با اینکه نانوماشینها هنوز در آغاز راه و پله‌های نخستین رشد خود هستند ولی به اندازه‌ای واقعی هستند که نگاه گروه نوبل را به سوی خود کشیده‌اند. جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۱۶ به ژان پیر ساویج، فریزر استودارت و برنارد فرینگا "برای طراحی و ساخت ماشینهای مولکولی" داده‌شده است.
🔰نانوماشینها برنده‌ی جایزه نوبل شیمی ۲۰۱۶
🔸با اینکه نانوماشینها هنوز در آغاز راه و پله‌های نخستین رشد خود هستند ولی به اندازه‌ای واقعی هستند که نگاه گروه نوبل را به سوی خود کشیده‌اند. جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۱۶ به ژان پیر ساویج، فریزر استودارت و برنارد فرینگا "برای طراحی و ساخت ماشینهای مولکولی" داده‌شده است.
زمانی که ریچارد فاینمن در سال ۱۹۸۴ در «کال‌تک» تک‌وتنها درباره‌ی نانوماشینها سخنرانی می‌کرد، خواسته‌اش ماشین‌هایی با کوچکترین اندازه‌ی فیزیکی بود. او می‌خواست ماشین‌هایی از تک‌اتمها بسازد، و ایده‌هایی نیز درباره چگونگی ساخت آنها داشت. همه چیز به خواست او پیش نرفت، ولی ایده‌های او با نانوماشین‌هایی که ساویج، استودارت و فرینگا ساختند، به حقیقت پیوست.
🏅این سه نفر جایزه‌ی ۸ میلیون کرونی نوبل (نزدیک به ۹۰۰ هزار دلار آمریکا) را برابر میان خویش بخش‌خواهند کرد. کار آنها هر دو ویژگی پیشگام‌بودن و به‌هم‌پیوسته‌بودن را دارد.
این کار، با کار ژان‌پیر ساویج، ساخت مولکولهایی که زنجیره‌وار به هم پیوسته‌اند، آغاز شد. می‌دانیم که مولکولها همواره با پیوندهای کووالانسی نیرومندی، که از به اشتراک‌گذاشتن الکترون‌های اتم‌ها است، به هم پیوسته‌اند؛ ولی، در زنجیره‌ی ساویج مولکولها با روش دیگری به هم پیوسته‌اند: یک پیوند مکانیکی. آنچه به دست می‌آید «کاتنان» نامیده می‌شود (مولکولی دارای دو یا بیش از دو پیوند چنبره‌ای در یک زنجیره). بخش‌های کاتنان می‌توانند «نسبت به یکدیگر جنبش کنند»، که یک ویژگی پایه و بایسته برای یک ماشین است.
⚙ می‌دانیم که بر پایه‌ی تعریف، ساده‌ترین ماشین‌ها دارای چرخ و محور هستند؛ برای پیشبرد «کاتنان» ساخته شده به دست ساویج، استودارت در سال ۱۹۹۳ یک نانوچرخ به نام یک روتازان ساخت. در سال ۱۹۹۹، فرینگا با ساخت نخستین موتور مولکولی که توان چرخاندن استوانه شیشه‌ای با اندازه‌ی ده هزار برابر خود را دارد، این کار را بیشتر به پیش برد. این سه دانشمند از آن زمان، مجموعه‌ی کاملی از نانوماشین‌هایی که کار می‌کنند را ساخته‌اند، از جمله: یک بالابر مولکولی، یک ماهیچه‌واره (ماهیچه مصنوعی)، یک محور چنبره‌ای، و حتی یک خودروی مولکولی 4WD.
یکی از یافته‌های ارزشمند از دستاورد همه‌ی این پژوهش‌ها آن است که ماشینهای مولکولی با رانشگر شیمیایی (چه ساخته‌شده باشند و چه زیستی) دارای زیرساخت‌های یکسانی هستند: درو کردن انتخابی انرژی جنبشی «براونی».
ارزش این نکته آن است که می‌گوید هیچ بازدارنده‌ای از دیدگاه فیزیک در راه این سامانه‌ها، با این اندازه‌های بسیار کوچک‌شان، وجود ندارد. (آن دسته از شما که می‌دانید مکانیک کوانتومی چگونه گزاره‌های دوست‌داشتنی نیوتنی را دور ریخته است، هم‌اکنون گویا آه کشیدید).
نانوماشینها پیامدهایی در دارورسانی و جراحی‌های در اندازه‌های میکروسکوپی دارند. آنها حتی می‌توانند بیوفیلم‌ها را، که یکی از کشنده‌ترین دشمنان پزشکی داخلی و پیوند هستند، را نیز در هم کشیده و بشکنند.
پزشکی نوین در ۶۰ سال گذشته به پیشرفتهایی باور نکردنی دست‌یافته است، ولی توانایی ما در هدف‌گیری دقیق عفونت‌ها، سرطان‌ها، و دیگر گونه‌های بیماری‌ها، بسته به نوع چالش، بسیار متفاوت است. درباره‌ی درمان سرطان با پرتودرمانی، حتی ریزترین و دقیق‌ترین پرتوها نیز همیشه، در راه رسیدن به ناحیه‌ی سرطانی، به بافت‌های سالم بدن، آسیب می‌رسانند. همچنین درباره‌ی روش‌های رساندن آنتی‌بیوتیک‌ها، تنها «درصد کوچکی» از دوز دارویی که ما ۲ تا ۴ بار در روز می‌خوریم به ناحیه‌ی هدف می‌رسد.
📌شکاف میان نانوماشینهای نخستینی که ما امروز می‌توانیم بسازیم، و ماشینهای دقیق و پیشرفته‌ای که برای دارورسانی نیاز است، بسیار است. ولی، همانگونه که دوران سفر هوایی با یک «هاپ» کوچک در کیتی‌هاوک آغاز شد، پیدایش نانوماشینها نیز با ساخت دستگاه‌های بسیار ساده و بدون کاربری روشن آغاز شده است.
هنگامی که درباره کاربردهای نانوماشین‌هایی که او و همکارانش ساخته‌اند، از فرینگ پرسش شد، او بی‌پرده آنها را با کار «برادران رایت» سنجش کرد. "مردم می‌گفتند، برای چه به یک ماشین پرنده نیاز داریم؟ ولی ما اکنون بوئینگ ۷۴۷ و ایرباس داریم. این احساس را من نیز کمابیش دارم. فرصت‌ها بی‌شمارند. ممکن است اکنون ندانیم که این نانوماشینها را چگونه به کار بگیریم، ولی با پیگیری پژوهشهای بنیادی در این راه، بیگمان این مرز را به پیش خواهیم برد."
"بیایید درباره‌ی امکان ساخت ماشینهای با بخش های جنبنده، که بسیار کوچک هستند گفتگو کنیم."
🖊 ریچارد فاینمن