобайт. Соваж тоже использовал ротаксан и сделал прототип искусственной мышцы, в которой «волокна» двигались друг относительно друга.

Нидерландский ученый Феринга в 1999 году создал молекулярный мотор, который вращается только в одном направлении: ученому удалось соединить две плоские молекулы, которые вращаются вокруг углеродной оси. Каждая из двух половинок-лопастей снабжена метильной группой, которая позволяет лопасти вращаться в одну сторону, но стопорит вращение в обратную. Конструкцию облучают ультрафиолетом, и она вращается, совершая 12 миллионов оборотов в секунду.

В дальнейшем ученые создали молекулярные машины, которые передвигаются на четырех колесах, робота, который умеет захватывать и перемещать аминокислоты, и механизмы, которые вращали стеклянный цилиндр, в 10 000 раз больше самих механизмов.

Как говорится в пресс-релизе Шведской королевской академии, выпущенном по случаю объявления лауреатов премии по химии, главная заслуга лауреатов по химии этого года в том, что они создали искусственные молекулярные механизмы, которые не находятся в энергетическом равновесии и совершают работу. Прежде такое удавалось только природе.

О том, кто стал нобелевским лауреатом по химии в прошлом году, — в материале «Чердака».
Теги: