Die Forscher haben Moleküle entwickelt, deren Bewegungen sich steuern lassen (Symbolbild: Keystone)
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Nobelpreis für Chemie geht an Entwickler molekularer Maschinen

Der Franzose Jean-Pierre Sauvage, der Brite Sir J. Fraser Stoddart und der Niederländer Bernard L. Feringa erhalten den diesjährigen Chemie-Nobelpreis. Sie entwarfen und produzierten die kleinsten Maschinen der Welt aus Molekülen.

Die Preisträger haben Moleküle entwickelt, deren Bewegungen sich kontrollieren lassen, teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm mit. Damit erzeugten sie die kleinsten Maschinen der Welt, unter anderem einen Lift, einen künstlichen Muskel und sogar eine winziges Auto. So drangen sie in eine neue Dimension der Chemie vor.

Die Entwicklung von Computern zeige, wie die Miniaturisierung von Technologie eine Revolution auslösen könne, hiess es weiter. Die drei Preisträger miniaturisierten Maschinen, die Aufgaben erfüllen, wenn man ihnen die nötige Energie zuführt. Dabei sind sie Tausend bis 10’000 mal kleiner als ein menschliches Haar, wie die Nobeljurorin Sara Snogerup Linse erklärte. Dereinst könnten die Erkenntnisse der Preisträger zu neuen Materialien, Sensoren und Energiespeichersystemen führen.

Ein bisschen wie die Brüder Wright

«Ich wusste nicht, was ich sagen sollte und war ein bisschen geschockt, weil das so eine große Überraschung war», sagte Feringa am Telefon im Rahmen der Pressekonferenz in Stockholm. «Meine zweite Reaktion war, dass ich mich so geehrt fühle, und dass es mich berührt.» Er wolle den Preis mit seinem ganzen Team feiern.

Zu Anwendungen der Mini-Maschinen befragt, erklärte Feringa: «Ich fühle mich ein bisschen wie die Brüder Wright, die vor hundert Jahren zum ersten Mal flogen, und die Leute damals fragten, wozu man eine Flugmaschine brauchte. Und jetzt haben wir die Boeing 747.» Die Möglichkeiten seien riesig, es öffne sich ein völlig neues Feld der Nano-Maschinen. Auch in der Medizin seien Anwendungen möglich, zum wäre denkbar, damit Wirkstoffe an ihren Einsatzort im Körper zu transportieren.

Bewegliche Teile

Der Grundstein für molekulare Maschinen legte der 1944 in Paris geborene Chemiker Jean-Pierre Sauvage, Professor emeritus an der Universität Strassburg. 1983 verband er zwei ringförmige Moleküle miteinander wie die Ringe einer Kette. Solche Strukturen mit zwei oder mehr verknüpften Ringen bezeichnet man in der Chemie als Catenane.

Statt einer relativ starren chemischen Verbindung schuf Sauvage somit eine freier bewegliche mechanische Verbindung. Eine wichtige Voraussetzung für molekulare Maschinen, deren Teile sich relativ zueinander bewegen können müssen, um eine Aufgabe zu erfüllen.

«Die mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät der Universität Zürich hat Sauvage bereits vor sechs Jahren mit dem Ehrendoktor gewürdigt», sagte Amedeo Caflisch von der Uni Zürich auf Anfrage der Nachrichtenagentur sda. Sauvage habe ausserdem Zusammenarbeiten mit dem Chemie-Departement gepflegt und war als Gastdozent in Zürich tätig. Der Nobelpreis für ihn und die beiden anderen sei hochverdient, so Caflisch.

Ein Ring auf einer Achse

Der zweite Meilenstein geht auf den 1942 in Edinburgh geborenen Chemiker Fraser Stoddart, Professor an der amerikanischen Northwestern University. Mit seinem Team stülpte er einen molekularen Ring über eine dünne molekulare Achse und zeigte, dass sich der Ring entlang der Achse bewegen kann.

Damit schuf er als erster ein sogenanntes Rotaxan. Aufbauend auf diesem erzeugte er im Laufe der Zeit einen molekularen Lift, einen künstlichen Muskel und einen Molekül-basierten Computerchip.

Nanoauto fuhr an der Empa

Den dritten wichtigen Schritt schaffte Bernard Feringa von der Universität Groningen, der 1951 in Barger-Compascuum geboren wurde. Er entwickelte als erster einen molekularen Motor: 1999 brachte er ein molekulares Motorblatt dazu, sich kontinuierlich in die gleiche Richtung zu drehen.

Er nutzte molekulare Motoren, um einen Glaszylinder zu drehen, der 10’000 mal grösser war als die Maschinchen und stellte 2011 sogar eine Art Nanoauto mit Allradantrieb vor. Dieses winzige Auto fuhr damals in der Schweiz, genauer gesagt an der Materialforschungsanstalt Empa in Dübendorf ZH. Die Zusammenarbeit von Feringas Team und den Empa-Forschern um Karl-Heinz Ernst erschien damals im Fachblatt ‹Nature›.

Noch sei der molekulare Motor im Entwicklungsstadium wie der elektrische Motor im Jahr 1830, als Wissenschaftler erste sich drehende Kurbeln und Räder zeigten – ohne zu wissen, dass sie dereinst zu Waschmaschinen und Ventilatoren führen würden, schrieb die Akademie. Für die wichtigen Schritte zu einer möglichen neuen technologischen Revolution durch miniaturisierte Maschinen werden die drei Forscher mit dem diesjährigen Chemie-Nobelpreis geehrt.

Der mit umgerechnet rund 900’000 Franken dotierte Preis wird am 10. Dezember verliehen, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel. Im vergangenen Jahr hatten der US-Forscher Paul Modrich, der Schwede Tomas Lindahl und der US-Türke Aziz Sancar die Auszeichnung für die «mechanistische Untersuchung der DNA-Reparatur» erhalten.

(sda dpa)

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Der Franzose Jean-Pierre Sauvage, der Brite Sir J. Fraser Stoddart und der Niederländer Bernard L. Feringa erhalten den diesjährigen Chemie-Nobelpreis.

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