A gépek igen fontos szerepet játszanak az emberiség fejlődésében. Nem is gondolnánk, hogy már egy egyszerű csörlő vagy kalapács is mekkora lépéselőnyt jelent a többi élőlénnyel szemben. Az ipari forradalom kezdete óta a fölényünk behozhatatlanul nő, manapság már naponta születnek az újabb és újabb találmányok. Úgy tűnik, nincs olyan terület, mellyel ne foglalkoznának a feltalálók.
Éppen ezért idővel az a gondolat is megjelent, hogy ne csupán a látható világban, hanem a mikroszkóp alatt is létrehozzuk a magunk kis szerkezeteit. A 2016-os kémiai Nobel-díj most végre rámutatott: ezen fejlesztésekkel egy új korszak határára juthat el az emberiség.
Olof Ramström, a Kémiai Nobel-díj Bizottság tagja szerint Sauvage, Stoddart és Feringa találmányainak jelentősége azon elektromos eszközökhöz mérhető, melyeket a 19. századi úttörő tudósai hoztak létre – már csak azért is, mert a mai szakemberek a korai masinákhoz hasonló miniatűr gépeket, dugattyúkat és fogaskerekeket készítettek.
Az első lépést Sauvage tette meg 1983-ban, amikor sikeresen összekapcsolt két gyűrű alakú molekulát, egy lánccá fűzve azokat. Normál esetben a molekulák erős kovalens kötéssel csatlakoznának, a láncban azonban egy szabadabb mechanikus kötés csatolta össze azokat – ez tette lehetővé, hogy az elemek mesterségesen mozogjanak. Felfedezésével megnyitotta az utat a molekuláris gépek további fejlesztése előtt.
A második forradalmi eredmény Stoddart nevéhez fűződik, aki gyakorlatilag az egész ’80-as éveket a téma kutatásával töltötte, hogy végül 1991-ben elérje az áttörést. A skót származású tudós molekuláris gyűrűket rögzített egy molekuláris tengelyhez, melyeket mozgásra tudott bírni. A következő években mind Sauvage, mind Stoddart kutatócsoportja számtalan újítást mutatott be.
Végül Feringa következett, aki elsőként hozott létre molekuláris motort. A tudós 1999-ben olyan apró rotorlapátot épített, amely folyamatosan ugyanabba az irányba forgott. A motorok segítségével még egy üvegcsőt is képes volt megpörgetni, amely nagyjából tízezerszer volt nagyobb a Feringa által használt miniatűr gépeknél.
Így halad fémfelületen Feringa és társainak egyik négykerekű molekulája:
Oké, oké, de mi értelme az egésznek?
Ma még talán nehéz megérteni, hogy ezek az apró, a hajszálnál is több ezerszer vékonyabb szerkezetek mire használhatók, hiszen méretükből és erejükből adódóan nem alkalmasak látványosabb munka elvégzésére.
Ahogy Ramström is rámutatott, a molekuláris gépek még igen kezdetlegesek. A Nobel-díjasok felfedezései azonban komoly lökést adhatnak az ilyen eszközök evolúciójának.
Ha ezeknél az apró találmányoknál is megindul egy ipari forradalomhoz hasonló hirtelen fejlődés, az a szabad szemmel látható világban is komoly változásokat eredményez majd. A molekuláris gépekkel egy nap új anyagokat építhetünk, átszabhatjuk a mikroszkopikus világ képét. Segítségükkel megnyílik az út az intelligens, azaz a környezet hatásaira automatikusan reagáló anyagok egyszerű fejlesztése felé. Képzeljük csak el, hogy a jövőben a használati tárgyakon keletkező hibák maguktól helyrejönnek.
A gépek az orvostudományban és gyógyászatban is áttörést hozhatnak, az elképzelések alapján a HIV és a rák elleni harcba is be fognak kapcsolódni.
Ehhez arra van szükség, hogy a kutatók még finomabb és még szabályozottabb mozgásokat hozzanak létre. Ha a három Nobel-díjas találmányait továbbra is a 19. századi ipari forradalomhoz hasonlítjuk, azt mondhatjuk, a fejlesztések a korai gőzgépeknek felelnek meg – egy működő mozdonyig azonban még hosszú az út.
„Ez a terület igen messzire jutott. Most ideje megmutatnunk, hogy hasznos”
