در این مقاله قصد داریم ریزماشین هایی در ابعاد نانو را معرفی کنیم که به جای آهن از جنس مولکول ساخته شده و در ساختار خود فاقد چرخ بوده و بجای موتور الکتریکی، مجهز به یک موتور مکانیکی هستند. جالب است بدانید که از این تکنولوژی در کاربردهایی همچون انتقال دارو در درون بدن و ساخت رباتهای بسیار کوچک پزشکی که خود ترمیم نیز هستند استفاده می شود.
اعطای جایزه نوبل شیمی به سه شیمی دان برای ساخت کوچکترین ماشین جهان
به گزارش آکادمی رویال سوئد، یک گروه سه نفره از دانشمندان اروپایی، متشکل از ژان-پییر سوواژ (Jean-Pierre Sauvage)، فراسر استودارت (Sir Fraser Stoddart) و برنارد فرینگا (Bernard Feringa) برای طراحی و ساخت کوچکترین ماشین جهان، مشترکا برنده جایزه نوبل شیمی سال 2016 شدند. ماشینی که از اتصال مولکول ها به یکدیگر و تشکیل زنجیره ها ایجاد می شود و اساس کار آن بر پایه تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی است. اجزای تشکیل دهنده این ماشین عبارتند از: یک آسانسور کوچک، عضلات مصنوعی و یک موتور کوچک.
براساس بیانیه جایزه نوبل، این ماشین های مولکولی، که 1000 برابر نازک تر از یک تار مو هستند، بعد جدیدی را به علم شیمی اضافه کردند چرا که در ابعاد نانو ساخته شده اند.
جرقه این اختراع از سال 1983 زده شد، یعنی زمانیکه که ساووژ که در حال حاضر در دانشگاه استراسبورگ فرانسه مشغول به تدریس است، توانست دو مولکول حلقوی شکل را به یکدیگر متصل نموده و یک زنجیره را تشکیل دهد؛ اما وی بجای متصل نمودن این دو مولکول از طریق اشتراک الکترونی (پیوند های کووالانسی)، از یک زنجیر و پیوند مکانیکی آزادتر بهره گرفت. براساس بیانیه جایزه نوبل، برای اینکه یک ماشین قادر به انجام کاری باشد دقیقا همین نیاز را برآورده می کنند.
در سال 1991، استودارت، که در حال حاضر در دانشگاه نورث وسترن آمریکا مشغول به فعالیت است، یک حلقه مولکولی را بر روی یک محور مولکولی سوار کرد ( چرخش یک مولکول حلقوی به دور مولکولی دیگر). سپس جهت متصل نگه داشتن حلقه در محور چرخش آن، قسمت های باز حلقه را بست. و نشان داد که حلقه میتواند آزادانه در طول محور خود حرکت کند. استودارد توانست از طریق این شاهکار بسیار کوچک، آسانسور مولکولی، یک عضله مولکولی و یک تراشه کامپیوتری مولکولی را بسازد.
در سال ۱۹۹۹، فرینگا در ادامه تحقیقات و دستاوردهای دو دانشمند قبلی، اولین موتور مولکولی جهان را ساخت. وی در حال حاضر در دانشگاه گرونینگن هلند کار می کند. فرینگا تیغه مولکولی چرخانی را ایجاد نمود و کاری کرد تا تیغه در اثر اعمال حرارت به آن، در طول همان محور به چرخش درآید. علاوه بر این، وی توانست با بکارگیری یک موتور مولکولی، یک ماشین نانو را نیز طراحی کند.
خلق این شاهکار، انقلابی را در جهان پدید آورد. برطبق این بیانیه، از لحاظ پیشرفت این موتور مولکولی در همان جایگاهی قرار دارد که موتور الکتریکی در سال 1830 قرار داشت و از نظر ارزش هم با آن برابری می کند. در آن زمان که دانشمندان میل لنگ های چرخشی متنوع و چرخ ها را اختراع و به بازارعرضه نمودند تصور نمی کردند که کشف آن ها منجر به ساخت دستگاه های برقی متعدد، از قبیل: ماشین لباسشویی، قطار برقی، پنکه و غذاساز خواهد شد. “ماشین آلات مولکولی به احتمال زیاد در توسعه مواردی همچون مواد جدید (مواد هوشمندی که بتوان آن ها را از طریق یک عامل بیرونی کنترل کرد)، سنسورها و سیستم های ذخیره انرژی استفاده خواهند شد.”
جایزه نوبل 8 میلیون کرونری سوئدی فوق الذکر حدودا معادل 937.000 دلار بین این سه دانشمند شیمی تقسیم خواهد شد.
ترجمه: رقیه آقایاری
