طبق برنامه ریزی کمیته نوبل، ۵ اکتبر، یعنی امروز و دقایقی پیش تر، برندگان نوبل شیمی ۲۰۱۶ اعلام شدند. اولین نوبل ۲۰۱۶ مربوط به پزشکی بود که دو روز پیش به دانشمند ژاپنی به نام یوشینوری اُسومی و به پاس کشف مکانسیم خودخواری (اتوفاژی) اهدا شد. دیروز نیز نوبل فیزیک ۲۰۱۶ به سه بریتانیایی رسید: تولس، هالدین و کاسترلیتز به خاطر کشف حالت های عجیب ماده و پژوهش در زمینه انتقال فاز توپولوژیکی. امروز نیز نوبل شیمی ۲۰۱۶ به سواج، استودرت و فرینگا رسید. با دیپ لوک همراه باشید…
۱۰۷ نوبل شیمی از سال ۱۹۰۱ تا ۲۰۱۵ اهدا شده است و امسال صد و هشتمین نوبل شیمی به اهدا شد. تاکنون ۶۳ نفر موفق شده اند، نوبل شیمی را به تنهایی برنده شوند، اما امسال مانند نوبل فیزیک، نوبل شیمی هم بین سه نفر تقسیم شد: ژان پیر سواج (Jean-Pierre Sauvage)، سر جی فرسر استودرت (Sir J. Fraser Stoddart) و (Bernard L. Feringa) این جایزه ارزشمند را برای طراحی و سنتز ماشین های ملکولی، دریافت کردند. نوبل شیمی ۲۰۱۶ برخلاف نوبل فیزیک، به طور مساوی بین این سه نفر تقسیم خواهد شد.
آنها کوچکترین ماشین دنیا را ساختند!
جایزه نوبل شیمی ۲۰۱۶ به سه دانشمندی اهدا شد که موفق شدند ماشین های ملکولی بسازند. آنها، ماشین هایی از جنس ملکول ساختند که دارای حرکات قابل کنترل بوده و با اعمال انرژی، می توانند کارهای متنوعی انجام دهند. در واقع، مینیاتوری کردن تکنولوژی می تواند منجر به یک انقلاب شود. برندگان نوبل شیمی ۲۰۱۶ ماشین ها را مینیاتوری و کوچک کردند و شیمی را در ابعاد تازه ای استفاده کردند. نخستین گام برای ساخت یک ماشین ملکولی توسط جین پیر سواج در سال ۱۹۸۳ برداشته شد: او موفق شد دو ملکول حلقه ای شکل را به یکدیگر متصل کرده و یک زنجیر بسازد. این زنجیر کتنین (catenane) نامیده شد.
اساسا ملکول ها از طریق پیوندهای قوی کوالانسی به یکدیگر متصل می شوند. در این پیوند، اتم ها الکترون های خود را به اشتراک می گذارند، اما در یک زنجیره ی ملکولی، اتم ها از طریق یک پیوند مکانیکی آزادتر به یکدیگر متصل می شوند. یک ماشین، در صورتی می تواند یک کار را انجام دهد که شامل اجزایی باشد که بتوانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند. دو حلقه ی متصل شده به هم، دقیقا چنین نیازی را برآورده می کنند.
گام دوم در این زمینه، توسط فرسر استودرت و در سال ۱۹۹۱ برداشته شد. او یک روتاکسین (rotaxane) را خلق کرد. روتاکسین، ساختار بسیار جالبی دارد، یک گردنبند مرواریدی را تصور کنید. استودرت دقیقا چنین چیزی را با ملکول ها ساخت، یعنی یک محور ملکولی (نخ گردنبند) را درون یک حلقه ی ملکولی (یک مروارید) قرار داد و در واقع حلقه های ملکولی را به نخ های ملکولی کشید! او نشان داد که این حلقه می تواند در طول محور، حرکت کند. از دیگر کارهای او که با تکیه بر روتاکسین ها انجام شد، ساخت آسانسور ملکولی، ماهیچه ملکولی و چیپ کامیپوتری مبتنی بر ملکول بود. در واقع استودرت به زیبایی با ملکول ها بازی می کرد!
برنارد فرینگا، نخستین کسی بود که یک موتور ملکولی را توسعه داد. او در سال ۱۹۹۹، یک تیغه ی چرخنده ی ملکولی را برای چرخاندن در یک جهت، استفاده کرد. او موفق شد با استفاده از موتورهای ملکولی، یک استوانه شیشه ای را که حدود ۱۰۰۰۰ برابر بزرگتر از موتور بود، بچرخاند. فرینگا همچنین یک ماشین نانو هم طراحی کرد!
برندگان نوبل شیمی ۲۰۱۶ ، سیستم های ملکولی را در موقعیت هایی استفاده کردند که بسیار عجیب است و به اصطلاح غیرتعادلی است. این در حالیست که حرکات ملکول ها در این حالت ها، قابل کنترل بود. موتور ملکولی دقیقا وضعیتی مانند موتور الکتریکی در دهه ی ۱۸۳۰ دارد: زمانیکه دانشمندان چرخ و تجهیزات چرخاننده ی متنوعی را طراحی می کردند، شاید حتی تصور هم نمی کردند که این اجزای طراحی شده، روزی به قطارهای الکتریکی، لباسشویی ها و پنکه ها تبدیل شود. قطعا ماشین های ملکولی برای توسعه ی نسل جدیدی از مواد، سنسورها و سیستم های ذخیره ی انرژی استفاده خواهند شد.
دانلود کنید: مقاله منتشر شده از سایت رسمی جایزه نوبل در مورد ماشین های ملکول
گفتگو۵ دیدگاه
خیلی از افراد عادی و دانشمندان چنین ایده هایی در سر دارند منتها اجرایی کردن این ایده ها توسط این دانشمندان کاری است که سال ها برای ان زحمت کشده اند
بله ممکنه، همه ایده های جالب داشته باشن، ولی ایده ی خالی، واقعا مهم نیست، سخت ترین و در نتیجه ارزشمندترین کار اینه که این ایده ها عملی بشه
عالی بود دست مریزاد
گویا نوبل شیمی از حوزه معدنی کاملا خارج شده و بحثهای بیولوژیکی اهمیت بیشتری دارند. …
سپاسگزارم دوست عزیز. فارغ از نام هر حوزه از شیمی، نوبل همیشه به کاربردی ترین پژوهش ها داده میشه
سلام ببخشید یک سوال دارم از خانم دکتر ریاحی.چرا فیزیکدان همیشه سعی می کنند چهره دروغین و فیزیکال از مباحث علمی مهمی چون کوانتوم،هسته ای،ماشین نشان دهند و قائل به پذیرش علوم شیمی کوانتومی،شیمی هسته ای و نانوشیمی نیستند؟ نوبل شیمی۲۰۱۶ و انقلاب علمی برخاسته از آن مشت محکم و کوبنده ای بر دهان فیزیکدانان کیمیا ستیز است که جنبه های پیچیده و محض و نظری علم شیمی را در نظر نمی گیرند.من دوست دارم در آینده نزدیک گرایش شیمی ذرات بنیادی را به شدت توسعه داده و راه و روش علمی مادران اعظم شیمی هسته ای لیزا ماینتر،مارگریت پری،آیدا نوواک،ماری کوری،دارلین هافمن و داون شاوکنسی را ادامه دهم.البته بنده دشمن دانش جذاب و شیرین فیزیک نیستم.