Sapere Scienza

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Premio Nobel in Chimica 2016 agli studi sulle nanomacchine

5 Ottobre 2016

Il Premio Nobel per la Chimica è stato assegnato a Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart e Bernard L. Feringa per "la progettazione e la sintesi delle macchine molecolari", come si legge nella motivazione dell'accademia Svedese delle Scienze. I tre scienziati lavorano in università di tre nazioni diverse: Sauvage all'Università di Strasburgo, Francia, Stoddart alla Northwestern University di Evanston, Illinois (Usa) e Fringa all'Università di Groningen, Paesi Bassi.

 

 

La rivoluzione della miniaturizzazione

Il moderno sviluppo dei computer ha dimostrato che la miniaturizzazione della tecnologia può essere davvero rivoluzionaria. Gli scienziati premiati oggi con il Nobel per la Chimica hanno raggiunto un incredibile livello di miniaturizzazione realizzando le macchine più piccole del mondo, mille volte più piccole dello spessore di un capello umano, e dando alla chimica una nuova dimensione: macchine molecolari (dette anche "nanomacchine") con movimenti controllabili in grado di compiere azioni quando ricevono energia.

 

 Rotaxane1

Rappresentazione grafica del rotaxano: credit M. Stone
ROTAXANO2Struttura cristallina del rotaxano, credit Jose A. Bravo, Francisco M. Raymo, J. Fraser Stoddart, Andrew J. P. White, and David J. Williams in The European Journal of Organic Chemistry 1998, 2565-2571

Le nanomacchine

Il primo passo verso una nanomacchina è stato compiuto da Jean-Pierre Sauvage nel 1983, quando è riuscito a legare insieme due molecole a forma di anello formando una catena chiamata "catenana". Il secondo passo si deve invece a Stoddart che, nel 1991, sviluppa un "rotaxano", una struttura costituita da un anello molecolare accoppiato meccanicamente a un frammento molecolare lineare che lo attraversa da parte a parte. Stoddart dimostra che l'anello è in grado di muoversi lungo l'asse: gli sviluppi del rotaxano portano alla realizzazione di "ascensori" molecolari, muscoli molecolari e un chip per computer basato su una molecola.

Bernard Feringa è stata invece la prima persona a sviluppare un motore molecolare. Nel 1999 è riuscito a costruire la pala di un rotore molecolare che gira continuamente nella stessa direzione. Utilizzando motori molecolari è riuscito a ruotare un cilindro di vetro di dimensione 10 mila volte superiore a quella dei motori e ha anche progettato una nanovettura.

 

In un certo senso, la rivoluzione delle macchine molecolari è paragonabile a quella dei motori elettrici realizzati nel 1830, che furono costruiti dagli scienziati senza renedersi conto che poi avrebbero portato a treni elettrici, lavatrici, ventilatori, robot da cucina, etc. Le macchine molecolari potrebbero essere utilizzate in futuro per lo sviluppo di nuovi materiali, sensori e sistemi di immagazzinamento dell'energia.

copertina   agosto-settembre 2017

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