2016 Nobel Kimya Ödülü moleküler makineleri tasarlayan ve geliştiren üç bilim insanına verildi. Fransa’daki Strasbourg Üniversitesi’nden Jean-Pierre Sauvage, ABD’deki Northwestern Üniversitesi’nden J. Fraser Stoddart ve Hollanda’daki Groningen Üniversitesi’nden Bernard L. Feringa toplam 928 bin dolarlık ödülü paylaştılar.
Dünya’nın en ufak makineleri moleküler ölçekte tasarlanan motorları, pompaları ve anahtarları içermektedir. Bu icatların geniş bir yelpazede malzeme ve tıp uygulamalarında kullanılması düşünülüyor.
1980 ve 90’lı yıllarda, Sauvage ve Stoddart birbirine kilitli molekülleri verimli olarak ilk kez yapmışlardı. Bu tür moleküller ya birbirine bağlı molekül halkaları veya bir moleküler çubuk üzerine yivlenmiş atom halkalarından oluşmuştu. Her iki bilim insanı da bu tür moleküllerin eğer kontrol edilebilirse moleküler ölçek makineleri olarak kullanılabileceği fırsatını görmüşlerdi: Birbirine bağlı moleküler halkaların dönüşü veya bir moleküler çubuğun aşağı yukarı hareket etmesi gibi. Bir elektrik akımı veya ışık gibi herhangi bir uygun uyarıcının uygulanması ile bu hareketler kontrol edilebilirdi.
Feringa’nın moleküler makineler üzerine olan çalışması ise birbirine bağlı olmayan bir moleküler motor ailesi üzerine odaklıydı. Bu makinelerde, molekül dış bir uyarıcının uygulanması ile modüle edilebilen dönüş etrafında bükülmüş bir bağ içeriyordu.
Aşağıda ise Feringa’nın araştırma grubu tarafından geliştirilen bir otomobili andıran bir nanomakine videosu yer almaktadır. Elektrik uygulanmasıyla bu nanomakine bir yüzey üzerinde dönerek hareket ediyor.
A four-wheeled molecule moving on a metal surface
Diğer bilim insanları ile birlikte ödül alan üç kimyager daha sofistike ve daha kullanışlı moleküler makine örneklerini geliştirmek için çalışmalarına devam ettiler. Bütün molekül aralığı anahtarlar, pompalar, motorlar ve hatta arabalar ile asansörleri kapsayan gerçek dünya makinelerinin kimyasal versiyonları olarak hazırlandı. Özellikle, Sauvage ve Stoddart’ın kaslar gibi tersinebilir bir şekilde daralan moleküler makineler de geliştirmesi en önemlileri arasındaydı.
Belirli moleküler makinelerdeki hareketler molekül rengindeki değişimler ile birleştirildi ve bu tür makineler sensör olarak kullanım alanı buldu. Bilim insanları akıllı malzemeler içerisine moleküler makineleri koymanın yolunu arıyorlar. Böylece makroskopik malzeme özelliklerini etkileyen tek bir moleküler makine yapılabilir. Bu durumda, bir plastik levha su veya ışığa maruz kaldığında genişlemek veya daralmak için yapılabilir.
Sauvage, Stoddart ve Feringa’nın moleküler makineleri insan yapımıdır. Ancak bu ölçekte kinesin motor proteini gibi kendi vücudumuza ait çok sayıda şaşırtıcı işlevsel moleküler makineler var. Gelecek için heyecan verici olan ise bu laboratuvarlarda üretilen moleküler makinelerin kendi vücudumuzdaki moleküler makinelerin hatasından ileri gelen hastalıkların tedavisi için kullanılabilecek olmasıdır. Moleküler makineler ilaçlar için taşıyıcı ajanlar olarak çalışabilirler. Bu şekilde moleküler makineler vücudumuzda hastalığın olduğu bölgeye geldiğinde bir uyarıcı ile içindeki ilacı sadece hastalığın olduğu bu bölgeye bırakabilir.
2016 Nobel Kimya Ödülü üç bilim insanının ve onların araştırma gruplarının kimya biliminin bu araştırma alanına yaptıkları olağanüstü katkıyı yansıtıyor. Ayrıca üç bilim insanın çalışmaları çok moleküllü kimya ve nanoteknoloji alanlarında çalışan herkese büyük bir ilham kaynağı oldu. Yeni bir moleküler çağın başlangıcındayız belki de. Bu nanomakineler HIV virüsünü saptayabilir ve hatta kanser hücrelerini bulup yok edebilirler.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Referanslar:
http://theconversation.com/from-muscles-to-motors-2016-chemistry-nobel-goes-to-creators-of-the-worlds-tiniest-machines-66596
http://www.popsci.com/chemistry-nobel-prize-awarded-for-worlds-smallest-machines