Нобелевскую премию по химии 2016 присудили за создание самых маленьких машин.

Лауреатами премии стали Жан Пьер Саваж (Jean-Pierre Sauvage, Университет Страсбурга, Франция), Дж. Фрэйзер Стоддарт (Sir J. Fraser Stoddart, Нордвест университет, США) и Бернард Л. Феринга (Bernard L. Feringa, Университет Гронингена, Нидерланды).

Лауреаты Нобелевской премии по химии – 2016, слева направо: Жан-Пьер Саваж, Дж. Фрэйзер Стоддарт, Бернард Л. Феринга.

Катенан из двух кольцевых молекул, соединённых подобно звеньям цепи. (Фото By M stone at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0.)

Молекула ротаксана – «кольцо на палочке». (Фото By M stone at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0.)

Нанолифт на «электрическом ходу». http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2016/fig_ke_16_molecularelevator.pdf

Нанокар.http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2016/fig_ke_en_16_nanocar.pdf

Согласно формулировке Нобелевского комитета, премию трое учёных получили «за дизайн и синтез молекулярных машин». В пресс-релизе отмечается, что развитие компьютеров наглядно показало, как миниатюризация может приводить к революции в технологиях. Миниатюризация же машин, ставшая возможной благодаря нынешним нобелевским лауреатам, «перевела химию в новое измерение».

Первый шаг на пути создания молекулярных машин еще в 1983 году сделал Жан-Пьер Саваж. Он сумел механически соединить две кольцеобразные молекулы, образовав их них цепочку. Эта химическая конструкция получила название катенан. (Напомним, что обычно молекулы соединены между собой ковалентными связями, образующимися перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков.)

Следующим шагом стала работа Фрэйзера Стоддарта 1991 года, создавшим соединение ротаксан. Стоддарт надел молекулярное кольцо на тонкую молекулярную цепь и показал, что кольцо может перемещаться вдоль цепи. В числе разработок Стоддарта, основанных на ротаксанах, молекулярные лифты, молекулярные мускулы и чипы для компьютеров.

Бернард Феринга в 1999 году синтезировал непрерывно вращающуюся лопатку молекулярного ротора. С помощью подобных молекулярных двигателей Феринга заставил вращаться стеклянный цилиндр, размеры которого в 10 тысяч раз превышали размеры мотора. Работы Бернарда Феринга сильно продвинули разработку молекулярных моторов, среди которых был и созданный в 2005 году нанокар – «молекулярный автомобиль», двигавшийся под действием электрических импульсов.

Сейчас молекулярные моторы находятся на той же стадии развития, что и электрические машины в 1830-х годах, когда изобретатели демонстрировали различные вращающиеся колеса и кривошипы – потом эти диковинные игрушки превратились в стиральные машины, вентиляторы, электропоезда и т.д. Очевидно, и молекулярные машины вскоре найдут применение при разработке новых материалов, сенсоров и систем хранения энергии.

По материалам Нобелевского комитета.