Premiul Nobel pentru chimie 2016, trei cercetători din Franţa, Olanda şi SUA

Premiul Nobel pentru chimie 2016 a revenit unui trio de cercetători europeni din Franţa, Olanda şi Statele Unite care au „elaborat şi sintetizat maşini moleculare”.

 Juriul de la Stockholm a anunţat astăzi că Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart şi Bernard Feringa sunt laureaţii Nobelului pentru Chimie pe 2016 pentru că au „miniaturizat maşinile şi au dus chimia într-o nouă dimensiune”. 

În anunţul distincţiei se mai spune că maşinile moleculare „vor fi folosite cel mai probabil la dezvoltarea unor noi materiale, senzori şi sisteme de conservare a energiei”.

O maşină moleculară, sau o nanomaşină este un sistem format dintr-un anumit număr de componente moleculare care produc mişcări cvasimecanice (output) ca răspuns la stimuli specifici (input) şi poate fi de două feluri, biologică sau sintetică. 

Mecanismele create de laureaţii premiului Nobel pentru chimie pe 2016 sunt de mii de ori mai subţiri decât un fir de păr şi pot fi folosite pentru a introduce medicamente în organismul uman, de exemplu direct în celulele canceroase. Acest tip de nanotehnologie ar putea fi folosit şi pentru materialelor viitorului.

Oamenii de ştiinţă au reuşit să lege moleculele împreuna astfel încat să poată crea orice, de la motoare de maşină până la muşchi, de dimensiuni minuscule.

Cei trei savanţi au pus bazele celor mai mici maşinării folosite în diferite domenii, dar în special în IT şi medicină, obţinând molecule cu mişcări controlabile, care pot îndeplini anumite sarcini atunci când primesc energie. 

Evoluţia rapidă a tehnologiilor de calcul din ultimii ani demonstrează modul în care miniaturizarea tehnologiei poate duce la o revoluţie. Laureaţii Premiului Nobel pentru Chimie din acest an au reuşit să miniaturizeze maşini şi au împins chimia într-o nouă eră.

Primii paşi spre maşini moleculare au fost făcuţi de Jean-Pierre Sauvage în 1983, când a reuşit să lege două molecule de formă circulară una de cealaltă, formând un lanţ sau o catenă. În mod normal, moleculele se leagă una de alta prin legături covalente puternice, în care atomii îşi pun în comun electronii, însă în acest lanţ moleculele erau conectate printr-o legătură mecanică mai liberă. Pentru ca o maşină să poată funcţiona este necesar ca părţile sale componente să se poată mişca relativ unele faţă de celelalte. Lanţul format din cele două molecule de formă circulară a reuşit să satisfacă cu precizie această cerinţă.

Un al doilea şi important pas în acest domeniu a fost făcut de Fraser Stoddart în 1991, când a dezvoltat structuri de molecule interconectate denumite "rotaxane". El a reuşit să "înfileteze" un inel molecular pe un ax molecular subţire şi a demonstrat că respectivul inel se poate deplasa de-a lungul axului. Printre invenţiile bazate pe "rotaxane" se numără liftul molecular, musculatura moleculară şi cipul molecular de calculator.

Bernard Feringa este prima persoană care a creat un motor molecular. În 1999 el a reuşit să facă o pală de motor moleculară să se rotească continuu în aceeaşi direcţie. Apoi, folosind motoare moleculare, a reuşit să facă să se rotească un cilindru din sticlă de 10.000 de ori mai mare decât motorul molecular care îi conferea energie şi a conceput un "nanoautomobil".

Laureaţii Premiului Nobel pentru Chimie din acest an au scos sistemele moleculare din echilibrul imobil în care se aflau şi le-au transformat în nano-maşinării pline de energie, ale căror mişcări pot fi controlate. În ceea ce priveşte dezvoltarea, motoarele moleculare se află în acelaşi stadiu în care erau motoarele electrice la începutul secolului XIX, pe când oamenii de ştiinţă ai epocii puneau în mişcare diferite sisteme mecanice cu ajutorul lor, fără a se gândi că această invenţie va duce la apariţia trenurilor electrice, a maşinilor de spălat şi a numeroase alte maşinării banale în prezent.

Cel mai probabil, viitorul maşinăriilor moleculare este legat de sinteza şi dezvoltarea de noi materiale, senzori şi sisteme de stocare a energiei.