За що дали нобелевку по хімії в 2021-м і які можуть бути наслідки для тебе

Ми підозрюємо, що самі вчені не завжди розуміють ті відкриття, за які вони отримують Нобелівські премії. Але в премії з хімії за 2016 рік Саважа, Стоддарт і ферінгів треба все-таки розібратися. Адже їх відкриття може виявитися у нас всередині.

Згідно з пророцтвами футурологів, за нашими організмам давно повинні повзати мікророботи, видаляючи холестерин і взагалі наводячи порядок. Дослідні зразки навіть з’явилися на світло – один робот вже навчився переміщатися по кишках, знімаючи пейзаж на відео.

Але у цих машин є проблема: за мірками мікросвіту вони величезні. І в медичних цілях, і в наукових є іноді потреба маніпулювати предметами розміром з атом. Тут можуть стати в нагоді так звані «молекулярні машини», які з’явилися в 1964 році і весь цей час еволюціонували, поки ми міняли дискети на флешки, наївно вважаючи, що це і є прогрес.

Суть молекулярної машини в тому, що вона складається з окремих молекул (тобто назва – не метафора). І головне її відмінність від звичайної речовини – в способі, яким частини молекули кріпляться один до одного. Зазвичай групи атомів в молекулі з’єднуються хімічним зв’язком. Наприклад, електронні хмари одних атомів з’єднуються з електронними хмарами інших – так виходить ковалентний хімічний зв’язок.

Але в 1964 році Готфрід Шилл і Артур Люттрінгхаус з’єднали дві молекули, що мали форму кілець, просто протягнувши їх одну в іншу на манер ланок у ланцюзі. Вийшло нове речовина – катена. У ньому частини молекули скріплюються без будь-якої хімії, чисто механічно. А значить, їм легше рухатися відносно один одного, як на шарнірах. Після Шилл придумав ще одну механічну молекулу – ротаксан. У ній на ланцюжок кілець надіто більша молекулярне кільце.

Коли вченим в руки потрапляє нова молекула, вони, звичайно, хочуть її покриття і розглянути. В ході такого вивчення француз Жан-П’єр Саваж змусив кільця катена обертатися. А в 1991-му американець Фрезер Стоддарт зміг пересунути кільце в молекулі ротаксана по ланцюжку-осі туди і назад. Для цього він впливав на молекулу теплом або світлом – окремі її частини скорочувалися-розтягувалися, і вся вона приходила в рух.

Тут стало ясно, що з нових механічних молекул можна будувати щось рухливе і корисне. Стоддарт незабаром створив молекулярний мікропод’емнік на базі молекули ротаксана, а його голландський колега Бернард Ферінга – мотор з гвинтом з молекул біс-хеліціна, з’єднаних віссю.

Медицина тут не єдине застосування. Молекулярні машини можуть з’єднувати, роз’єднувати і перетягувати з місця на місце інші молекули і окремі атоми. А значить, мікроелектроніка і синтез нових речовин виходять на новий рівень. Це, вважай, якась нова хімія народжується у нас на очах.