Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart und Bernard Feringa mit dem Nobelpreis ausgezeichnet

Nobelpreis für Chemie 2016

05.10.2016 - Schweden

Ein Miniaturlift, künstliche Muskeln und winzige Motoren. Der Nobelpreis für Chemie 2016 geht an Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart und Bernard L. Feringa. Sie werden für das Design und die Herstellung von molekularen Maschinen geehrt. Sie entwickelten Moleküle, deren Bewegungen kontrolliert werden können. Die Maschinen sind in der Lage zu arbeiten, wenn sie mit Energie versorgt werden.

Illustration: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Sie entwickelten die kleinsten Maschinen der Welt

Die Entwicklung der Computertechnik zeigt, wie revolutionär sich Miniaturisierung auswirkt. Die Preisträger des Nobelpreises für Chemie 2016 haben Maschinen verkleinert und die Chemie in eine andere Dimension gebracht.

Die Anfänge der Entwicklung von molekularen Maschinen wurden 1983 von Jean-Pierre Sauvage mit der Synthese von Cantenanen gemacht. Im Gegensatz zu "normalen" chemischen Verbindungen, bei denen die Atome über geteilte Elektronen verbunden sind, sind Cantenane ringförmig über eine "mechanische" Bindung verknüpft. Das Resultat sind Moleküle, die wie Kettenglieder zusammenhängen. Damit eine molekulare Maschine Arbeit verrichten kann, müssen die Komponenten in der Lage sein sich relativ von einander zu bewegen. Die zwei verknüpften Ringe erfüllen genau diese Bedingung.

Ein zweiter Schritt in diese Richtung wurde 1991 von Fraser Stoddart unternommen. Er synthetisierte Rotaxane: Sie erinnern an eine Achse mit Rad. Auf der Achse ist das Rad in der Lage, sich zu drehen und zu bewegen. Hierfür verknüpfte er ein lineares mit einem ringförmigen Molekül. Aus dieser Grundidee entwickelte er Anwendungen wie einen molekularen Aufzug, molekulare Muskeln und einen molekülbasierten Computerchip.

Der erste molekulare Motor, ein Rotorblatt, welches sich kontinuierlich in die gleiche Richtung dreht, wurde 1999 von Bernard Feringa hergestellt. Er verwendete seine Motoren dazu, einen Glasszylinder zu drehen, der zehntausenmal größer als der Motor war und er baute ein Nanoauto.

Die Preisträger haben die Molekülsysteme aus der Pattsituation des Gleichgewichtes heraus in eine kontrollierbare, dynamische Umgebung versetzt. Die Entwicklungsphase der molekularen Maschinen lässt sich mit der des Elektromotors der 1830er Jahre vergleichen. Damals ahnten die Ingenieure mit ihren spielerischen Aufbauten aus drehenden Rädern und Kurbeln noch nichts von den heutigen Anwendungsgebieten dieser Motoren. Wahrscheinlich werden molekulare Maschinen für die Entwicklung neuartiger Materialien, Sensoren und Energiespeichersystem verwendet.

Die Preisträger

Jean-Pierre Sauvage wurde 1944 in Paris geboren, er promovierte an der Universität Straßburg und war dort anschließend Professor und zusätzlich wissenschaftlicher Direktor beim CNRS. Unterdessen ist er emiritiert.

Sir J. Fraser Stoddart aus Edinburgh wurde 1942 geboren und erhielt seinen Doktortitel an der dortigen Universität. Im Moment ist er Professor an der Northwestern University in Evanston.