Laureáti Nobelovej ceny za chémiu. Nobelova cena za chémiu bola udelená za syntézu molekulárnych strojov. A v túto hodinu

znamenalo

Laureáti: Francúz Jean-Pierre Sauvage z University of Strasbourg, rodák zo Škótska Sir J. Fraser Stoddart z Pivnichno-Zachidny University (Illinois, USA) a Bernard L. Fehr Inga (Bernard L Feringa) z University of Groningen (Holandsko ).

dzherelo: pbs.twimg.com

Vzorec na ocenenie znie takto: „za dizajn a syntézu molekulárnych strojov“. Títo laureáti prijali miniaturizáciu technológie, ktorá môže mať revolučný význam. Sauvage, Stoddart a Feringa nielen zmenili stroje, ale predstavili chémiu nového sveta.

Už vytvorili molekulárne mechanizmy, ktoré dokážu narovnať ramená a pôsobiť ako čistiace stroje. Môžu byť umiestnené pred nami v rôznych senzoroch, ako aj v medicíne.

Ako sa uvádza v tlačovej správe Kráľovskej švédskej akadémie vied, prvý krok k molekulárnemu stroju urobil profesor Jean-Pierre Sauvage v roku 1983, keď úspešne spojil dve kruhovité molekuly naraz a vytvoril nzyug, vіdomy yak katenan. Molekuly príčiny sú spojené silnými kovalentnými väzbami, v ktorých atómy zdieľajú elektróny, ale v tomto prípade sú spojené silnými mechanickými väzbami. Aby stroj mohol dokončiť úlohu, je potrebné, aby bol sformovaný do častí, ktoré sa môžu zrútiť jedna po druhej. Dva spojené krúžky to jasne dokazujú.

Ďalší produkt vyrobil Fraser Stoddart v roku 1991, keď vyrobil rotaxán (typ molekulárnej štruktúry). Vložením molekulárneho kruhu do tenkého molekulárneho kruhu a preukázaním, že tento kruh sa môže zrútiť pozdĺž svojej osi. Rotaxány sú základom pre taký vývoj, ako je molekulárny výťah, molekulárne mäso a počítačové čipy.

A Bernard Fering bol prvým človekom, ktorý zlomil molekulárny motor. V roku 1999 rotácia odobrala molekulárnu lopatku rotora, ktorá sa postupne nabaľuje jedným smerom. Molekulárne motory Vikorist, ktoré zabalili valec, ktorý bol 10 000 krát väčší, nižší motor, ktorý tiež postavil nanocar.

Je dôležité poznamenať, že laureáti za rok 2016 nemusia „žiariť“ na rôznych zoznamoch favoritov, pretože sa čoskoro objavia v popredí „Nobelovho roku“.

Medzi tými, ktorým masmédiá predpovedali cenu za chémiu, sú napríklad George M. Church a Feng Zhang (urazený USA) – za zavedenie úpravy genómu CRISPR-cas9 u ľudí a myší.

Na zozname obľúbených v učení z Hongkongu je aj Dennis Lo (Dennis Lo Yukmin) – na identifikáciu bezbunkovej vnútromaternicovej DNA v materskej plazme, ktorá spôsobila revolúciu v neinvazívnom prenatálnom testovaní.

Spomínali sa aj mená japonských vedcov – Hiroshi Maeda a Yasuhiro Matsamura (pre efekt zvýšenej penetrácie a zahusťovania makromolekulárnych liečiv, čo je kľúčový objav pre liečbu rakovinových ochorení).

V niektorých prípadoch bolo možné stretnúť sa aj s menom chemika Oleksandra Spokiyho, ktorý sa narodil v Moskve, no po presťahovaní rodiny do Ameriky žije a pracuje v USA. Hovorí sa jej „vychádzajúca hviezda chémie“. Predtým, ako vystúpil, jediným laureátom Radianovej Nobelovej ceny za chémiu sa v roku 1956 stal akademik Mikola Semenov za rozvoj teórie Lanzugových reakcií. Väčšina ocenených touto prémiou pochádza z USA. Na druhom mieste sú nemecké, na treťom britské.

Cenu za chémiu možno vo všeobecnosti nazvať „najnobelovejšou z Nobelových cien“. Dokonca aj muž, ktorý zrodil toto mesto, Alfred Nobel bol sám chemikom a v periodickej tabuľke chemických prvkov je označený ako Nobelova cena z Mendelevia.

Rozhodnutie udeliť toto ocenenie oceňuje Kráľovská švédska akadémia vied. Od roku 1901 (holanďan Jakob Hendrick van't Hoff sa stal prvou osobou, ktorej bol udelený titul v oblasti chémie) do roku 2015 bola Nobelova cena za chémiu udelená 107-krát. Za nomináciu podobných miest v Galúzii boli fyzika a medicína ocenené častejšie jednému laureátovi (v 63 vydaniach), a nie niekoľkokrát. Mnohé ženy sa však stali laureátmi v chémii – medzi nimi Marie Curie, ako aj Nobelova cena za fyziku a Don Irene Joliot-Curie. Jedna osoba, ktorá odobrala chemikáliu „Nobel“ dvom, sa stal Frederic Sanger (nar. 1958 a 1980).

Najmladším oceneným bol 35-ročný Frédéric Joliot, ktorý v roku 1935 vyhral Rockovú cenu. A John B. Fenn sa stal najstarším a Nobelove mesto „predbehlo“ 85 úmrtí.

Minulý rok boli laureátmi Nobelovej ceny za chémiu Thomas Lindahl (Veľká Británia) a dvaja z USA - Paul Modrich a Aziz Sancar (z Turecka). Mesto ju získalo za „mechanické vyšetrovanie aktualizácie DNA“.

Nobelovu cenu za chémiu za rok 2016 získali synovia Jean-Pierre Savage, Fraser Stoddart a Bernard Fering za prácu na syntéze „molekulárnych strojov“, oznámila Kráľovská švédska akadémia vied, ktorá je zodpovedná za ocenenie od I. idem do Štokholmu.

Nižšie sú uvedené životopisy laureátov.

© AP Photo/Catherine Schroder

© AP Photo/Catherine Schroder

V roku 1971 promoval ako doktor filozofie na Univerzite v Štrasburgu (Francúzsko) pod vedením renomovaného chemika Jeana-Marie Lehna. Post-rakovinový výskum sa uskutočnil na Oxfordskej univerzite pod dohľadom cerebrálneho chemika Malcolma Greena.

V rokoch 1971 až 1979 bol vedeckým odborníkom v Národnom centre pre vedecký výskum Francúzska (Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS).

1979-2009 – riaditeľ vedeckého výskumu v Národnom centre pre vedecký výskum Francúzska.

V rokoch 1981 až 1984 bol profesorom na Univerzite v Štrasburgu.

V rokoch 2009-2010 boli žiadosti od profesora na univerzite v Zürichu.

V rokoch 2010-2012 sa objavili požiadavky vedeckého odborníka Univerzity Pivnično-Zakhidny (Illinois, USA).

Od roku 2009 do súčasnosti - čestný profesor na Univerzite v Štrasburgu, čestný riaditeľ Národného centra pre vedecký výskum Francúzska.

Člen korešpondent Francúzskej akadémie vied od roku 1990, člen Francúzskej akadémie vied od roku 1997.

Jean-Pierre Savage je priekopníkom v oblasti vzájomného mechanického blokovania molekulárnych architektúr.

Fraser Stoddart

Feringov výskum bol ocenený niekoľkými krajinami, vrátane Pino Gold Medal od Talianskej chemickej asociácie (1997), Arun Guthikonda Award Kolumbijskej univerzity (2003), Iya Kerbera (Körber European Sci pomenovaná po Arthurovi Copeovi (Arthur C. Cope Cena Late Career Scholars Award) American Chemical Partnership (2015), japonská cena Yamada-Koga a cena Nagoya Gold Medal (2013) v oblasti organickej chémie a iné.

5. júna 2016 Bernardovi Feringovi (s otcom Jean-Pierre Savage a Fraser Stoddart) za prácu na syntéze molekulárnych mechanizmov, ktoré môžu vytvárať priame sily a pôsobiť tak ako silové stroje.

Prípravný materiál na základe informácií od RIA Noviny a Vidkritikh Dzherel

Vzrušujúci ceremoniál vyhlasovania laureátov sa konal v Štokholme Nobelova cena za chémiu.

Dňa 5. júna 2016 boli oznámené mená laureátov Nobelovej ceny za chémiu za rok 2016. Stali sa Francúzmi Jean-Pierre Souvage(Jean-Pierre Sauvage), Američan škótskeho pôvodu James Fraser Stoddart(Fraser Stoddart), ten Holanďan Bernard Feringa(Bernard Feringa).

Vzorec ceny: „ Pre návrh a syntézu molekulárnych strojov«.

Molekulárne stroje sú zariadenia, ktoré manipulujú s jednotlivými atómami a molekulami. Smrady ich dokážu preniesť z jedného miesta na druhé, priblížiť tak, aby medzi nimi vznikla chemická väzba, alebo natiahnuť tak, že sa chemická väzba pretrhne. Veľkosť molekulárneho stroja môže byť veľmi veľká. Stačí povedať, že je blízko niekoľkých nanometrov.

Medzi nádejnými priamo zastosuvannya Takéto stroje sa používajú na molekulárnu chirurgiu, cielené podávanie liekov (napríklad kútik rakovinového nádoru, kam môžu preniknúť rakovinové bunky), korekciu narušených biochemických funkcií organizmu.

Ako čítať tlačovú správu Kráľovskej švédskej akadémie vied, prvú prednášku o molekulárnom stroji, profesor Jean-Pierre Sauvage Po reakcii v roku 1983, keď úspešne absorboval dve molekuly podobné prstencu naraz, vytvoril kopiju známu ako katenán. Molekuly príčiny sú spojené silnými kovalentnými väzbami, v ktorých atómy zdieľajú elektróny, ale v tomto prípade sú spojené silnými mechanickými väzbami. Aby stroj mohol dokončiť úlohu, je potrebné, aby bol sformovaný do častí, ktoré sa môžu zrútiť jedna po druhej. Dva spojené krúžky to jasne dokazujú.

Ďalší krokodíl bol rozdrvený Fraser Stoddart 1991 roku, keby sme vyvinuli rotaxán (typ molekulárnej štruktúry). Vložením molekulárneho kruhu do tenkého molekulárneho kruhu a preukázaním, že tento kruh sa môže zrútiť pozdĺž svojej osi. Rotaxány sú základom pre taký vývoj, ako je molekulárny výťah, molekulárne mäso a počítačové čipy.

A Bernard Feringa Keď sa stala prvým človekom, zlomila molekulárny motor. V roku 1999 rotácia odobrala molekulárnu lopatku rotora, ktorá sa postupne nabaľuje jedným smerom. Molekulárne motory Vikorist, ktoré zabalili valec, ktorý bol 10 000 krát väčší, nižší motor, ktorý tiež postavil nanocar.

Laureáti za rok 2016 sú predurčení rozdeliť si medzi sebou centovú časť ceny vo výške 8 miliónov švédskych korún (približne 933,6 tisíc dolárov).

Udeľujem Nobelovu cenu za chémiu 1901 Jacob Hendrik van't Hoff ako znak uznania veľkého významu rešpektovania zákonitostí chemickej dynamiky a osmotického tlaku v priemyselných odvetviach. Od tej doby do roku 2015 sa laureátmi stalo 172 jedincov, z toho 4 sučky.
Najčastejšie sa Nobelova cena za chémiu udeľuje za prácu v odbore biochémia(50-krát), organická chémia(43-krát). fyzikálna chémia(38-krát).
2015 Nobelova cena za chémiu odvezený Švédom Thomas Lindahl, Američan Paul Modrich, že Ugentenets Turechini Aziz Sanjar „Pre mechanostickú Doslizlіzhennya z Reparatsya DNA“, Yaki zobrazené na molekulárnej rivni, Yak Klitini Vidnuvyu, Poshkodzhena DNA saberigayut genetickom formáte.

Nobelovu cenu za chémiu za rok 2016 získali Jean-Pierre Sauvage z University of Strasbourg (Francúzsko), Fraser Stoddart z University of Pivnichno-Zahidnogo (USA) a Bernard Feringa z Groningenu, tejto univerzity (Holandsko). Prestížna cena bola udelená za „dizajn a syntézu molekulárnych strojov“ – veľkých molekúl alebo molekulárnych komplexov, ktoré po dodaní zvukovej energie dokážu produkovať zvuky piesne. Ďalší vývoj tohto problému je evidentný v bohatých oblastiach vedy a medicíny.

Nobelov výbor pravidelne hovorí o robotoch, ktoré majú okrem vedeckej hodnoty aj ďalšiu vlastnosť. Tak napríklad pri objave grafénu Geimom a Novosyolovom (nádherná Nobelova cena za fyziku - 2010, „Elements“, 10.11.2010), okrem objavu rovnakej metódy na zabránenie kvantovému Hallovmu efektu pri izbové teploty A boli tam nádherné technické detaily: guličky Grafit s páskou si odpustíme. Shechtman, ktorý objavil kvázikryštály, mal za sebou históriu vedeckej konfrontácie s iným popredným šľachticom - Paulingom, ktorý uviedol, že „neexistujú žiadne bežné kvázikryštály, ale neexistujú žiadne kvázikryštály“.

V oblasti molekulárnych strojov na prvý pohľad nič také neexistuje, až na to, že jeden z laureátov Stoddart má titul oslávenca (nie je prvý). Aj keď je pravda, že špeciálnosť je predsa dôležitá. Syntéza molekulárnych strojov nie je jedinou oblasťou v akademickej organickej chémii, ktorú možno nazvať čistým inžinierstvom na molekulárnej úrovni, kde ľudia váhajú navrhnúť molekulu od nuly a neupokojia sa, nepopierajú. V prírode sú podobné molekuly, samozrejme, prítomné (takto zmiešané proteíny organických buniek - myozín, kinezíny - alebo napríklad ribozómy), ale ľudia sú ešte ďaleko od takej úrovne skladateľnosti. Preto sú molekulárne stroje ovocím ľudskej mysle od začiatku do konca, bez akéhokoľvek pokusu zdediť prírodu alebo vysvetliť prírodné javy, ktorým sa vyhýbame.

Tiež hovoríme o molekulách, v ktorých je jedna časť navrhnutá tak, aby sa zrútila jasne odlišným kontrolovaným spôsobom - zvyčajne vikoristickým a vonkajším prítokom a teplom na pohyb. Na vytvorenie takýchto molekúl Sauvage, Stoddard a Feringa identifikovali rôzne princípy.

Sauvage a Stoddard pracovali na mechanicky zjednotených molekulách: katenán – dva alebo viac spojených molekulárnych kruhov, ktoré sa jeden po druhom ovíjajú (obr. 1), a rotaxán – skladovacie molekuly v dvoch častiach, v ktorých sa jedna časť (prstenec) môže navždy zrútiť. ї (rovná základňa)), takže pozdĺž okrajov sú objemové skupiny (zátky), aby sa krúžok „nešmýkal“ (obr. 2).

Na základe vysoko rozvinutého konceptu boli vytvorené „molekulárne výťahy“, „molekulárne mäso“, rôzne molekulárne topologické štruktúry, ktoré môžu byť teoreticky zaujímavé, a bol vytvorený malý ribozóm, ktorý môže ľahko syntetizovať krátke proteíny.

Feringov prístup je zásadne odlišný a ešte elegantnejší (obr. 3). Vo Feringovom molekulárnom motore sú časti molekuly, ktoré rotujú jedna po druhej, držané pohromade nie mechanicky, ale pravidelnou kovalentnou väzbou – uhlíkovo-sacharidovým podväzkom. Omotanie skupiny okolo podrastu bez vonkajšej infúzie je nemožné. Takáto infúzia môže byť ožiarená ultrafialovým svetlom: obrazne povedané, ultrafialové svetlo selektívne rozbije jedno väzivo v podviničke, čo umožní obalenie na druhú. V tomto prípade je vo všetkých polohách molekula Feringa štrukturálne namáhaná a subligamentum je napäté. Pri otáčaní molekula sleduje najmenšiu oporu a snaží sa nájsť polohu s najmenším napätím. Nefunguje, ale v kožnom štádiu sa točí a zapína a vypína na jednej strane.

V roku 2014 sa ukázalo, že podobný motor s malými úpravami produkuje približne 12 miliónov otáčok za sekundu (J. Vachon et al., 2014). Najkrajší výkon motora Feringa bol demonštrovaný v „nanostroji“ na zlatej platni (obr. 4). Niekoľko motorov naviazaných na jadro kolies, kým sa každá molekula nezmení na jeden celok a auto sa pohne vpred.

V súčasnosti prebieha vývoj molekulárneho motora, ktorý je možné aktivovať viditeľným svetlom namiesto UV. Pomocou takéhoto motora bude možné premeniť zvukovú energiu na mechanickú energiu absolútne bezprecedentným spôsobom - obísť elektrickú sústavu.

Najnovšia práca bola publikovaná v časopise Journal of the American Chemical Partnership ( JACS), Fering ukázal konštrukciu motora, ktorého rýchlosť je možné ovládať chemickým vstrekovaním, ako je znázornené na obr. 5. Keď sa do molekulárneho motora pridá efektorová molekula (chlorid kovu - zinok Zn, paládium Pd alebo platina Pt), zostávajúca molekula zmení konformáciu, čím sa obal odľahčí. Experimenty ukázali, že pri 20 °C, s tromi reverzáciami efektorov, sa motor s najväčšou pravdepodobnosťou otáča s platinou (s frekvenciou 0,13 Hz), trochu viac - s paládiom (0,035 Hz) a ešte viac - so zinkom (0,00 9 Hz). Maximálna rýchlosť motora bez efektora je 0,0041 Hz. Tento jav potvrdili kvantové mechanické štruktúry motora s efektormi a bez nich. Z otvorov môžete vidieť, ako sa mení tvar a o koľko je obal ľahší.

Na záver je dobré povedať, že molekulárne motory ešte v bežnom živote neustrnuli, ale možno aj v blízkej budúcnosti budú aktívnejšie.

Dzherela:
1) Nobelova cena za chémiu 2016 – oficiálne oznámenie Nobelovmu výboru.
2) Molekulárne stroje – správa o práci laureátov, prípravy Nobelovej komisie.
3) Adele Faulkner, Thomas van Leeuwen, Ben L. Feringa a Sander J. Wezenberg. Všestranná regulácia rotačnej plynulosti v svetlom poháňanom molekulárnom motore // Journal of the American Chemical Society. 26. 9. 2016. V. 138 (41). P. 13597-13603. DOI: 10.1021/jacs.6b06467.

Grigorij Molev