Möglich mit molekularen Maschinen: Nano-Auto mit Allrad-Antrieb. (Bild: Nobelprize.org)
Den Anfang machte Sauvage, als er ringförmige Moleküle wie Kettenglieder miteinander verschränkt synthetisierte, sogenannte Katenane. Auf diese Weise entstanden nicht nur chemisch kovalent gebundene Moleküle, sondern auch eine bewegliche mechanische Bindung. Sauvage und Kollegen gelang es ebenfalls, einen der Ringe in der Kette rotieren zu lassen.
Den nächsten Schritt auf dem Weg zur molekularen Maschine vollzog Fraser Stoddart, als er einen molekularen Ring auf eine Art molekularer Achse fädelte und dort fixierte. Diese sogenannte Rotaxane waren die ersten einfachen molekularen Shuttles: Mit einigen chemischen Tricks sprang der Ring von einem Punkt entlang der Achse auf eine andere Position und zurück.
Feringa schließlich baute das erste molekulare Auto: Dessen Räder waren nicht den üblicherweise zufälligen Molekülbewegungen unterworfen, sondern konnten sich nur in eine Richtung drehen. Das winzige Gefährt hatte dadurch zwar keinen Rückwärtsgang, aber Allradantrieb mit einem molekularen Motor an jedem Rad.
Dies illustriert den entscheidenden Fortschritt der nun mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Forschung: Weg von der zufälligen, hin zu kontrollierten gerichteten Bewegung. Das Nobelkomittee vergleicht den Entwicklungsstand molekularer Maschinen mit dem Stand der Technik eines Elektromotors von 1830: Anhand der sich damals drehenden Räder konnte noch niemand die Entwicklung elektrischer Eisenbahnen, Waschmaschinen oder Ventilatoren erahnen, doch aus dem heutigen Leben sind sie kaum wegzudenken. Genauso könnten molekulare Maschinen in einigen Jahren die unverzichtbare Grundlage von neuen Materialien, Sensoren und Energiespeichern sein.
Die Ankündingung durch das Nobel-Komittee und einen detaillierten wissenschaftlichen Hintergrund finden Sie auf nobelprize.org. (ak)
Die Chemie-Nobelpreise der letzten Jahre
Möglich mit molekularen Maschinen: Nano-Auto mit Allrad-Antrieb. Die Forschungsarbeit, die dies ermöglicht, brachte den Entwicklern Jean-Pierre Sauvage (Frankreich), J. Fraser Stoddart (Großbritannien/USA) und Bernard L. Feringa (Niederlande) den Chemie-Nobelpreis 2016. (Bild: Nobelprize.org)
"Schnipp, Schnipp" - und der Fehler ist beseitigt. Wie die wichtige Reparatur von Fehlern im Erbgut funktioniert, klärten die DNA-Forscher Paul Modrich aus den USA, Tomas Lindahl aus Schweden und an der türkisch-amerikanische Wissenschaftler Aziz Sancar auf. Dafür erhielten sie den Chemie-Nobelpreis 2015.
„Wir sind Nobelpreisträger“ hieß es 2014: Neben den geehrten US-Amerikanern Eric Betzig und William Moerner war auch der deutsche Stefan Hell unter den Chemie-Nobelpreisträgern des Jahres. Die Forscher erhielten den Preis für die Entwicklung der hochauflösenden Fluoreszenz-Mikroskopie, mit der sich Aufnahmen wie dieses Bild eines bösartigen Hirntumors erstellen lassen. Ein Protein ist grün, ein anderes rot angefärbt. Links das verschwommenen klassische Bild, rechts das STED-Bild mit erheblich feineren Strukturen. (Bild: MPI für biophysikalische Chemie)
Die in den 1970ern von den amerikanischen Forschern Martin Karplus, Michael Levitt und Arieh Warshel entwickelten Methoden für Computermodelle von chemischen Reaktionen helfen Forschern heute, komplexe Reaktionen besser zu verstehen. Dafür erhielten die Wissenschaftler den Chemie-Nobelpreis 2013. Hier eine schematische Darstellung über die Aufteilung der simulierten Moleküle. (Bild: Johan Jarnestad – The Royal Swedish Academy of Sciences)
Die US-Amerikaner Robert J. Lefkowitz und Brian Kobilka erhielten den Chemie-Nobelpreis 2012 für ihre Arbeit an G-Protein-gekuppelten Rezeptoren. Diese Rezeptorklasse ist entscheidend für die Übertragung von Hormon-Signalen ins Innere einer Zelle. Im Bild die Struktur eines aktivierten β-adrenergen Rezeptors (blau) mit gebundenem Hormon (orange) außen und G-Protein (rot) innen. (Bild: Nobelprize.org)
2011 ging der Preis an den israelischen Chemiker Daniel Shechtman, für seine Verdienste um die Erforschung von Quasikristallen. In Quasikristallen sind Atome in Mustern angeordnet, die sich nicht wiederholen. Dies stand bis zur Entdeckung im Jahr 1982 im Widerspruch zum damaligen Kristallverständnis. (Bild: Nobel Prize Comittee)
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