Nobelovu cenu získali chemici, kteří umí postavit stroje z molekul

Zahraničí Zahraničí, Jan A. Novák
Aktualizováno 5. 10. 2016 13:18
Ve Stockholmu byla udělena letošní třetí Nobelova cena. Laureáty ceny za chemii se stali Francouz Jean-Pierre Sauvage, Brit Fraser Stoddart a Nizozemec Bernard Feringa. Královská švédská akademie věd je ocenila za návrh a syntézu molekulárních strojů.
Ilustrační foto.
Ilustrační foto. | Foto: Twitter

Stockholm – Postavit nanoauto s pohonem všech čtyř kol? Pro letošní laureáty Nobelovy ceny za chemii žádný problém.

Trojice oceněných vědců – Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart a Bernard Feringa – se totiž zabývá molekulárními stroji. To je označení pro proteinové komplexy, které mají na starosti veškeré procesy probíhající v živých organismech.

Když roku 1959 slavný fyzik Richard Feynman předpověděl možnost manipulovat s jednotlivými atomy a sestavovat z nich stroje velikosti molekul, byl považován za fantastu. Jeho přednáška s názvem "Tam dole je spousta místa" tehdy ale založila nový obor, který teprve o 15 let později dostal jméno nanotechnologie - což znamená manipulace a obrábění v měřítku nanometrů (miliardtin metru).

Letos ocenění vědci vytvořili základní předpoklady k naplnění Feynmanovy vize: sestavili konstrukční prvky takových strojů.

Molekula jako ložisko

"Letošní laureáti Nobelovy ceny za chemii revolučním způsobem miniaturizovali stroje a přivedli tak chemii na novou úroveň, " zdůvodňuje nobelovský výbor svou volbu. A i když toto spojení strojírenství s chemií zdánlivě nedává smysl, bližší pohled ukáže jeho hlubokou logiku: chemie je manipulace s atomy a molekulami - a právě jen tak jde stavět mikroskopické motory a další zařízení.

První z oceněných Jean-Pierre Sauvage je francouzský chemik, který se na Strasbourg University specializuje na molekulární chemii. Těžiště jeho práce spočívá ve studiu vazeb v molekulách. Ty u běžných molekul fungují na principu sdílení elektronů mezi jednotlivými atomy. Taková vazba je ale pevná a (zjednodušeně řečeno) neumožňuje pohyb, takže ji pro konstrukci nanostrojů nejde použít.

Jean-Pierre Sauvageovi se roku 1983 podařilo vytvořit vazbu, která funguje na mechanickém principu takže dovoluje vzájemný pohyb mezi částmi molekuly. To otevřelo cestu k sestavování pohyblivých prvků mikroskopických strojů jako jsou klouby, ložiska, táhla, páky a další.

Na Savageovu práci navázal roku 1991 skotský chemik Sir James Frasser Stoddart, který v současnosti působí na Northwestern University v USA. Předmětem jeho práce bylo sestavování pohyblivých prvků na úrovni molekul propojených mechanickými vazbami. Největší pozornost vzbudil prvek nazvaný rotaxane, což je vlastně plně otočná osa ukotvená v ložisku - ovšem to celé velikosti molekuly.

Od nanomotoru k nanoautomobilu

Většina strojů potřebuje nějaký pohon - a právě konstruování motorů molekulární velikosti je předmětem práce třetího z oceněných, Bernarda Feringy. Nizozemský chemik působící na University of Groningen je vlastníkem několika desítek patentů, z nichž velká část se týká vypínačů a motorů velikosti molekul.

První takový motor Feringa sestavil roku 1991. Zdrojem energie v něm je - stejně jako v živých organismech - adenosintrifosfát (ATP) a lze jej zapínat a vypínat stejně jako skutečný motor běžné velikosti. Později vědci na tomto principu sestavili funkční "nanoautomobil" (nanocar), jehož čtyři kola tvoří kulové molekuly fulerenů.

V současnosti jsou nanomotory a další nanostroje přibližně na úrovni, na jaké byla elektrotechnika okolo roku 1830 - a přinejmenším stejně bouřlivý rozvoj je teprve před nimi.

Za pomoci molekulárních technologií půjde konstruovat inteligentní materiály nového typu, terapeutické roboty působící uvnitř lidského těla, nové typy akumulátorů, umělé orgány a končetiny, neviditelné senzory, kyborgy spojující přednosti strojů a živých systémů a celou řadu dalších dnes jen těžko představitelných zařízení.

Nechybí ani názory, že nanotechnologie způsobí ještě dramatičtější společenské změny než průmyslová revoluce v 19. století.

Loni se prestižního ocenění v tomto vědním oboru dostalo Švédovi Tomasi Lindahlovi, Američanovi Paulu Modrichovi a Turkovi Azizi Sancarovi za výzkum oprav DNA.

Nobelův týden pokračuje

Letos už byly uděleny dvě Nobelovy ceny. V pondělí se těšil z pocty za lékařství Japonec Jošinori Ósumi za výzkum autofagie.

V úterý byli vyznamenáni za fyziku tři Britové působící v USA David Thouless, Duncan Haldane a Michael Kosterlitz za výzkum neobvyklých stavů hmoty, který může přispět k výrobě dokonalejších materiálů využitelných v elektronice či kvantových počítačích.

Tento týden má být ještě v pátek oznámen letošní nositel Nobelovy ceny za mír. V pondělí je pak na řadě udělení ceny za ekonomii. Datum ohlášení ceny za literaturu zatím nebylo oficiálně stanoveno, nicméně se očekává, že její držitel bude vyhlášen příští týden ve čtvrtek.

 

Právě se děje

před 9 minutami

Brno už prodalo na imaginární zápas lístky za milion korun

Fotbalová Zbrojovka Brno už prodala na imaginární zápas se Slavií na pomoc v boji s novým koronavirem vstupenky v hodnotě milion korun. Momentálně druholigový klub si dal za cíl virtuálně vyprodat někdejší slavný stadion za Lužánkami, kam v říjnu 1996 přišlo na zápas s Pražany 44.120 diváků, což je dosud nejvyšší návštěva v české lize.

Výtěžek z prodeje virtuálních lístků získá brněnská Fakultní nemocnice v Bohunicích na boj s nemocí COVID-19. Do akce se zapojila i Slavia. Podle brněnského klubu fanoušci koupili zatím pět tisíc lístků, které se prodávají za 200 korun.

V Česku si fanoušci mohou kupovat virtuální lístky i na další dva zápasy. Olomouc si připomíná slavné utkání s Realem Madrid a Jablonec pak v neděli imaginárně "odehraje" podještědské derby s Libercem. Výtěžek poputuje rovněž do tamních nemocnic.

Další zprávy