סיקור מקיף

פרס נובל לכימיה לשנת 2016 הוענק לשלושה חוקרים על פיתוח הסינתזה של מכונות מולקולאריות

החוקרים מהולנד, צרפת וארה"ב פיתחו תהליכים סינתטיים חדשניים לקבלתן של מכונות מולקולאריות – שרירים מלאכותיים ומנועים זערוריים, מבנים כימיים מורכבים שתנועתם מהווה רכיב מפתח בפעילותם.

מכונית מולקולרית. איור: ועדת פרס נובל לכימיה 2016
ננו-המכונית המורכבת משלדה מולקולארית ומנוע מולקולארי המסוגל להסתובב. איור: ועדת פרס נובל לכימיה 2016

האקדמיה למדעים השבדית המלכותית החליטה להעניק את פרס הנובל לכימיה לשנת 2016 לשלושה חוקרים: ג'אן פייר סוואג' (Jean-Pierre Sauvage) מאוניברסיטת שטרסבורג שבצרפת; פרייזר סטודרט (Sir J. Fraser Stoddart) מאוניברסיטת נורת'ווסטרן שבאילינוי ארה"ב; ולברנארד פרינג'ה (Bernard L. Feringa) מאוניברסיטת חרונינגן שבהולנד.

החוקרים פיתחו תהליכים סינתטיים חדשניים לקבלתן של מכונות מולקולאריות – שרירים מלאכותיים ומנועים זערוריים, מבנים כימיים מורכבים שתנועתם מהווה רכיב מפתח בפעילותם.

הפיתוח של מחשוב מהיר הדגים כיצד מזעור של הטכנולוגיה יכול להוביל למהפכות מדעיות. פרס הנובל בכימיה לשנת 2016 מוענק על התרומה של שלושה חוקרים לתחום של מכונות ממוזערות ולקידום תחום הכימיה לממד חדש.
הצעד הראשון לעבר מכונה מולקולארית נעשה על ידי ז'אן פייר סוואג' בשנת 1983, כאשר הוא הצליח לחבר שתי מולקולות בצורת טבעת ליצירת שרשראות, הקרויות בשם קטאננים (catenanes). באופן רגיל, מולקולות נקשרות אחת לשנייה באמצעות קשרים קוולנטיים חזקים שבהם האטומים חולקים את האלקטרונים שלהם, אולם במבנה השרשרת הם היו מחוברים יחדיו באמצעות סוג אחר של קשר כימי, קשר מכני. על מנת שמכונה, כל מכונה, תוכל לבצע את משימתה הייעודית, היא חייבת להכיל בתוכה חלקים המסוגלים לנוע מצד לצד. שתי הטבעות השזורות אחת בתוך השנייה מקיימות את התנאי הזה.

ננו-המכונית המורכבת משלדה מולקולארית ומנוע מולקולארי המסוגל להסתובב. מתוך אתר פרס נובל.
ננו-המכונית המורכבת משלדה מולקולארית ומנוע מולקולארי המסוגל להסתובב. מתוך אתר פרס נובל.

את הצעד השני ביצע ג'יימס פרייזר סטודארט בשנת 1991, אז הוא פיתח את משפחת המולקולות בשם רוטאקסאן (rotaxane). החוקר הצליח להשחיל מוט מולקולארי זעיר דרך טבעת מולקולארית והדגים כיצד הטבעת מסוגלת לנוע לאורך הציר. חלק מהפיתוחים שלו המתבססים על משפחת מולקולות אלו הם מעלית מולקולארית, שריר מולקולארי ואפילו שבב מחשב המבוסס על מבנה מולקולארי.
ברנארד פרינגה היה החוקר הראשון שהצליח לפתח מנוע מולקולארי; בשנת 1999 הוא הצליח לסנתז להב של רוטור שהסתובב באופן רציף לאותו כיוון. באמצעות מנועים מולקולאריים, החוקרים הצליחו לסובב גליל זכוכית הגדול פי רבבה מהמנוע עצמו, ובנוסף הם הצליחו לסנתז ננו-מכונית.

חתני פרס הנובל לכימיה לשנת 2016 קידמו את התחום של מערכות מולקולאריות לתוך מצבים עתירי אנרגיה שבתוכם ניתן לשלוט בתנועה. מבחינת שלבי ההתפתחות שלהן, המנוע המולקולארי נמצא באותו שלב כפי שהיה המנוע החשמלי בשנות השלושים של המאה ה-19, כאשר המדענים פיתחו את הגלגלים והארכובות הראשונים, מבלי להיות מודעים שבכך הם מובילים לפיתוחם של רכבות חשמליות, מכונות שטיפה, מאוורים, מניפות חשמליות ואפילו מעבדי מזון ביתיים. מכונות מולקולאריות תשמשנה, סביר להניח, בפיתוחם של חומרים חדשניים, גלאים יעילים וזעירים יותר ומערכות לאחסון אנרגיה.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן