Νόμπελ Χημείας 2016 στις μικροσκοπικές μοριακές μηχανές

Posted on 05/10/2016

0


(νεώτερες ενημερώσεις)
nobel_chΤο βραβείο Νόμπελ Χημείας 2016 απονέμεται στους Jean-Pierre Sauvage
(University of Strasbourg, Γαλλία), Sir J. Fraser Stoddart (Northwestern University, Evanston, IL, ΗΠΑ) και Bernard L. Feringa (University of Groningen, Ολλανδία) «για τον σχεδιασμό και την σύνθεση των  μοριακών μηχανών»

Πόσο μικρές μπορεί να είναι οι μηχανές; Αυτό ήταν ένα ερώτημα που απασχόλησε τον βραβευμένο με Νόμπελ Richard Feynman όταν το 1950 προσπαθούσε να προβλέψει τις εξελίξεις στον τομέα της νανοτεχνολογίας ή όταν φανταζόταν μια μοριακών διαστάσεων νανο-μηχανή που θα υλοποιούσε το  μικροσκοπικό αεικίνητό του.

Το πρώτο βήμα προς μια μοριακή μηχανή έγινε από τον Jean-Pierre Sauvage το 1983, όταν κατόρθωσε να συνδέσει με επιτυχία δυο μόρια σε σχήμα δακτυλίου έτσι ώστε να σχηματίσουν τους κρίκους μιας αλυσίδας (catenane).

molecules

O Jean-Pierre Sauvage χρησιμοποίησε ένα ιόν χαλκού για να συνδέσει μόρια χρησιμοποιώντας έναν μηχανικό δεσμό.

Κανονικά τα μόρια συνδέονται με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς, όμως σ’ αυτή την περίπτωση τα μόρια συνδέονται με έναν ελεύθερο μηχανικό δεσμό. Μια οποιαδήποτε μηχανή για να μπορεί να εκτελέσει μια εργασία πρέπει να αποτελείται από τμήματα που μπορούν να κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο. Τα δυο μόρια – ως κρίκοι αλυσίδας, πληρούν ακριβώς αυτή την απαίτηση.

Το δεύτερο βήμα έγινε από τον Fraser Stoddart το 1991, όταν κατάφερε να τοποθετήσει ένα έναν λεπτό μοριακό άξονα μέσα σε ένα κυκλικό μόριο (rotaxane) και απέδειξε ότι το δαχτυλίδι ήταν σε θέση να κινηθεί κατά μήκος του άξονα. Αυτή ανακάλυψη βρίσκει εφαρμογή στην κατασκευή μοριακού ανελκυστήρα, μοριακών μυών και μοριακού τσιπ υπολογιστών.

molecules2

Η μοριακή κατασκευή του Fraser Stoddart

lift

Ο μοριακός ανελκυστήρας του Fraser Stoddart

Ο Bernard Feringa ήταν ο πρώτος που κατασκεύασε έναν μοριακό κινητήρα το 1999. Χρησιμοποιώντας μοριακούς κινητήρες, κατάφερε να περιστρέψει έναν γυάλινο κύλινδρο, 10.000 φορές μεγαλύτερο από τον κινητήρα, ενώ σχεδίασε επίσης και ένα νανο-αυτοκίνητο (διαβάστε σχετικά: Τo μικρότερο αυτοκίνητο στον κόσμο φτιαγμένο από ένα μόριο!)

molecules3

O Ben Feringa κατασκεύασε την πρώτη μοριακή μηχανή, η οποία περιστρεφόταν μηχανικά προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Η ερευνητική του ομάδα βελτιστοποίησε τον κινητήρα, έτσι ώστε τώρα να περιστρέφεται με 12 εκατομμύρια στροφές ανά δευτερόλεπτο.

%ce%bd%ce%b1%ce%bd%ce%bf-%ce%b1%cf%85%cf%84%ce%bf%ce%ba%ce%b9

Το νανο-αυτοκίνητο του Ben Feringa (με 4 τροχούς)

Το μοριακό μοτέρ βρίσκεται στο ίδιο στάδιο που βρισκόταν ο ηλεκτρικός κινητήρας το 1830, όταν οι επιστήμονες δοκίμαζαν διάφορες ιδέες και κατασκευές, χωρίς να γνωρίζουν ότι κάποτε θα οδηγούμασταν στα ηλεκτρικά τρένα, πλυντήρια, ανεμιστήρες κ.λπ. Οι μοριακές μηχανές πιθανότατα θα χρησιμοποιηθούν στην ανάπτυξη νέων υλικών, αισθητήρων και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. (διαβάστε επίσης: Η μικρότερη ηλεκτρική μηχανή αποτελείται από ένα μόριο)

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2016/press.html

========================
Παρακολουθείστε live την ανακοίνωση (περίπου στις 12:45) του βραβείου Νόμπελ Χημείας ΕΔΩ: http://www.nobelprize.org

Ετικέτα: ,
Posted in: ΧΗΜΕΙΑ