A világ legapróbb gépeiért jár a kémiai Nobel

A 2016-os kémiai Nobel-díj nyertesei

Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart és Bernard L. Feringa nyerte a 2016-os kémiai Nobel-díjat olyan molekuláris gépek tervezéséért és megalkotásáért, amelyek valóban működőképesek is.

A három kutató, Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart és Bernard L. Feringa olyan molekulákat hozott létre, amelyeknek mozgását szabályozni lehet, és amelyek képesek elvégezni egy előre meghatározott feladatot, ha energiát kapnak.

A 2016-os kémiai Nobel-díj nyertesei Forrás: Nobel Prize Facebook

Az elismerés azért járt ennek a három kutatónak, mert felfedezésük jól mutatja, hogy a mesterséges kémia miniatürizálása milyen technológiai forradalomhoz vezethet.

Az első lépés

A most díjazott felfedezés első lépését Jean-Pierre Sauvage tette meg 1983-ban, amikor sikeresen összekapcsolt gyűrű alakú molekulákat, láncot alkotva belőlük. Ezt a láncot catenane-nek nevezte el. Normál esetben a molekulák erős kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz, és vegyértékelektronjaik közössé válnak. A catenane esetében azonban

az atomok egy szabadabb mechanikai kötéssel kapcsolódnak.

Ahhoz, hogy egy gép képes legyen feladatokat ellátni, olyan részekből kell állnia, amelyek egymáshoz képest szabadon tudjanak mozogni. A Sauvage által felfedezett lánc eleget tesz ennek a kritériumnak.

Mozog a molekuláris gyűrű, pöfög a motor

A második lépést Fraser Stoddart tette meg 1991-ben, amikor létrehozott egy rotaxane-t. Egy molekuláris gyűrűt helyezett egy molekuláris tengely köré, és bebizonyította, hogy a gyűrű képes mozogni a tengely körül. Erre épülő felfedezés például a molekuláris lift, a molekuláris izom és a molekula alapú számítógépes chip.

Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart és Bernard L. Feringa a díj nyertesei (balról jobbra a képeken) Forrás: AFP/Jonathan Nackstrand

Bernard Feringa volt az első, aki molekuláris motort készített. 1999-ben elérte, hogy egy molekuláris rotorlapát folyamatosan ugyanabba az irányba forogjon. Ilyen motort használva

képes volt egy a motornál tízezerszer nagyobb üveghengert is forgatni,

és létrehozott nanoautót is.

Újfajta szenzorok jöhetnek

A molekuláris motor fejlettségét tekintve most ott tart, ahol az elektromos motor tartott az 1830-as években. A molekuláris motorok felfedezése valószínűleg újfajta szenzorok és energiatároló rendszerek fejlesztésének fog újabb lendületet adni.

A 71 éves Sauvage a Strasbourgi, a 74 éves Stoddart a Northwestern, a 65 éves Feringa a pedig a Groningeni Egyetem munkatársa.

A kitüntetettek 8 millió svéd koronával (256 millió forintos összeggel) gazdagodnak, a díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.

Egy kis statisztika

A kémiai Nobel-díjat 1901 óta most 108. alkalommal ítélték oda, 8 alkalommal nem osztották ki. Az elismerésben 63 alkalommal részesült egy tudós, 23 alkalommal kettő és 22 alkalommal három. A díjat a mostaniakkal együtt eddig 175 tudósnak ítélték oda, de a kitüntetettek száma ténylegesen 174, mivel az angol Frederick Sanger - eddig egyedüliként - két alkalommal (1958, 1980) is részesült az elismerésben.

A kitüntetettek átlagéletkora 58 év. Az eddigi legfiatalabb nyertes 1935-ben az akkor 35 éves Frédéric Joliot-Curie volt, a legidősebb pedig 2002-ben az akkor 85 éves John B. Fenn. Az 1954-ben kémiai Nobel-díjjal kitüntetett amerikai Linus Pauling 1962-ben Nobel-békedíjat is kapott, egyúttal

ő az egyetlen Nobel-díjas, akinek egyik kitüntetésen sem kellett mással osztozkodnia.

A legtöbb díjazottat, szám szerint 50-et biokémiai kutatásaikért jutalmazták.

Az eddigi kitüntetettek között 4 nő van: Marie Curie 1911-ben, a lánya, Irene Joliot-Curie 1935-ben, Dorothy Crowfoot Hodgkin 1964-ben, Ada Jonat pedig 2009-ben nyerte el a díjat. Marie Curie és Dorothy Crowfoot Hodgkin egyedül vették át a kitüntetést, Marie Curie 1903-ban a fizikai Nobel-díjat is megkapta.

Két kémiai Nobel-díjas nem vehette át a neki ítélt kitüntetést: a náci Harmadik Birodalom hatóságai arra kényszerítették Richard Kuhnt, majd Adolf Butenandtot, hogy a nekik 1938-ban, majd 1939-ben megítélt kémiai Nobel-díjat visszautasítsák. A két tudós csak a második világháború után vehette át az elismerést, az azzal járó pénzösszeg viszont - az alapító Alfred Nobel rendelkezései miatt - már nem járt nekik.

Az eddig egyetlen díjazott házaspár a Nobel-díjas "csúcstartó" Curie-családból került ki: Irene és férje, Frédéric Joliot-Curie 1935-ben együtt kapták meg a kémiai elismerést.

Marie Curie jegyzetei Forrás: Wellcome Library, London

Magyar születésű tudósok közül eddig öten kaptak kémiai Nobel-díjat. Az 1925. évit a Németországban élt Zsigmondy Richárd vehette át "a kolloid oldatok heterogén természetének magyarázatáért". Az 1943. évit a Németországban, Dániában és Svédországban élt Hevesy György kapta "a kémiai folyamatok kutatása során az izotópok indikátorként való alkalmazásáért".

1986-ban a Kanadában élő Polányi János megosztva kapta a díjat "a kémiai reakciók folyamatának jobb megértését szolgáló kutatásaiért, reakciódinamikai felismeréseiért". 1994-ben az Egyesült Államokban élő Oláh Györgynek "a pozitív töltésű szénhidrogének tanulmányozása terén elért eredményeiért", míg 2004-ben az Izraelben élő Avram Hershkónak (Herskó Ferencnek) a sejtbiológia terén elért alapvető kutatási eredményeiért ítélték oda a kémiai Nobel-díjat.