Giải nobel hóa học 2016 vinh danh những cỗ máy phân tử

02:50' PM - Thứ tư, 15/03/2017

Ngày 12/10/2016, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã trao giải Nobel Hóa học năm 2016 trị giá 930.000 USD cho ba nhà khoa học: Jean-Pierre Sauvage tại Đại học Strasbourg (Pháp), J. Fraser Stoddart tại Đại học Northwestern (Mỹ) và Bernard L. Feringa tại Đại học Groningen (Hà Lan).

Ba nhà khoa học trên là những người đi tiên phong trong việc hình dung ra và chế tạo thành công cỗ máy phân tử nhỏ nhất thế giới, có kích thước chỉ bằng khoảng một phần nghìn chiều rộng sợi tóc con người.

Những cỗ máy phân tử là những phân tử đơn lẻ hoạt động rất giống những chiếc máy mà chúng ta gặp hàng ngày: chúng có những chuyển động có thể kiểm soát và có thể thực hiện những nhiệm vụ khi được cung cấp năng lượng. Ví dụ về những cỗ máy này là những chiếc thang máy tí hon, có thể đi lên và đi xuống theo sự thay đổi của độ pH, và những động cơ siêu nhỏ, có thể quay theo một hướng khi chịu tác động của ánh sáng và nhiệt. Nhiều nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực này cho rằng những cỗ máy phân tử như vậy có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực máy tính, vật liệu mới, lưu trữ năng lượng...

Theo ủy ban Nobel Hóa học, “xét về quá trình phát triển, động cơ phân tử hiện nay giống như động cơ điện trong thời kỳ những năm 1830. Khi đó, các nhà khoa học trưng bày vô số mẫu tay quay và bánh xe khác nhau mà không biết một ngày nào đó chúng sẽ dẫn đến sự ra đời của tàu điện, máy giặt, quạt, và máy chế biến thực phẩm”.

Việc chế tạo những cỗ máy ở cấp độ phân tử đòi hỏi phải có cơ chế hóa học thông minh.

Hai nhà nghiên cứu Jean - Pierre Sauvage tại Đại học Tổng hợp Strasbourg (Pháp) và J. Fraser Stoddart tại Đại học Tổng hợp Northwestern, Illinois (Mỹ) đã được ủy ban Nobel công nhận vì những công trình nghiên cứu của họ trong các thập niên 1980 và 1990. Trong thời gian đó họ đã tạo ra một số cỗ máy bao gồm những phân tử được liên kết với nhau bằng liên kết cơ học - những thành phần được cài giữ với nhau bằng cơ học thay cho các liên kết đồng hóa trị. Những cỗ máy như vậy gồm có các catenane (các vòng tròn phân tử, được móc vào nhau như các mắt xích trong một dây xích) và rotaxane (phân tử dạng vòng tròn bao quanh phân tử dạng quả tạ).

Năm 1983, Jean-Pierre Sauvage đã có những bước đi đầu tiên trong việc chế tạo cỗ máy phân tử catenane khi ông tạo ra hai vòng tròn phân tử lồng vào nhau nhờ sử dụng ion đồng.

Năm 1991, Fraser Stoddart tổng hợp được cỗ máy rotaxane, đây là phân tử dạng vòng bao quanh một trục phân tử hình quả tạ. Phân tử dạng vòng có thể trượt dọc theo trục, giống như một hạt trên bàn tính. Nhờ đó, Stoddart đã chế tạo thành công một con chip máy tính siêu nhỏ mà thực chất là bàn tính phân tử, cũng như các thiết bị phức tạp khác, ví dụ thang máy phân tử, cơ bắp nhân tạo.

Năm 1999, nhà khoa học Bernard L. Feringa tại Đại học Tổng hợp Groningen (Hà Lan) đã tạo ra động cơ phân tử đầu tiên - đây là cánh quạt phân tử siêu nhỏ, quay theo một hướng do tác động của phản ứng đồng phân hóa các liên kết đôi, khi chịu tác động của ánh sáng và nhiệt. Ban đầu, động cơ này quay không nhanh, nhưng 15 năm sau Feringa và cộng sự đã đưa tốc độ quay của nó lên 12 triệu vòng/giây.

Trong những năm sau đó, một loạt các cỗ máy phân tử đã được chế tạo trong phòng thí nghiệm của ba nhà hóa học trên cũng như nhiều nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực này. Trong số đó có một chiếc xe phân tử gắn động cơ, có thể chạy trên một bề mặt, do phòng thí nghiệm của nhà hóa học Feringa tạo ra.

Vào buổi sáng khi được thông báo trúng giải thưởng Nobel hóa học, nhà hóa học Stoddart đã phát biểu: “Hóa học là khoa học tạo ra những vật thể mới và những điều mới lạ”. Theo ông, giải thưởng này là sự công nhận đối với các nhà hóa học đang thực hiện những công việc như chế tạo, lập mô hình, đo đạc.... ông nói thêm rằng, ủy ban giải thưởng Nobel đã trao giải thưởng cho những người mà trái tim và tâm hồn của họ thuộc về hóa học.

Giáo sư hóa học T.Ross Kelly tại Đại học Boston (Mỹ) cho rằng, những người được trao giải năm nay là sự lựa chọn xuất sắc của ủy ban giải thưởng Nobel. Theo ông, việc tạo ra từ một mớ hỗn tạp nguyên liệu những phân tử có khả năng hoạt động là một việc mà chỉ có hóa học và thiên nhiên mới có thể làm được. Cơ thể chúng ta chứa đầy những cỗ máy phân tử như vậy. Việc hiểu chúng hoạt động như thế nào và chế tạo chúng từ những nguyên liệu hỗn tạp có thể cho phép các nhà khoa học sửa chữa những cỗ máy đó khi hoạt động của chúng gặp trục trặc.

Giáo sư Donna Nelson, Chủ tịch Hội Hóa học Mỹ, nói rằng bà rất hiểu những khó khăn của việc tạo ra những cỗ máy phân tử và cho rằng công trình của ba nhà hóa học nói trên không chỉ là một thách thức về mặt tổng hợp mà còn là một kỳ công đáng ngạc nhiên, khi các nhà hóa học đã có khả năng chứng minh là họ tạo ra được những phân tử đích với tính chức năng mong muốn, vì vậy họ rất xứng đáng với giải thưởng đã trao.

TN

Theo Chemical & Engineering News, 10/2016

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,