Нобелови лауреати по химия. Нобеловата награда за химия е присъдена за синтеза на молекулярни машини. И в този час

означаваше

Лауреати: французинът Jean-Pierre Sauvage от Университета в Страсбург, роденият в Шотландия сър J. Fraser Stoddart от Северно-Захидния университет (Илинойс, САЩ) и Бернард Л. Феринга ( Bernard L Feringa) от Университета в Гронинген (Холандия) .

Джерело: pbs.twimg.com

Формулата за наградата звучи така: „за проектиране и синтез на молекулярни машини“. Тези лауреати прегърнаха миниатюризацията на технологиите, което може да има революционно значение. Соваж, Стодарт и Феринга не само промениха машините, но въведоха химията на един нов свят.

Те вече са създали молекулярни механизми, които могат да изправят ръцете и да действат като почистващи машини. Те могат да бъдат поставени пред нас в различни сензори, както и в медицината.

Както се посочва в прессъобщението на Кралската шведска академия на науките, първата стъпка към молекулярна машина е направена от професор Жан-Пиер Соваж през 1983 г., когато той успешно формира две пръстеновидни молекули наведнъж, lantsyug, vidomy yak catenan. Молекулите на причината са свързани чрез силни ковалентни връзки, при които атомите споделят електрони, но в този случай те са свързани чрез силни механични връзки. За да може машината да изпълни задачата, е необходимо тя да бъде оформена на части, които могат да се срутват една по една. Двата свързани пръстена ясно демонстрират това.

Друг продукт е произведен от Fraser Stoddart през 1991 г., когато той произвежда ротаксан (вид молекулярна структура). Чрез вмъкване на молекулярен пръстен в тънък молекулярен пръстен и показване, че този пръстен може да се свие по своята ос. Ротаксаните са в основата на такива разработки като молекулярно повдигане, молекулярно месо и компютърни чипове.

И Бърнард Феринг беше първият човек, който счупи молекулярния двигател. През 1999 г. въртенето отне молекулярната лопата на ротора, който постепенно се увива в една посока. Vikorist молекулярни двигатели, като обвиха цилиндъра, който беше 10 хиляди пъти по-голям, по-нисък двигател, като също така построиха наноавтомобил.

Важно е да се отбележи, че лауреатите за 2016 г. няма нужда да „блестят“ в различни списъци с фаворити, тъй като скоро се появяват в челните редици на „Нобеловата година“.

Сред онези, на които медиите предричаха награда по химия, например Джордж М. Чърч и Фън Джан (обиден от САЩ) - за установяването на редактиране на генома CRISPR-cas9 при хора и мишки.

Също така в списъка с фаворити в ученията от Хонг Конг е Денис Ло (Dennis Lo Yukmin) - за идентифицирането на безклетъчна вътрематочна ДНК в майчината плазма, което революционизира неинвазивното пренатално тестване.

Споменаха се и имената на японски учени - Хироши Маеда и Ясухиро Мацамура (за ефекта на повишено проникване и уплътняване на високомолекулни лекарства, което е ключово откритие за лечението на ракови заболявания).

В някои случаи беше възможно да се срещне името на химика Александър Спокий, който е роден в Москва, но след като семейството му се премести в Америка, той живее и работи в САЩ. Наричат ​​го „нововъзникващата звезда на химията“. Преди да говори, единственият лауреат на Радиан Нобелова награда по химия става академик Микола Семенов през 1956 г. за разработването на теорията за реакциите на Ланцуг. Повечето от наградените с тази премия са от САЩ. На друго място са германските, на трето са британските.

Наградата за химия най-общо може да се нарече „най-нобеловата от нобелите“. Дори човекът, който е дал началото на този град, Алфред Нобел, самият той е бил химик, а в Периодичната таблица на химичните елементи той е определен като Нобел от Менделевия.

Решението да се присъди тази награда е одобрено от Кралската шведска академия на науките. От 1901 г. (холандецът Якоб Хендрик ван Хоф стана първият човек, удостоен с титлата в областта на химията) до 2015 г. Нобеловата награда за химия е присъдена 107 пъти. За номинирането на подобни градове в Галусия физиката и медицината по-често се присъждат на един лауреат (в 63 издания), отколкото няколко пъти. Много жени обаче станаха лауреати по химия - сред тях Мария Кюри, както и Нобеловата награда по физика и Дон Ирен Жолио-Кюри. Един човек, който отне химическия „Нобел“ от двама, ставайки Фредерик Сангер (роден през 1958 г. и 1980 г.).

Най-младият награден е 35-годишният Фредерик Жолио, който печели наградата за рок през 1935 г. И Джон Б. Фен стана най-възрастният, а градът на Нобел "изпревари" 85 смъртни случая.

Миналата година Нобелови лауреати по химия станаха Томас Линдал (Великобритания) и двама от САЩ - Пол Модрич и Азиз Санчар (от Турция). Градът го получи за „механични изследвания на актуализирането на ДНК“.

Нобеловата награда за химия за 2016 г. беше присъдена на синовете Жан-Пиер Савидж, Фрейзър Стодарт и Бърнард Феринг за работата им по синтеза на "молекулярни машини", съобщи Кралската шведска академия на науките, която признава наградата от сряда в Стокхолм .

По-долу са биографиите на лауреатите.

© AP Photo/Catherine Schroder

© AP Photo/Catherine Schroder

През 1971 г. той се дипломира като доктор по философия в университета в Страсбург (Франция) под ръководството на известния химик Жан-Мари Лен. Изследванията след рака са проведени в Оксфордския университет под ръководството на церебралния химик Малкълм Грийн.

От 1971 до 1979 г. е научен специалист в Националния център за научни изследвания на Франция (Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS).

1979-2009 г. – Директор по научни изследвания в Националния център за научни изследвания на Франция.

От 1981 до 1984 г. е професор в университета в Страсбург.

През 2009-2010 г. имаше заявки от професор в Цюрихския университет.

През 2010-2012 г. имаше заявки от научния специалист на Северно-Заходния университет (Илинойс, САЩ).

От 2009 г. до днес - почетен професор на Университета в Страсбург, почетен директор на Националния център за научни изследвания на Франция.

Член-кореспондент на Френската академия на науките от 1990 г., член на Френската академия на науките от 1997 г.

Jean-Pierre Savage е пионер в областта на взаимното механично блокиране на молекулярни архитектури.

Фрейзър Стодарт

Изследванията на Феринг са отличени с няколко награди, включително златен медал Пино на Италианската химическа асоциация (1997 г.), Мемориалната награда Гутиконда на Колумбийския университет (2003 г.), Ия Кербер (Körber European Sci, кръстен на Артър Коуп (Късна кариера на Артър К. Коуп Scholars Award) на American Chemical Partnership (2015), японската награда Yamada-Koga и Nagoya Gold Medal Prize (2013) в областта на органичната химия и др.

5 юни 2016 г. на Бернар Феринга (баща на Жан-Пиер Савидж и Фрейзър Стодарт) за работа по синтеза на молекулярни механизми, които могат да създават директни сили и по този начин да действат като силови машини.

Подготвен материал по информация на РИА Новини и Видкритих Джерел

В Стокхолм се състоя вълнуваща церемония по обявяване на лауреатите Нобелова награда за химия.

На 5 юни 2016 г. бяха обявени имената на носителите на Нобелова награда за химия за 2016 г. Те станаха френски Жан-Пиер Суваж(Жан-Пиер Соваж), американец от шотландски произход Джеймс Фрейзър Стодарт(Фрейзър Стодарт) този холандец Бърнард Феринга(Бернард Феринга).

Формула за награждаване: “ За проектиране и синтез на молекулярни машини«.

Молекулярните машини са устройства, които манипулират единични атоми и молекули. Смрадите могат да ги прехвърлят от едно място на друго, да ги приближават, така че да се създаде химическа връзка между тях, или да ги разтягат, така че химическата връзка да се разпадне. Размерът на молекулярната машина може да бъде твърде голям. Просто кажете, че е близо до няколко нанометра.

Сред обещаващите директно използванеТакива машини се използват за молекулярна хирургия, целенасочено доставяне на лекарства (например ъгъл на раков тумор, където раковите клетки могат да проникнат), коригиране на нарушени биохимични функции на тялото.

Как да четем прессъобщението на Кралската шведска академия на науките, първата лекция за молекулярната машина, професор Жан-Пиер СоважСлед като направи реакция през 1983 г., когато успешно абсорбира две пръстеновидни молекули наведнъж, образувайки копие, известно като катенан. Молекулите на причината са свързани чрез силни ковалентни връзки, при които атомите споделят електрони, но в този случай те са свързани чрез силни механични връзки. За да може машината да изпълни задачата, е необходимо тя да бъде оформена на части, които могат да се срутват една по една. Двата свързани пръстена ясно демонстрират това.

Още един крокодил беше смазан Фрейзър Стодарт 1991 roku, когато разработихме ротаксан (вид молекулярна структура). Чрез вмъкване на молекулярен пръстен в тънък молекулен пръстен и показване, че този пръстен може да се свие по своята ос. Ротаксаните са в основата на такива разработки като молекулярно повдигане, молекулярно месо и компютърни чипове.

А Бърнард Ферингатъй като е първият човек, тя счупи молекулярния двигател. През 1999 г. въртенето отне молекулярната лопата на ротора, който постепенно се увива в една посока. Vikorist молекулярни двигатели, като обвиха цилиндъра, който беше 10 хиляди пъти по-голям, по-нисък двигател, като също така построиха наноавтомобил.

Лауреатите за 2016 г. ще си поделят по едно пени от наградата в размер на 8 милиона шведски крони (приблизително 933,6 хиляди долара).

Давам Нобелова награда за химия 1901 г Джейкъб Хендрик ван Хофкато знак за признание за голямото значение на спазването на законите на химическата динамика и осмотичното налягане в индустриите. От този момент до 2015 г. 172 души са станали лауреати, включително 4 жени.
Най-често Нобеловата награда за химия се присъжда за работа в областта биохимия(50 пъти), органична химия(43 пъти) това физическа химия(38 пъти).
Нобелова награда за химия за 2015 гсвален от шведа Томас Линдал, американецът Пол Модрич и роденият в Турция Азиз Санджар „за механични изследвания на възстановяването на ДНК“, които показаха на молекулярно ниво как клетките регенерират повредената ДНК и запазват генетичната информация.

Нобеловата награда за химия за 2016 г. беше присъдена на Жан-Пиер Соваж от Университета в Страсбург (Франция), Фрейзър Стодарт от Северно-Захидния университет (САЩ) и Бърнард Феринга от Университета Грон в Ген (Холандия). Престижната награда беше присъдена „за проектиране и синтез на молекулярни машини“ - големи молекули или молекулярни комплекси, които могат да произвеждат звуци на песни, когато са снабдени със звукова енергия. По-нататъшното развитие на този проблем се очаква да се появи в богатите области на науката и медицината.

Нобеловият комитет редовно говори за роботи, които освен научна стойност имат и допълнителна характеристика. Така например в откритието на графен от Гейм и Новосьолов (прекрасна Нобелова награда по физика - 2010 г., „Елементи“, 10/11/2010 г.), престъплението на същото откритие за предотвратяване на квантовия ефект на Хол при стайни температури и , имаше чудесни технически подробности: топки Ще простим графита с лента. Шехтман, който откри квазикристалите, имаше история на научна конфронтация с друг водещ благородник - Полинг, който заяви, че „няма обикновени квазикристали и няма квазикристали“.

В областта на молекулярните машини на пръв поглед няма такова нещо, с изключение на факта, че един от лауреатите, Стодарт, има празнуваща титла (не е първият). Въпреки че е вярно, че специалността все пак е важна. Синтезът на молекулярни машини не е единствената област в академичната органична химия, която може да се нарече чисто инженерство на молекулярно ниво, където хората се колебаят да проектират молекула от нулата и не се успокояват, не го отричат. В природата подобни молекули, разбира се, присъстват (така смесени протеини на органични клетки - миозин, кинезини - или, например, рибозоми), но хората все още са далеч от такова ниво на сгъваемост. Следователно молекулярните машини са плод на човешкия ум от началото до края, без никакви опити за наследяване на природата или обяснение на природни феномени, които се избягват.

Също така, ние говорим за молекули, в които една част е проектирана да се свие по ясно различен контролиран начин - обикновено використични и външни притоци и топлина за движение. За създаването на такива молекули Sauvage, Stoddard и Feringa идентифицираха различни принципи.

Sauvage и Stoddard работят върху механично обединени молекули: катенан - два или повече обединени молекулни пръстена, които се увиват един след друг (фиг. 1), и ротаксан - складови молекули в две части, в които една част (пръстен) може да се срути в противен случай ї ( права основа)), така че да има обемни групи (запушалки) по ръбовете, така че пръстенът да не се „плъзга“ (фиг. 2).

Въз основа на силно развитата концепция бяха създадени „молекулярно повдигане“, „молекулярни меса“, различни молекулярни топологични структури, които представляват теоретичен интерес, и уникална рибозома, създадена да синтезира напълно къси и протеини.

Подходът на Феринг е коренно различен и още по-елегантен (фиг. 3). В молекулярния двигател на Feringa частите на молекулата, които се въртят една след друга, се държат заедно не механично, а чрез правилна ковалентна връзка - въглерод-въглехидратна подвръзка. Невъзможно е групата да се увие около кореновата лента без външна инфузия. Такава инфузия може да бъде облъчена с ултравиолетова светлина: образно казано, ултравиолетовата светлина селективно разкъсва един лигамент в подлозата, което позволява увиване за секунда. В този случай във всички позиции молекулата на Feringa е структурно натоварена и сублигаментът е напрегнат. При завъртане молекулата следва най-малката опора, опитвайки се да намери позицията с най-малко напрежение. Не действа, но на кожен етап се обръща и се включва и изключва от едната страна.

Подобен двигател с незначителни модификации беше показан през 2014 г., за да произвежда приблизително 12 милиона оборота в секунда (J. Vachon et al., 2014). Най-красивото изпълнение на двигателя Feringa беше демонстрирано в „наномашината“ върху златна плоча (фиг. 4). Няколко двигателя, свързани към сърцевината на колелата, докато всяка молекула се превърне в едно цяло и колата се движи напред.

В момента е в ход разработването на молекулярен двигател, който може да се активира с видима светлина вместо UV. С помощта на такъв мотор ще може да се преобразува звуковата енергия в механична енергия по абсолютно безпрецедентен начин – заобикаляйки електрическата система.

Последната работа е публикувана в Journal of the American Chemical Partnership ( JACS), Fering показа дизайна на двигателя, чиято скорост може да се контролира чрез химическо впръскване, както е показано на фиг. 5. Когато ефекторна молекула (метален дихлорид - цинк Zn, паладий Pd или платина Pt) се добави към молекулярния двигател, останалата променя конформацията, правейки обвивката по-лека. Експериментите показват, че при 20°C, с три обръщания на ефекторите, двигателят най-често се включва на платина (с честота 0,13 Hz), малко повече - на паладий (0,035 Hz) и още повече - на цинк (0,0 09 Hz). Максималната скорост на двигателя без ефектор е 0,0041 Hz. Това явление беше потвърдено от квантово-механичните структури на двигателя с и без ефектори. От отворите можете да видите как се променя конформацията и колко олекотява обвивката.

И накрая, добре е да се каже, че молекулярните двигатели все още не са заседнали в ежедневието, но може би дори в близко бъдеще те ще станат по-активни.

Джерела:
1) Нобеловата награда за химия 2016 г. – официално известие до Нобеловия комитет.
2) Молекулярни машини – доклад за работата на лауреатите, подготовка на Нобеловия комитет.
3) Адел Фокнър, Томас ван Льовен, Бен Л. Феринга и Сандър Дж. Везенберг. Цялостно регулиране на ротационната течливост в задвижвания от светлина молекулярен двигател // Вестник на Американското химическо дружество. 26 септември 2016 г. Т. 138 (41). P. 13597-13603. DOI: 10.1021/jacs.6b06467.

Григорий Молев