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रसायन विज्ञान में 2016 का नोबेल पुरस्कार आणविक मशीनों को डिजाइन और संश्लेषित करने के लिए तीन वैज्ञानिकों को प्रदान किया गया। नोबेल समिति की एक प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, यह पुरस्कार नीदरलैंड के एक शोधकर्ता, बर्नार्ड फ़ेरिंगा, संयुक्त राज्य अमेरिका में कार्यरत एक ब्रिटिश, जेम्स फ्रेज़र स्टोडर्ट और एक फ्रांसीसी, जीन-पियरे सॉवेज को दिया गया।

वैज्ञानिक दुनिया की सबसे छोटी मशीनें विकसित करने में सक्षम हो गए हैं। शोधकर्ता एक छोटे एलिवेटर, कृत्रिम मांसपेशियों और सूक्ष्म मोटरों का निर्माण करके अणुओं को एक साथ बांधने में सक्षम थे। समिति की वेबसाइट कहती है, "रसायन विज्ञान में 2016 के नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने छोटी मशीनें बनाई हैं और रसायन विज्ञान को एक नए आयाम पर ले गए हैं।" प्रेस विज्ञप्ति में कहा गया है कि कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, प्रौद्योगिकी के लघुकरण से क्रांति आ सकती है।

वैज्ञानिकों की एक टीम ने गति-नियंत्रित अणु विकसित किए हैं जो ऊर्जा जुड़ने पर कार्य कर सकते हैं। आणविक मशीनों के निर्माण की दिशा में पहला कदम 1983 में सॉवेज द्वारा उठाया गया था, जिसमें दो अंगूठी के आकार के अणुओं की एक श्रृंखला बनाई गई थी, जिसे कैटेनेन कहा जाता है। किसी कार्य को पूरा करने के लिए मशीन को ऐसे भागों से बना होना चाहिए जो एक दूसरे के सापेक्ष गति कर सकें। यह बिल्कुल यही आवश्यकता थी कि सॉवेज द्वारा जुड़े दो रिंगों को पूरा किया गया।

दूसरा कदम 1991 में स्टोडडार्ट द्वारा उठाया गया था, जिसमें रोटाक्सेन को संश्लेषित किया गया था, एक यौगिक जिसमें डंबल के आकार के अणु पर एक अंगूठी डाली जाती है। उनके विकासों में एक आणविक लिफ्ट, एक आणविक मांसपेशी और अणुओं के आधार पर बनाई गई एक कंप्यूटर चिप शामिल है।

अंततः, फ़िरिंगा ने 1999 में आणविक इंजनों के संचालन का प्रदर्शन किया।

यह माना जाता है कि भविष्य में आणविक मशीनों का उपयोग नई सामग्रियों, सेंसर और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के निर्माण में किया जाएगा।

स्टोडडार्ट का जन्म 1942 में एडिनबर्ग में हुआ था। वैज्ञानिक सुपरमॉलेक्यूलर केमिस्ट्री और नैनोटेक्नोलॉजी के क्षेत्र में माहिर हैं, अमेरिकी राज्य इलिनोइस में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में काम करते हैं। सॉवेज का जन्म 1944 में पेरिस में हुआ था, वह स्ट्रासबर्ग विश्वविद्यालय में वैज्ञानिक गतिविधियों में लगे हुए हैं, उनकी विशेषज्ञता समन्वय यौगिक है। 1951 में नीदरलैंड के बार्जर-कॉम्पास्कम में पैदा हुए फ़िरिंगा, डच यूनिवर्सिटी ऑफ़ ग्रोनिंगन में कार्बनिक रसायन विज्ञान के प्रोफेसर हैं।

नोबेल पुरस्कार 8 मिलियन SEK है। रसायन विज्ञान में पुरस्कार 1901 से (1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941 और 1942 को छोड़कर) प्रदान किया जाता रहा है। इस वर्ष यह पुरस्कार 108वीं बार प्रदान किया गया।

2015 में, रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार स्वीडिश थॉमस लिंडाहल, अमेरिकी नागरिक पॉल मोड्रिक और तुर्की-अमेरिकी अजीज शंकर को डीएनए मरम्मत के तंत्र पर उनके शोध के लिए प्रदान किया गया था। नोबेल समिति ने बताया कि वैज्ञानिकों के काम ने दुनिया को जीवित कोशिकाओं के कार्यों और विशेष रूप से कैंसर से लड़ने के नए तरीकों में उनके उपयोग के बारे में मौलिक ज्ञान दिया। यह अनुमान लगाया गया है कि लगभग 80-90% कैंसर डीएनए की मरम्मत की कमी से जुड़े हैं।

नियमों के अनुसार, भौतिकी और रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार केवल सहकर्मी-समीक्षित प्रेस में प्रकाशित लेखों के लेखकों को ही दिया जा सकता है। इसके अलावा, खोज वास्तव में महत्वपूर्ण होनी चाहिए और विश्व वैज्ञानिक समुदाय द्वारा सार्वभौमिक रूप से मान्यता प्राप्त होनी चाहिए, इसलिए प्रयोगकर्ताओं को सिद्धांतकारों की तुलना में अधिक बार पुरस्कार मिलता है।

इसकी पूर्व संध्या पर स्टॉकहोम में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया। यह पुरस्कार संयुक्त राज्य अमेरिका में कार्यरत तीन ब्रिटिश वैज्ञानिकों को दिए गए। ब्रिटन डंकन हाल्डेन और स्कॉटिश-अमेरिकियों डेविड थूलेस और माइकल कोस्टरलिट्ज़ को "सामयिक चरण संक्रमण और पदार्थ के स्थलाकृतिक चरणों की सैद्धांतिक खोजों" के लिए पुरस्कार मिला। वैज्ञानिकों ने पदार्थ की असामान्य अवस्थाओं का पता लगाया है। हम सुपरकंडक्टर्स, सुपरफ्लुइड्स और पतली चुंबकीय फिल्मों के बारे में बात कर रहे हैं।

फिजियोलॉजी या मेडिसिन में 2016 का नोबेल पुरस्कार 3 अक्टूबर को 71 वर्षीय जापानी वैज्ञानिक योशिनोरी ओहसुमी को दिया गया। उन्हें ऑटोफैगी (ग्रीक "सेल्फ-ईटिंग" से) के क्षेत्र में उनकी खोजों के लिए सम्मानित किया गया था - एक प्रक्रिया जिसमें किसी कोशिका के आंतरिक घटकों को उसके लाइसोसोम (स्तनधारियों में) या रिक्तिका (खमीर कोशिकाओं) के अंदर पहुंचाया जाता है और नष्ट कर दिया जाता है। उनमें।

पुरस्कार विजेताओं की घोषणा का वार्षिक समारोह स्टॉकहोम में हुआ रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार.

5 अक्टूबर 2016 को रसायन विज्ञान में 2016 के नोबेल पुरस्कार विजेताओं के नामों की घोषणा की गई। वे फ़्रेंच थे जीन पियरे सॉवेज(जीन-पियरे सॉवेज), स्कॉटिश-अमेरिकी जेम्स फ़्रेज़र स्टोडडार्ट(फ्रेजर स्टोडडार्ट) और एक डचमैन बर्नार्ड फ़ेरिंगा(बर्नार्ड फ़िरिंगा)।

पुरस्कार शब्द: आणविक मशीनों के डिजाइन और संश्लेषण के लिए«.

आणविक मशीनें ऐसे उपकरण हैं जो एकल परमाणुओं और अणुओं में हेरफेर करते हैं। वे उन्हें एक स्थान से दूसरे स्थान तक ले जा सकते हैं, उन्हें करीब ला सकते हैं ताकि उनके बीच एक रासायनिक बंधन बन जाए, या उन्हें अलग खींच सकते हैं ताकि रासायनिक बंधन टूट जाए। आणविक मशीन का आकार बहुत बड़ा नहीं हो सकता। यह आमतौर पर कई नैनोमीटर के क्रम पर होता है।

होनहारों के बीच आवेदन के क्षेत्रऐसी मशीनें हैं आणविक सर्जरी, दवाओं की लक्षित डिलीवरी (उदाहरण के लिए, एक कैंसरग्रस्त ट्यूमर में गहराई तक, जहां पारंपरिक दवाएं मुश्किल से प्रवेश करती हैं), शरीर के परेशान जैव रासायनिक कार्यों का सुधार।

जैसा कि रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज की एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा गया है, आणविक मशीन की ओर पहला कदम, प्रोफेसर जीन-पियरे सॉवेज 1983 में किया था जब उन्होंने दो वलय के आकार के अणुओं को सफलतापूर्वक एक साथ जोड़कर एक श्रृंखला बनाई जिसे कैटेनेन कहा जाता है। आमतौर पर, अणु मजबूत सहसंयोजक बंधनों से जुड़े होते हैं, जिसमें परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं, लेकिन इस श्रृंखला में वे एक ढीले यांत्रिक बंधन से जुड़े होते हैं। किसी कार्य को करने के लिए मशीन को ऐसे भागों से बना होना चाहिए जो एक दूसरे के सापेक्ष गति कर सकें। दो जुड़े हुए छल्ले इस आवश्यकता को पूरी तरह से पूरा करते हैं।

दूसरा कदम उठाया गया फ़्रेज़र स्टोडडार्ट 1991 में जब उन्होंने रोटाक्सेन (एक प्रकार की आणविक संरचना) विकसित किया। उन्होंने एक आणविक वलय को एक पतली आणविक धुरी में पिरोया और दिखाया कि यह वलय अक्ष के अनुदिश गति कर सकता है। आणविक लिफ्ट, आणविक मांसपेशी और अणु-आधारित कंप्यूटर चिप जैसे विकास रोटाक्सेन पर आधारित हैं।

ए बर्नार्ड फ़ेरिंगाआणविक मोटर विकसित करने वाले पहले व्यक्ति थे। 1999 में, उन्हें एक आणविक रोटर ब्लेड प्राप्त हुआ जो लगातार एक दिशा में घूमता है। आणविक मोटरों का उपयोग करके, उन्होंने एक ग्लास सिलेंडर को घुमाया जो मोटर से 10,000 गुना बड़ा था, और वैज्ञानिक ने एक नैनोकार भी विकसित की।

2016 के पुरस्कार विजेता 8 मिलियन स्वीडिश क्रोनर (लगभग $933.6 हजार) की राशि में पुरस्कार का मौद्रिक हिस्सा समान रूप से साझा करेंगे।

रसायन विज्ञान में पहला नोबेल पुरस्कार 1901 में प्राप्त हुआ जैकब हेंड्रिक वान हॉफ नहींसमाधानों में रासायनिक गतिशीलता और आसमाटिक दबाव के नियमों की खोज के महान महत्व की मान्यता में। तब से लेकर 2015 तक 172 लोग इसके विजेता बन चुके हैं, जिनमें से 4 महिलाएं हैं।
सबसे अधिक बार, रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार किस क्षेत्र में काम के लिए प्रदान किया जाता है जीव रसायन(50 बार) कार्बनिक रसायन विज्ञान(43 बार) और भौतिक रसायन(38 बार).
2015 रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कारस्वीडन मिल गया थॉमस लिंडाहल, अमेरिकी पॉल मोड्रिक और तुर्की में जन्मे अज़ीज़ सैंकर "डीएनए मरम्मत के यंत्रवत अध्ययन के लिए", आणविक स्तर पर दिखाते हैं कि कोशिकाएं क्षतिग्रस्त डीएनए की मरम्मत कैसे करती हैं और आनुवंशिक जानकारी को कैसे बनाए रखती हैं।

रसायन विज्ञान में 2016 के नोबेल पुरस्कार के विजेताओं की आज घोषणा कर दी गई है। "आणविक मशीनों के डिजाइन और संश्लेषण के लिए" तीन रसायनज्ञों को कुल 58 मिलियन रूबल मिलेंगे - जीन-पियरे सॉवेज (फ्रांस), सर फ्रेजर स्टोडडार्ट (यूएसए) और बर्नार्ड फेरिंगा (हॉलैंड)। जीवन बताता है कि आणविक मशीनें क्या हैं और उनकी रचना इतने प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पुरस्कार की हकदार क्यों है।

शब्द के सबसे सामान्य अर्थ में मशीन क्या है? यह एक उपकरण है, जिसे कुछ कार्यों के लिए तेज किया गया है, जो ईंधन के बदले में उन्हें निष्पादित करने में सक्षम है। मशीन किसी भी वस्तु को घुमा सकती है, ऊपर या नीचे कर सकती है, यहां तक ​​कि यह एक पंप के रूप में भी काम कर सकती है।

लेकिन ऐसी मशीन कितनी छोटी हो सकती है? उदाहरण के लिए, घड़ी तंत्र के कुछ हिस्से बहुत छोटे दिखते हैं - क्या कुछ छोटा हो सकता है? हाँ निश्चित रूप से। भौतिक विधियाँ आपको कुछ सौ परमाणुओं के व्यास वाले गियर को काटने की अनुमति देती हैं। यह स्कूल रूलर से परिचित एक मिलीमीटर से सैकड़ों-हजारों गुना छोटा है। 1984 में, नोबेल पुरस्कार विजेता रिचर्ड फेनमैन ने भौतिकविदों से पूछा कि गतिशील भागों वाला एक तंत्र कितना छोटा हो सकता है।

फेनमैन प्रकृति के उदाहरणों से प्रेरित थे: बैक्टीरिया का फ्लैगेल्ला, जो कई प्रोटीन अणुओं से युक्त एक परिसर के कारण इन छोटे जीवों को चलने, घूमने की अनुमति देता है। लेकिन क्या कोई इंसान ऐसा कुछ बना सकता है?

आणविक मशीनें, जो शायद केवल एक अणु से बनी हों, विज्ञान कथा से बाहर की चीज़ लगती हैं। दरअसल, हमने हाल ही में सीखा है कि परमाणुओं में हेरफेर कैसे किया जाता है (प्रसिद्ध आईबीएम प्रयोग 1989 में हुआ था) और एकल स्थिर अणुओं के साथ कैसे काम किया जाता है। ऐसा करने के लिए, भौतिक विज्ञानी विशाल प्रतिष्ठान बनाते हैं और अविश्वसनीय प्रयास करते हैं। फिर भी, रसायनज्ञों ने तुरंत ऐसे लाखों उपकरण बनाने का एक तरीका ढूंढ लिया है। यह वह थे जो 2016 में नोबेल पुरस्कार का विषय बने।

एक अणु से बनी मशीन बनाने में मुख्य समस्या रासायनिक बंधन है। यह एक अणु के सभी परमाणुओं को एक साथ बांधता है जो इसके चलने वाले हिस्सों को रोकता है। इस विरोधाभास को हल करने के लिए, रसायनज्ञों ने एक नए प्रकार के बंधन का "आविष्कार" किया - यांत्रिक।

यंत्रवत् बंधे अणु कैसे दिखते हैं? एक बड़े अणु की कल्पना करें, जिसके परमाणु एक वलय में व्यवस्थित हैं। यदि हम इसके माध्यम से परमाणुओं की एक और श्रृंखला गुजारें और इसे एक रिंग में भी बंद कर दें, तो हमें एक ऐसा कण मिलेगा जिसे रासायनिक बंधनों को तोड़े बिना दो रिंगों में विभाजित नहीं किया जा सकता है। यह पता चला है कि रसायन विज्ञान के दृष्टिकोण से, ये छल्ले जुड़े हुए हैं, लेकिन उनके बीच कोई वास्तविक रासायनिक बंधन नहीं है। वैसे, इस डिज़ाइन को लैटिन से कैटेनन कहा जाता था शृंखला- जंजीर। नाम इस तथ्य को दर्शाता है कि ऐसे अणु एक दूसरे से जुड़े श्रृंखलाबद्ध कड़ियों की तरह होते हैं।

फ़्रांस के पुरस्कार विजेता, जीन-पियरे सॉवेज को कैटेनेन्स के संश्लेषण के तरीकों पर उनके सफल काम के लिए यह पुरस्कार मिला। 1983 में, वैज्ञानिक ने यह पता लगाया कि ऐसे अणुओं को उद्देश्यपूर्ण ढंग से कैसे प्राप्त किया जाए। वह कैटेनेन को संश्लेषित करने वाले पहले व्यक्ति नहीं बने, लेकिन उनके द्वारा प्रस्तावित टेम्पलेट संश्लेषण की विधि का उपयोग आधुनिक कार्यों में भी किया जाता है।

यांत्रिक रूप से बंधे यौगिकों का एक और वर्ग है जिसे रोटाक्सेन कहा जाता है। ऐसे यौगिकों के अणुओं में एक वलय होता है जिसके माध्यम से परमाणुओं की एक श्रृंखला पिरोई जाती है। इस श्रृंखला के सिरों पर, रसायनज्ञ विशेष "प्लग" लगाते हैं जो अंगूठी को श्रृंखला से फिसलने से रोकते हैं। उन्हें इस वर्ष के एक अन्य नोबेल पुरस्कार विजेता सर जेम्स फ़्रेज़र स्टोडर्ट ने संभाला था। वैसे, जन्मे स्कॉट स्टोडडार्ट नाइट बैचलर की उपाधि के धारक हैं। कार्बनिक संश्लेषण पर उनके काम के लिए महारानी एलिजाबेथ द्वितीय ने उन्हें नाइट की उपाधि दी थी। हालाँकि, अब स्टोडडार्ट यूएसए में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में काम करते हैं।

यौगिकों के इन वर्गों में, व्यक्तिगत टुकड़े एक दूसरे के सापेक्ष स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। कैटेनन के छल्ले एक दूसरे के सापेक्ष स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, और रोटैक्सेन पर रिंग श्रृंखला के साथ स्लाइड करने में सक्षम है। यह उन्हें उन आणविक मशीनों के लिए अच्छा उम्मीदवार बनाता है जिनमें फेनमैन की रुचि थी। हालाँकि, इन संरचनाओं को ऐसा कहलाने के लिए, उनसे एक और चीज़ हासिल की जानी चाहिए - नियंत्रणीयता।

विशेष रूप से इसके लिए, रसायनज्ञों ने इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के बुनियादी विचारों का उपयोग किया: यदि आप चार्ज की गई रिंगों में से एक बनाते हैं, और दूसरी रिंग (या चेन) पर टुकड़े रखते हैं जो बाहरी प्रभावों के प्रभाव में अपना चार्ज बदल सकते हैं, तो आप रिंग बना सकते हैं रिंग (या चेन) के एक क्षेत्र से पीछे हटें और दूसरे क्षेत्र में जाएँ। पहले प्रयोगों में, वैज्ञानिकों ने सीखा कि आणविक मशीनों को रासायनिक प्रभावों का उपयोग करके ऐसे ऑपरेशन कैसे किए जाते हैं। अगला कदम समान उद्देश्यों के लिए प्रकाश, विद्युत आवेगों और यहां तक ​​​​कि सिर्फ गर्मी का उपयोग था - "ईंधन" स्थानांतरित करने के इन तरीकों ने मशीनों के संचालन को गति देना संभव बना दिया।

अलग से, यह तीसरे पुरस्कार विजेता बर्नार्ड फ़ेरिंगा के काम पर प्रकाश डालने लायक है। डच रसायनज्ञ यंत्रवत् बंधे अणुओं के बिना काम करने में कामयाब रहे। इसके बजाय, वैज्ञानिक ने पारंपरिक रासायनिक बंधन वाले यौगिक के अणुओं को घुमाने का एक तरीका खोजा। 1999 में, फ़िरिंगा ने एक अणु का प्रदर्शन किया जो एक दूसरे से जुड़े हुए दो ब्लेड जैसा दिखता था। इनमें से प्रत्येक ब्लेड ने एक-दूसरे को पीछे हटाने की कोशिश की, और उनके असममित आकार ने केवल एक दिशा में घूमना फायदेमंद बना दिया, जैसे कि इन ब्लेडों के बीच "अक्ष" पर एक शाफ़्ट था।

अणु को रोटर की तरह काम करने के लिए उस पर पराबैंगनी प्रकाश डालना ही पर्याप्त था। ब्लेड एक दूसरे के सापेक्ष कड़ाई से निर्दिष्ट दिशा में घूमने लगे। बाद में, रसायनज्ञों ने ऐसे रोटर अणुओं को एक विशाल (रोटर की तुलना में) कण पर भी स्थापित किया और इस प्रकार इसे घुमाया। वैसे, एक मुक्त रोटर के घूमने की गति प्रति सेकंड लाखों क्रांतियों तक पहुंच सकती है।

इन तीन सरल अणुओं के साथ, रसायनज्ञ विभिन्न प्रकार की आणविक मशीनें बनाने में सक्षम हुए हैं। सबसे सुंदर उदाहरणों में से एक आणविक "मांसपेशी" है, जो कैटेनेन और रोटाक्सेन का एक अजीब संकर है। रासायनिक प्रभाव (तांबे के लवण जोड़ने) के तहत, "मांसपेशियां" दो नैनोमीटर कम हो जाती हैं।

आणविक मशीन का एक अन्य प्रकार "एलिवेटर" या लिफ्ट है। इसे 2004 में रोटाक्सेन पर आधारित स्टोडडार्ट समूह द्वारा पेश किया गया था। डिवाइस आपको आणविक प्लेटफ़ॉर्म को 0.7 नैनोमीटर तक बढ़ाने और कम करने की अनुमति देता है, जिससे 10 पिकोपास्कल का "बोधगम्य" बल उत्पन्न होता है।

2011 में, फ़िरिंगा ने विद्युत आवेगों के प्रभाव में चलने में सक्षम चार-रोटर आणविक "मशीन" की अवधारणा दिखाई। "नैनोमशीन" न केवल निर्मित होने में कामयाब रही, बल्कि इसके प्रदर्शन की पुष्टि करने में भी कामयाब रही: रोटर्स के प्रत्येक घूर्णन ने वास्तव में अंतरिक्ष में अणु की स्थिति को थोड़ा बदल दिया।

हालाँकि ये उपकरण दिलचस्प लगते हैं, लेकिन यह याद रखना चाहिए कि नोबेल पुरस्कार विजेताओं की आवश्यकताओं में से एक विज्ञान और मानवता के लिए खोजों का महत्व था। आंशिक रूप से इस प्रश्न पर कि "यह आवश्यक क्यों है?" इनाम की सूचना मिलने पर बर्नार्ड फ़ेरिंगा ने उत्तर दिया। रसायनज्ञ के अनुसार, ऐसी नियंत्रित आणविक मशीनें होने से मेडिकल नैनोरोबोट बनाना संभव हो जाता है। "छोटे रोबोटों की कल्पना करें जिन्हें भविष्य के डॉक्टर आपकी नसों में इंजेक्ट कर सकें और उन्हें कैंसर कोशिकाओं की तलाश के लिए भेज सकें।" वैज्ञानिक ने कहा कि उन्हें वैसा ही महसूस होता है जैसा राइट बंधुओं को शायद पहली उड़ान के बाद महसूस हुआ था, जब लोगों ने उनसे पूछा था कि आख़िर उड़ने वाली कारों की आवश्यकता क्यों हो सकती है।

रसायन विज्ञान में 2016 का नोबेल पुरस्कार स्ट्रासबर्ग विश्वविद्यालय (फ्रांस) के जीन-पियरे सॉवेज, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी (यूएसए) के फ्रेजर स्टोडर्ट और ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय (नीदरलैंड) के बर्नार्ड फेरिंगा को दिया गया। प्रतिष्ठित पुरस्कार "आणविक मशीनों के डिजाइन और संश्लेषण के लिए" प्रदान किया गया - व्यक्तिगत अणु या आणविक परिसर जो बाहर से ऊर्जा की आपूर्ति होने पर कुछ निश्चित गतिविधियां कर सकते हैं। इस क्षेत्र का और अधिक विकास विज्ञान और चिकित्सा के कई क्षेत्रों में सफलता का वादा करता है।

नोबेल समिति नियमित रूप से उन कार्यों को नोट करती है जिनमें वैज्ञानिक मूल्य के अलावा, अभी भी कुछ अतिरिक्त उत्साह है। इसलिए, उदाहरण के लिए, गीम और नोवोसेलोव द्वारा ग्राफीन की खोज में (भौतिकी में नोबेल पुरस्कार देखें - 2010, "तत्व", 10/11/2010), खोज के अलावा और क्वांटम हॉल प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए इसका उपयोग कमरे के तापमान पर, उल्लेखनीय तकनीकी विवरण थे: साधारण चिपकने वाली टेप के साथ ग्रेफाइट की परतों को छीलना। शेचटमैन, जिन्होंने क्वासिक क्रिस्टल की खोज की थी, का एक अन्य सम्मानित नोबेल पुरस्कार विजेता, पॉलिंग के साथ वैज्ञानिक टकराव का इतिहास रहा है, जिन्होंने कहा था कि "कोई क्वासिक क्रिस्टल नहीं हैं, लेकिन क्वासिस वैज्ञानिक हैं।"

आणविक मशीनों के क्षेत्र में, पहली नज़र में, ऐसा कोई उत्साह नहीं है, अगर हम इस तथ्य को छोड़ दें कि पुरस्कार विजेताओं में से एक, स्टोडडार्ट के पास नाइटहुड है (वह पहले नहीं हैं)। लेकिन वास्तव में, अभी भी एक महत्वपूर्ण विशेषता है। आणविक मशीनों का संश्लेषण अकादमिक कार्बनिक रसायन विज्ञान में लगभग एकमात्र क्षेत्र है जिसे आणविक स्तर पर शुद्ध इंजीनियरिंग कहा जा सकता है, जहां लोग खरोंच से एक अणु डिजाइन करते हैं और जब तक वे इसे प्राप्त नहीं कर लेते तब तक आराम नहीं करते हैं। प्रकृति में, ऐसे अणु, निश्चित रूप से मौजूद हैं (इस प्रकार कार्बनिक कोशिकाओं के कुछ प्रोटीन व्यवस्थित होते हैं - मायोसिन, किनेसिन - या, उदाहरण के लिए, राइबोसोम), लेकिन लोग अभी भी जटिलता के ऐसे स्तर से दूर हैं। इसलिए, जबकि आणविक मशीनें प्रकृति की नकल करने या देखी गई प्राकृतिक घटनाओं की व्याख्या करने की कोशिश किए बिना, शुरू से अंत तक मानव मन का फल हैं।

तो, हम उन अणुओं के बारे में बात कर रहे हैं जिनमें एक भाग नियंत्रित तरीके से दूसरे के सापेक्ष गति करने में सक्षम है - एक नियम के रूप में, गति करने के लिए आंशिक रूप से बाहरी प्रभावों और गर्मी का उपयोग करता है। ऐसे अणु बनाने के लिए सॉवेज, स्टोडर्ड और फ़िरिंगा अलग-अलग सिद्धांत लेकर आए।

सॉवेज और स्टोडर्ड ने यांत्रिक रूप से जुड़े हुए अणु बनाए: कैटेनैन - दो या दो से अधिक जुड़े हुए आणविक छल्ले एक दूसरे के सापेक्ष घूमते हैं (चित्र 1), और रोटाक्सेन - दो भागों के यौगिक अणु, जिसमें एक भाग (रिंग) दूसरे के साथ घूम सकता है (सीधे) बेस ), जिसके किनारों पर वॉल्यूम समूह (स्टॉपर्स) हैं ताकि रिंग "उड़ न जाए" (चित्र 2)।

उपरोक्त अवधारणा का उपयोग करते हुए, एक "आणविक लिफ्ट", "आणविक मांसपेशियां", सैद्धांतिक रुचि की विभिन्न आणविक टोपोलॉजिकल संरचनाएं और यहां तक ​​कि छोटे प्रोटीन को बहुत धीरे-धीरे संश्लेषित करने में सक्षम एक कृत्रिम राइबोसोम भी बनाया गया है।

फ़ेरिंगा का दृष्टिकोण मौलिक रूप से भिन्न और बहुत सुंदर था (चित्र 3)। फ़ेरिंगा आणविक मोटर में, एक दूसरे के सापेक्ष घूमने वाले अणु के भाग यांत्रिक रूप से नहीं जुड़े होते हैं, बल्कि एक वास्तविक सहसंयोजक बंधन - एक कार्बन-कार्बन दोहरे बंधन से जुड़े होते हैं। दोहरे बंधन के चारों ओर समूहों का घूमना बाहरी कार्रवाई के बिना असंभव है। ऐसा प्रभाव पराबैंगनी विकिरण हो सकता है: आलंकारिक रूप से कहें तो, पराबैंगनी चुनिंदा रूप से एक बंधन को दोहरे बंधन में तोड़ देती है, जिससे एक सेकंड के एक अंश के लिए रोटेशन की अनुमति मिलती है। इसी समय, फ़ेरिंगा अणु सभी स्थितियों में संरचनात्मक रूप से तनावपूर्ण होता है और दोहरा बंधन लम्बा होता है। घुमाए जाने पर अणु, कम से कम प्रतिरोध का अनुसरण करते हुए, कम से कम तनाव वाली स्थिति खोजने की कोशिश करता है। वह ऐसा करने में विफल रहती है, लेकिन प्रत्येक चरण में वह लगभग विशेष रूप से एक ही दिशा में मुड़ जाती है।

ऐसी मोटर, मामूली संशोधनों के साथ, 2014 में प्रति सेकंड लगभग 12 मिलियन क्रांतियों में सक्षम होने के लिए दिखाई गई थी (जे। वाचोन एट अल।, 2014। एक अल्ट्राफास्ट सतह-बाउंड फोटो-सक्रिय आणविक मोटर)। फ़ेरिंगा मोटर का सबसे सुंदर उपयोग सोने के सब्सट्रेट पर "नैनो-मशीन" में प्रदर्शित किया गया था (चित्र 4)। एक लंबे अणु में पहियों की तरह बंधी चार मोटरें एक दिशा में घूमती हैं और "कार" आगे बढ़ती है।

वर्तमान में एक आणविक मोटर विकसित की जा रही है जिसे यूवी के बजाय दृश्य प्रकाश से सक्रिय किया जा सकता है। ऐसी मोटर की मदद से, बिजली को दरकिनार करते हुए, सौर ऊर्जा को पूरी तरह से अभूतपूर्व तरीके से यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना संभव होगा।

अमेरिकन केमिकल सोसायटी के जर्नल में प्रकाशित उनके सबसे हालिया काम में ( जैक्स), फ़िरिंगा ने मोटर का डिज़ाइन दिखाया, जिसकी गति को रासायनिक क्रिया द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 5. जब एक प्रभावकार अणु (धातु डाइक्लोराइड - जिंक जेडएन, पैलेडियम पीडी या प्लैटिनम पीटी) को आणविक मोटर में जोड़ा जाता है, तो बाद वाला अपनी संरचना बदल देता है, जिससे रोटेशन की सुविधा मिलती है। मापों से पता चला कि 20 डिग्री सेल्सियस पर, परीक्षण किए गए तीन प्रभावकों में से, मोटर प्लैटिनम (0.13 हर्ट्ज पर) के साथ सबसे तेज़ घूमती है, पैलेडियम (0.035 हर्ट्ज) के साथ थोड़ी धीमी और जस्ता (0.009 हर्ट्ज) के साथ और भी धीमी गति से घूमती है। इफ़ेक्टर के बिना अधिकतम मोटर गति 0.0041 हर्ट्ज़ है। देखी गई घटना की पुष्टि प्रभावकों के साथ और उनके बिना मोटर संरचनाओं की क्वांटम यांत्रिक गणना द्वारा की गई थी। गणना से पता चलता है कि संरचना कैसे बदलती है और रोटेशन कितना आसान है।

निष्कर्ष में, यह कहा जाना चाहिए कि आणविक मोटरों को अभी तक रोजमर्रा की जिंदगी में आवेदन नहीं मिला है, लेकिन यह लगभग निश्चित रूप से समय की बात है और निकट भविष्य में हम उनका सक्रिय उपयोग देखेंगे।

स्रोत:
1) रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार 2016 - नोबेल समिति की आधिकारिक घोषणा।
2) आणविक मशीनें - नोबेल समिति द्वारा तैयार पुरस्कार विजेताओं के काम की विस्तृत समीक्षा।
3) एडेल फॉल्कनर, थॉमस वैन लीउवेन, बेन एल. फेरिंगा, और सैंडर जे. वेज़ेनबर्ग। प्रकाश-चालित आणविक मोटर में घूर्णी गति का एलोस्टेरिक विनियमन // अमेरिकी रसायन सोसाइटी का जर्नल. 26 सितंबर 2016. वी. 138 (41)। पी. 13597-13603. डीओआई: 10.1021/जेएसी.6बी06467।

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