0
3588
Газета Наука Печатная версия

12.10.2016 00:01:00

Сила – в молекулярном движении

Ротор наномотора выдает до 12 миллионов оборотов в секунду

Тэги: нобелевская премия, химия


нобелевская премия, химия Жан-Пьер Соваж

Нобелевская премия по химии присуждена трем специалистам по топологической химии «за разработку и синтез молекулярных машин». Формула краткая, поэтому в нее не вошли молекулярные цепи и «роторы». Премии удостоились Жан-Пьер Соваж, сэр Фрейзер Стоддарт и Бернард Феринга. Соваж родился в 1944 году в Париже и в 1971 году удостоился докторской степени в Страсбургском университете, где работает и поныне. Стоддарт, родившийся в Эдинбурге, двумя годами моложе француза, степень получил в 24 года, после чего перебрался за океан, где и занимает профессорскую должность в Северо-Западном университете г. Эванстона, штат Иллинойс. Самый молодой из тройки лауреатов – Феринга: он родился в 1951 году в голландском городе Баргер, докторскую диссертацию защитил в 1978 году в университете Гронингена.

Считается, что интеллектуальным драйвером химиков-топологов стал, сам того не осознавая, знаменитый Ричард Фейнман, еще в конце 1950-х ставший провозвестником будущих нанотехнологий. В своей лекции 1984 года он предложил своим слушателям подумать над тем, как создать молекулярные машины. Самое удивительное в том, что уже на следующий год Соваж опубликовал свою первую статью с описанием метода замыкания – interlocking – двух циклических молекул друг на друга. Одна из них поначалу была разомкнутой, конец ее «продевался» в другую, подобно нитке в игольное ушко, а затем она замыкалась с использованием иона меди.

Бернард Феринга.
Бернард Феринга

Через 10 лет после фейнмановских слов Стоддарт использовал медь для механического «связывания» – без образования крепких ковалентных связей с участием двух электронов – двух, а затем и трех молекул с получением молекулярного претцеля-кренделя, или, как еще в шутку окрестили эту молекулярную конструкцию, «наручников».

Феринге же первому удалось создать первый молекулярный мотор, который мог вращаться в избранном направлении. Ничтожные размеры моторчика и отсутствие трения позволили довести его скорость вращения до 12 млн вращений в секунду! Мощность мотора позволяет приводить во вращение стеклянный цилиндр длиной 28 микрон (микрометров), который в 10 тыс. раз тяжелее двигателя. Использование мотора в жидком кристалле привело к изменению структуры последнего в результате вращения жидкокристаллических компонентов.

Технологии, разработанные лауреатами, позволили также создать ротаксаны, или молекулярные устройства, использующие вращение одной составной части вокруг молекулярной оси. Интерес ученых к топологическим «искривлениям» различных структур проявился в присуждении двух премий этого года физикам и химикам, использующим 3D-подход в своих исследованиях самых разных сред и структур. Можно напомнить, что название «топологии» идет от греческого «топос» для обозначения вершин. В пресс-релизе Нобелевского комитета специально подчеркивается, что награда присуждена за достижения в топологической химии.

Фрейзер Стоддарт. 	Фото Reuters
Фрейзер Стоддарт. Фото Reuters

Работы лауреатов обеспечили ученых набором инструментов, с помощью которых в 2013 году был создан молекулярный робот, использующий ротаксан для улавливания в растворе аминокислот и их сцеплении друг с другом. Тем самым заложена основа будущих молекулярных контейнеров для «сборки» протеинов нужной последовательности.

Дальнейшим развитием технологий, созданных лауреатами 2016 года, стало конструирование молекулярного «авто» с продольной станиной и двумя поперечными мостами, к концам которых прикреплены колеса из двух плоских соединенных друг с другом «колес». Слово «колеса» взяты в кавычки в связи с тем, что они не вращаются на оси, а меняют положение подобно лопастям колесного парохода. Но вот в MOF – металло-органической «раме» – молекулярное колесо присутствует. Название показывает, что атомы металла используются для сборки и крепления органического каркаса наподобие спортивного, посредине которого укреплена ось с двумя утолщениями. Между ними в двух противоположных направлениях перемещается молекулярное кольцо, движение которого ограничено указанными утолщениями.

Представители довольно нового направления, каковым является топологическая химия, воспроизвели в простейших формах то, что давно уже знает биология, активно использующая кольца ДНК – плазмиды – в биотехнологии (плазмиды и кольцевые молекулы вирусных нуклеиновых кислот активно используются для переноса нужных генов).

Так что будущим поколениям химических топологов работы хватит.  


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


Немецкий бизнес ищет новые пути  сотрудничества

Немецкий бизнес ищет новые пути сотрудничества

Олег Никифоров

Водородный проект в России для Германии

0
1397
Косметический перед капитальным

Косметический перед капитальным

Тимофей Шевяков

Что изменится в Государственной думе по результатам выборов

0
1209
Михаил Делягин: Санкции США как знак качества

Михаил Делягин: Санкции США как знак качества

0
1567
Беспристрастность системы кассационных судов проверят делом ТоАЗа

Беспристрастность системы кассационных судов проверят делом ТоАЗа

Денис Писарев

Самый громкий корпоративный конфликт десятилетия далек от завершения

0
879

Другие новости

Загрузка...