Нобелевская премия по химии 2016 г. присуждена за проектирование молекулярных машин

Жан-Пьер Соваж из Страсбургского университета (Франция), Джеймс Фрейзер Стоддарт из Северо-Западного университета в Иллинойсе (США) и Бернард Феринга из Университета Гронингена (Нидерланды) получат Нобелевскую премию по химии 2016 г. за разработку молекул с управляемыми движениями и проектирование молекулярных машин на их основе.

Пример молекулярной машины: молекулярный лифт

Создание молекул с управляемыми движениями, которые могут выполнять задачи при добавлении энергии, позволило спроектировать молекулярный лифт, искусственные мышцы и микроскопические моторы. Лауреаты Нобелевской премии по химии 2016 г. изменили состояние молекулярных систем из сбалансированного статичного в способное генерировать управляемое движение.

Пока развитие технологии молекулярного двигателя находится еще на начальном этапе, но уже сейчас ученые считают, что такие двигатели можно будет использовать в разработке новых материалов, датчиков и систем хранения энергии.

Первым шагом на пути к молекулярной машине было создание Жаном-Пьером Соважем в 1983 г. цепи из двух кольцевых молекул. Такая цепь называется катенан. Обычно молекулы соединены сильными ковалентными связями, но в катенане они связаны более свободной механической связью. Чтобы миниатюрная машина могла выполнять определенные задачи, она должна состоять из частей, которые могут перемещаться друг относительно друга. Два сблокированных кольца выполняют это требование.

Далее в 1991 г. Фрейзер Стоддарт разработал ротаксан. Он поместил молекулярное кольцо на тонкую молекулярную ось и показал, что кольцо в состоянии двигаться вдоль оси. Среди его разработок на основе ротаксанов – молекулярный лифт, молекулярные мышцы и компьютерные чипы на основе молекул.

Бернард Феринга первый, кто создал молекулярный двигатель. В 1999 г. он заставил молекулярный ротор несущего винта постоянно вращаться в заданном направлении.  Используя молекулярный мотор, он вращал стеклянный цилиндр, который в 10000 раз превосходил по размеру двигатель, а также разработал четырехколесную наномашину.