نوبل شیمی ۲۰۱۶

نوبل شیمی ۲۰۱۶ به سازندگان کوچکترین ماشین‌های دنیا رسید

برندگان جایزه نوبل شیمی ۲۰۱۶ کوچکترین ابزارهای نقلیه و مکانیکی را ساختند: موتورها، ماشین‌های و وسایل نقلیه‌ای  که برای ساخت آنها به جای استفاده از فلزها و الکترونیک‌ها از مولکول‌ها استفاده شده است. این جایزه به شکل مساوی به جین-پیر سووَج از دانشگاه استراسبورگ فرانسه، فریزر استودارت از دانشگاه نورث‌ وسترن آمریکا، و برنارد فرینگا از دانشگاه گرونینگن هلند، «برای طراحی سنتز ماشین‌های مولکولی رسید.»

سارا سنگروپ لینز، رئیس کمیته نوبل شیمی در کنفرانس خبری استکهلم گفت: بیش از نیم قرن دانشمندان آرزو داشتند ماشین‌هایی در مقیاس نانومتر یا یک میلیاردیم متر بسازند. آنها برای این کار نیاز به توسعه استراتژی‌های شیمی جدید برای به هم پیوستن حلقه مولکول‌ها و یافتن روش جدید تبدیل انرژی به کار داشتند. به عبارت دیگر باید موتور مولکوی می‌ساختند که به اندازه یک هزارم یک تار موی انسان باشد.

قسمت پایین کارهایی که این دانشمندان برای ساخت ماشین‌های مولکولی انجام دادند آورده شده است. و در آخر مصاحبه‌هایی که با این دانشمندان شده آمده است.

کارهای ساخت ماشین‌های مولکولی برندگان نوبل شیمی۲۰۱۶

سووَج و گروهش در ۱۹۸۳ توانستند برای اولین بار راهی برای بهترین پیوند مولکولی پیدا کنند. گرفتن یک حلقه مولکولی و یک مولکول هلالی شکل و چسپاندن آنها به هم به وسیله یون مس، پس از اینکه آنها به یک مولکول هلالی شکل دیگری می‌چسپند یک حلقه جدید درهم بافته تشکیل می‌شود. پس از آن یون مس حذف می‌شود، حالا این مولکول‌های به هم پیوسته شده به راحتی می‌توانند در محیط بچرخند. سووَج و گروهش در تحقیق‌های بعدیشان راهی برای کنترل گردش آنها ارائه دادند.

در ۱۹۹۱، گروه استودارت موفق شد تا راهی برای محکم نگه داشتن حلقه مولکول‌ها پیدا کنند. تیم استودارت حلقه‌ای از مولکول‌ها ساخت که به شکل کنترل شده‌ای در طول یک محور حرکت می‌کردند. در ۱۹۹۴ تیم استوارت راهی برای کنترل حرکت لرزنده مولکول‌ها پیدا کرد که نام دیگرش رتاکسین است و برای بالابر و عضله مولکولی استفاده می‌شود.

پیشرفت بعدی در ۱۹۹۹ روی داد، در این سال فرینگا موتور مولکولی را ساخت. تیم فرینگا یک مولکول با دو عنصر که به وسیله پیوند ایزومر-ایزومر به هم متصل بودند را گرفتند، این تیم توانست یکی از عنصرها با یک پالس نور فرابنفش ۱۸۰ درجه بچرخانند، و دیگر عنصر را با پالس دیگری از نور فرابنفش نیز چرخاندند. چندی بعد آنها رتور چرخانی با قدرت ۱۲ هزار دور در ثانیه را ساختند. آنها قدرت این موتور را به وسیل شیشه میکروسکوپی که ۱۰۰۰ برابر بزرگتر از موتور مولکولی بود نشان دادند.

سرانجام، آنها موتوری با مولکولی در هر چهارگوش ساختند- یک چهارچرخ نانومتری که هنگام حرکت روی سطح دیده می‌شود- فرینگا این پیشرفت‌ها در فیلمی که در دانشگاهش تهیه کرده است توضیح می‌دهد.

مصاحبه‌های با برندگان نوبل شیمی ۲۰۱۶

استودارت می‌گوید، کلید این کار توسعه نوع جدیدی از پیوندهاش شیمیایی و پیوند مکانیکی است که اجازه می‌دهد اجزا به شیوه کنترل و تکرار تعامل داشته باشند. استودارت در ادامه گفت «این یک پیوند شیمایی جدید است که انقلابی در شیمی و ماشین‌های مولکولی محسوب می‌شود.» استودارت می‌گوید، ممکن است شیمیدان‌ها هر روز هزاران پیوند جدید تولید کنند و هر هفته یکی دو واکنش جدید معرفی می‌کنند. اما این پیوندی که یکبار در ماه رخ می‌دهد، پیشرفت اساسی در شیمی است.

اُلوف رامستروم از اعضای کمیته نوبل در کنفرانس مطبوعاتی گفت، نوبل به علمی پایه‌ای اهدا شد که هنوز در مرحله توسعه است. او کار این دانشمندان را با ماشین‌های اکتریکی قرن ۱۹ که انقلابی در زمینه ماشین‌ها ایجاد کرده‌اند مقایسه کرد. «در آینده ماشین‌هایی می‌بینیم که از این فناوری نو سر برآورده‌اند.»

فرینگا در مصاحبه خبری که تلفنی با او شده بود گفت، هنوز در روزهای اولیه هستیم، اما وقتی شما بتوانید حرکتی را کنترل کنید تمامی چیزها ممکن است. وی کار خود را با برداران رایت که احتمالا نمی‌توانستند هواپیماهای امروزی را تصور کنند مقایسه می‌کند. «دارم به رباتی فکر می‌کنم که دکتر است و با تزریقی به گردش خون، سلول سرطانی یا مواد مخدر در بدنمان کشف می‌کند.»

از فرینگا در رابطه استفاده نادرست از این فناوری و نگرانی در مور گریختن نانومواد به محیط پرسیده شد، فرینگا گفت: « فکر می‌کنم که می‌خواهیم از نوآوری برای رسیدن به آرامش خیال استفاده کنیم. زیاد نگران نیستم، زمانی که ما بتوانیم انواع میکروماشین‌ها و نانوربات‌ها بسازیم مطمئنا می‌توانیم دستگاه‌های ایمنی خوبی بسازیم.» وی همچنین اضافه کرد که اختراعات جدید مانند عامل‌های بیولوژی و شیمیایی به دقت از لحاظ ایمنی ارزیابی می‌شود.

گزارشگران از فرینگر در رابطه با احساسش نسبت به این جایزه پرسیدند، او گفت « نمی‌دانم چه بگویم کمی شوکه هستم، چون یک سوپرایز بسیار بزرگی بود.»

استودارت می‌گوید «احساس افتخار می‌کنم. زمانی که ساعت ۵ عصر به من تلفن کردند، مردی با لهجه سوئدی می‌گفت شما برنده نوبل شدید فکر می‌کردم کسی می‌خواهد من را سر کار بگذارد.» از استودارت نسبت به احساسش با شریک شدن جایزه نوبل با دو فرد دیگر پرسیده شد، استودارت گفت: «هر یک از ما سال‌ها برای پژوهش‌هایمان از هم کمک می‌گرفیم و از هم حمایت می‌کریم.»

فوتو شیمیدان تورستن باخ از دانشگاه مونیخ آلمان می‌گوید «همه آنها مستحق نوبل بودند، شکی وجودندارد.» برای اولین بار فرینگا در اواخر ۱۹۹۰ با پژوهشی در مورد موتور مولکولی چشم‌ها را به این حوزه باز می‌کند. سپس کارهای بسیار خوبی برای گسترش آن از جمله چرخش اشیای میکرومقیاس انجام می‌دهد.

باخ در ادامه می‌گوید، استودارت کسی بود که اولین بار به چیزهایی که این ماشین مولکولی نیاز دارد «موتور، ترمز، چرخ دنده و …» توجه کرد. سوویج نیز ایده‌های اصلی سوپرمولکولی شیمیایی را ارائه داد. باخ همچنین در ادامه گفت: «واقعا زیباست که حرکت اشیا در سطح مولکولی را مدیریت کنید.» «اما نمی‌خواهم  پیشروی این حوزه را پیش‌بینی کنم، چون احساس می‌کنم شاهد اشیا شگرفی باشیم»

دیدگاه‌تان را بنویسید: