Tänä aamuna kolme kemian pioneeria - Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart ja Bernard L. Feringa - sai Nobelin kemian palkinnon työstään molekyylikoneissa. Raudan ja teräksen sijasta nämä pienet laitteet käyttävät molekyylikomponentteja, pyörittäen ja pumppaamalla paljon kuin elämän kokoiset kampit ja männät. Näitä paljaalle silmälle näkymättömiä nanomateriaaleja voitaisiin lopulta käyttää uusissa materiaaleissa, antureissa tai jopa lääkkeiden kohdennetussa toimituksessa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Mitä Nobel-palkinnon voittaminen vie? Neljä voittajaa omalla sanallaan
Kolmio antoi valtavan panoksen molekyylityökalupakkiin, joka on vasta alku näille nanomittakaavoisille laitteille. ”Tunnen olevansa kuin Wrightin veljet, jotka lentävät sata vuotta sitten ensimmäistä kertaa, ja ihmiset sanoivat, miksi tarvitsemme lentävää konetta?” Feringa kertoi Nobel-komitealle puhelimen aikana, raportoi Nicola Davis ja Ian Sample The Guardianissa. "Ja nyt meillä on Boeing 747 ja Airbus."
On jo monia materiaaleja, joita voidaan valmistaa kemiallisesti. Mutta nyt lisäämällä nämä pienet liikkeet "mahdollisuuksia on loputtomasti", hän sanoo. "Se avaa kokonaan uuden nanorakenteiden maailman."
Vuonna 1983 Jean-Pierre Sauvage ja hänen ranskalainen tutkimusryhmänsä etenivät ensimmäisen kerran kohti pienlaitteiden luomista, voittaen haasteen, joka hämmensi monia ennen häntä. Kupari-ionin avulla hän ja hänen tiiminsä houkuttelivat kaksi puolikuoren muotoista molekyyliä, lukitsemalla ne yhdessä renkaan ympärille luomaan niin sanotun mekaanisen sidoksen, luomalla samanlaisen linkin molekyyliketjussa, lehdistötiedotteiden mukaan.
Seuraava suuri läpimurto tapahtui vuonna 1991, kun Stoddart loi nanokokoisen akselin käyttämällä negatiivisesti varautuneista elektroneista vapaata molekyylirenkaa ja elektronia sisältävää sauvaa. Kun nämä kaksi tapasivat ratkaisussa, he vetosivat toisiinsa ja sauva liukastui renkaan läpi kuin akseli. Lämpöä lisäsi liikkeelle. Sen jälkeen vuosien aikana Stoddart on jopa sisällyttänyt tämän pienen liikkeen tietokonepiirille.
Feringa antoi merkittävän panoksen kentälle vuonna 1999, kun hän ja hänen tiiminsä kehittivät ensimmäisen molekyylimoottorin. Molekyylien pyörimisliikkeet ovat tyypillisesti satunnaisia, mutta Feringa pystyi suunnittelemaan molekyylin, joka pyörii yhteen hallittuun suuntaan. Hän lisäsi nämä molekyyliset “pyörät” hiilirunkoon luodakseen molekyyliauton, joka saa sen oomfin valopulsseista.
Tutkijat uskovat, että nanokodilla on mahdollisuus mullistaa tietojenkäsittely, terveydenhuolto ja materiaalitiede. Yhtenä päivänä nanokalvot voivat toimia pieninä molekyyliroboteina, korjata elimiä tai puhdistaa ympäristöä.
Ne voivat jopa mullistaa kaupunkeja, Lontoon yliopistollisen korkeakoulun materiaalien ja yhteiskunnan professori Mark Miodownik kertoo The Guardianille Hannah Devlinille. "Jos haluat infrastruktuuria, joka huolehtii itsestään - ja luulen tekevämme -, olen melko varma, että siirrymme kohti itseparantavia järjestelmiä", hän sanoo. "Meillä on muoviputkia, jotka voivat korjata itsensä, tai siltaa, jonka murtautuessaan nämä koneet rakentavat sillan uudelleen mikroskooppisessa mittakaavassa. Se on vasta alkamassa. Mahdollisuudet ovat todella valtavat."
Tutkijat ovat jo ottamassa suuria askelia kohti molekyylikoneiden käyttöä, raportoi Sarah Kaplan The Washington Postille . Viime vuonna Saksan tutkijat käyttivät molekyylikoneita rakentaakseen syövän vastaisen yhdisteen, joka sammutetaan ja kytketään päälle. Tämän avulla lääkärit voivat kohdistua vahingoittuneisiin alueisiin vahingoittamatta tervettä kudosta. Toinen ryhmä loi molekyylisen ”robotin”, joka pystyy yhdistämään aminohapot toisiinsa kuin pieni liikkuva käsivarsi.
Mutta tekniikka on vielä vasta alkuvaiheessa, ja siellä on paljon vielä tulossa. Nobelprize.org väittää, että "molekyylimoottori on samassa vaiheessa kuin sähkömoottori oli 1830-luvulla, kun tutkijat näyttivät erilaisia pyörivää kampia ja pyöriä tietämättä, että ne johtaisivat sähköjuniin, pesukoneisiin, tuulettimiin ja ruoanvalmistukseen".
