Ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học 2016 cho nghiên cứu về 'những cỗ máy nhỏ nhất thế giới'
Ba nhà khoa học Jean-Pierre Sauvage, Sir Fraser Stoddart và Bernard Feringa đã đoạt giải Nobel Hóa học 2016 cho bản thiết kế và tổng hợp về 'những cỗ máy nhỏ nhất thế giới', một bước tiến mở đường cho những vật liệu thông minh đầu tiên trên thế giới.
Ngày 5/10/2016, các nhà khoa học Sir Fraser Stoddart từ Scotland, Bernard Feringa từ Hà Lan, và Jean-Pierre Sauvage từ Pháp, đã đoạt giải Nobel Hóa học 2016 cho nghiên cứu về những cỗ máy nano. Cả ba cùng chia nhau 8 triệu kronor Thụy Điển (khoảng 20 tỷ 750 triệu đồng Việt Nam) cho nghiên cứu của mình tại Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển ở thủ đô Stockholm.
Ủy ban giải Nobel đã mô tả công trình nghiên cứu của ba ông là 'những cỗ máy nhỏ nhất thế giới'. Nhờ vào công nghệ này, chúng ta có thể tạo ra những robot siêu nhỏ và vật liệu có thể tự phục hồi để có thể tự sửa chữa mình mà không cần sự can thiệp của con người.
Trên các sinh vật sống, các tế bào hoạt động như một nhà máy có kích cỡ phân tử để cung cấp những thứ cần thiết cho hoạt động ở các cơ quan của cơ thể sống, điều hòa nhiệt độ và tự chữa lành những vết thương. Nghiên cứu mới của ba nhà khoa học là tái tạo những chức năng đó trên một phân tử nhân tạo, dựa trên hoạt động chuyển năng lượng hóa học thành cơ học.
Dựa vào nghiên cứu này, chúng ta có thể tạo ra được những thiết bị nhân tạo nhỏ hơn chiều rộng một sợi tóc người, gồm có đầy đủ chuyển mạch, động cơ, hay dễ hiểu, chúng là một chiếc xe hơi nhỏ hơn hàng ngàn lần.
Những tiến bộ khoa học này cho phép các nhà khoa học phát triển những thiết bị tự thích ứng và điều chỉnh mình sao cho tương thích với môi trường xung quanh. Thí dụ như tự mở ra khi gặp nhiệt độ cao và mang thuốc chữa bệnh đến từng cơ quan chính xác trong cơ thể.
Trong một bài phỏng vấn ngắn sau khi kết quả được công bố, Feringa cho biết giải thưởng là một sự bất ngờ rất lớn đối với ông. Ông rất vinh dự và có nhiều cảm xúc về việc này, ông không nghĩ những nghiên cứu của mình có thể hoạt động trong thực tiễn.
Göran Hansson, tổng thư ký Viện Hàn lâm Thụy Điển, cho biết: “Những nhà khoa học đoạt giải đã mở rộng hơn cho lĩnh vực máy móc kích cỡ phân tử. Họ đã vẽ ra hình ảnh những cỗ máy có quy mô như một phân tử.”
Ủy ban giải Nobel so sánh nghiên cứu của ba nhà khoa học với động cơ điện thô sơ đầu tiên vào những năm 1830, lúc đó các nhà khoa học thậm chí không nghĩ ra được rằng tay quay và bánh xe tạo điện có thể dẫn đến các phát minh như tàu điện, máy giặt, quạt điện và máy chế biến thực phẩm.
Giáo sư Mark Miodownik từ Đại học London cho biết sự ra đời của những cỗ máy kích thước nano đã thay đổi bộ mặt toàn diện của nhiều thứ trong xã hội.
“Tôi nghĩ rằng trong tương lai sẽ có những hệ thống máy móc tự phục hồi những chỗ hư hỏng. Những ống nhựa có thể tự hàn gắn và những cây cầu tự liền vết đứt gãy. Tuy mọi thứ chỉ mới bắt đầu, nhưng tiềm năng của chúng thật sự là rất to lớn.”
Giáo sư Sauvage hiện là giáo sư danh dự tại Đại học Strasbourg, nước Pháp, đã thực hiện những bước đầu tiên trong công trình tạo ra máy móc kích cỡ phân tử từ những năm 1980, khi ông thành công trong việc kết nối hai phân tử hình vòng cung và sau đó cho thấy một cấu trúc vòng có thể quay tự do do tương tác với các đối tượng khác.
Cho biết cảm nhận trên kênh truyền hình iTele của Pháp, ông cho biết: “Bản thân tôi đã được nhiều giải thưởng trong ngành, nhưng giải thưởng Nobel là một cái gì đó rất đặc biệt, đó là một giải thưởng uy tín và lâu đời, hầu hết các nhà khoa học đều mơ ước tới, hay thậm chí họ còn chẳng dám nghĩ tới vì đó là một giấc mơ hoang đường nhất trong những giấc mơ.”
Trong thập niên 1990, Stoddart xây nên mô hình các bánh xe phân tử đầu tiên – một cấu trúc vòng tự do di chuyển trên một trục, sau này được phát triển thành một phân tử cơ bắp nhân tạo và nó hoạt động như một con chip máy tính. Feringa là người đi tiên phong trong động cơ kích cỡ nano, ông cho thấy một lưỡi quạt nhỏ như phân tử có thể xoay liên tục về cùng một hướng. Sau đó ông đặt bốn động cơ này lại gần với nhau để tạo thành một chiếc xe có kích thước nhỏ hơn sợi tóc người và có thể chạy trên một bề mặt.
Năm ngoái, giải thưởng Nobel Hóa học đã thuộc về Tomas Lindahl, Paul Modrich và Aziz Sancar cho nghiên cứu của họ về cơ chế sử dụng tế bào để chữa các đoạn DNA. Họ lập bản đồ và giải thích cách tế bào tự sửa chữa DNA để ngăn chặn các lỗi xảy ra trong thông tin di truyền.
Tải tài liệu:
- Giải thích dễ hiểu
- Giải thích chuyên sâu
 |
| Hình vẽ ba khoa học gia Jean-Pierre Sauvage, Sir Fraser Stoddart và Bernard Feringa đã đoạt giải Nobel Hóa học 2016. |
Ngày 5/10/2016, các nhà khoa học Sir Fraser Stoddart từ Scotland, Bernard Feringa từ Hà Lan, và Jean-Pierre Sauvage từ Pháp, đã đoạt giải Nobel Hóa học 2016 cho nghiên cứu về những cỗ máy nano. Cả ba cùng chia nhau 8 triệu kronor Thụy Điển (khoảng 20 tỷ 750 triệu đồng Việt Nam) cho nghiên cứu của mình tại Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển ở thủ đô Stockholm.
Ủy ban giải Nobel đã mô tả công trình nghiên cứu của ba ông là 'những cỗ máy nhỏ nhất thế giới'. Nhờ vào công nghệ này, chúng ta có thể tạo ra những robot siêu nhỏ và vật liệu có thể tự phục hồi để có thể tự sửa chữa mình mà không cần sự can thiệp của con người.
Trên các sinh vật sống, các tế bào hoạt động như một nhà máy có kích cỡ phân tử để cung cấp những thứ cần thiết cho hoạt động ở các cơ quan của cơ thể sống, điều hòa nhiệt độ và tự chữa lành những vết thương. Nghiên cứu mới của ba nhà khoa học là tái tạo những chức năng đó trên một phân tử nhân tạo, dựa trên hoạt động chuyển năng lượng hóa học thành cơ học.
Dựa vào nghiên cứu này, chúng ta có thể tạo ra được những thiết bị nhân tạo nhỏ hơn chiều rộng một sợi tóc người, gồm có đầy đủ chuyển mạch, động cơ, hay dễ hiểu, chúng là một chiếc xe hơi nhỏ hơn hàng ngàn lần.
Những tiến bộ khoa học này cho phép các nhà khoa học phát triển những thiết bị tự thích ứng và điều chỉnh mình sao cho tương thích với môi trường xung quanh. Thí dụ như tự mở ra khi gặp nhiệt độ cao và mang thuốc chữa bệnh đến từng cơ quan chính xác trong cơ thể.
 |
| Một trong ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học 2016, giáo sư hóa học hữu cơ Bernard L. Feringa hiện đang nghiên cứu tại Đại học Groningen, Hà Lan. Credit: Jeroen Van Kooten. |
 |
| Một trong ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học 2016, giáo sư danh dự Jean-Pierre Sauvage tại Đại học Strasbourg, nước Pháp. Credit: Catherine Schroeder. |
Trong một bài phỏng vấn ngắn sau khi kết quả được công bố, Feringa cho biết giải thưởng là một sự bất ngờ rất lớn đối với ông. Ông rất vinh dự và có nhiều cảm xúc về việc này, ông không nghĩ những nghiên cứu của mình có thể hoạt động trong thực tiễn.
Göran Hansson, tổng thư ký Viện Hàn lâm Thụy Điển, cho biết: “Những nhà khoa học đoạt giải đã mở rộng hơn cho lĩnh vực máy móc kích cỡ phân tử. Họ đã vẽ ra hình ảnh những cỗ máy có quy mô như một phân tử.”
Ủy ban giải Nobel so sánh nghiên cứu của ba nhà khoa học với động cơ điện thô sơ đầu tiên vào những năm 1830, lúc đó các nhà khoa học thậm chí không nghĩ ra được rằng tay quay và bánh xe tạo điện có thể dẫn đến các phát minh như tàu điện, máy giặt, quạt điện và máy chế biến thực phẩm.
 |
| Mô phỏng về bốn động cơ tự xoay theo một chiều hướng xác định, tạo thành một 'xe hơi' với kích cỡ nhỏ hơn sợi tóc người. Đồ họa: Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển. |
Giáo sư Mark Miodownik từ Đại học London cho biết sự ra đời của những cỗ máy kích thước nano đã thay đổi bộ mặt toàn diện của nhiều thứ trong xã hội.
“Tôi nghĩ rằng trong tương lai sẽ có những hệ thống máy móc tự phục hồi những chỗ hư hỏng. Những ống nhựa có thể tự hàn gắn và những cây cầu tự liền vết đứt gãy. Tuy mọi thứ chỉ mới bắt đầu, nhưng tiềm năng của chúng thật sự là rất to lớn.”
Giáo sư Sauvage hiện là giáo sư danh dự tại Đại học Strasbourg, nước Pháp, đã thực hiện những bước đầu tiên trong công trình tạo ra máy móc kích cỡ phân tử từ những năm 1980, khi ông thành công trong việc kết nối hai phân tử hình vòng cung và sau đó cho thấy một cấu trúc vòng có thể quay tự do do tương tác với các đối tượng khác.
Cho biết cảm nhận trên kênh truyền hình iTele của Pháp, ông cho biết: “Bản thân tôi đã được nhiều giải thưởng trong ngành, nhưng giải thưởng Nobel là một cái gì đó rất đặc biệt, đó là một giải thưởng uy tín và lâu đời, hầu hết các nhà khoa học đều mơ ước tới, hay thậm chí họ còn chẳng dám nghĩ tới vì đó là một giấc mơ hoang đường nhất trong những giấc mơ.”
Trong thập niên 1990, Stoddart xây nên mô hình các bánh xe phân tử đầu tiên – một cấu trúc vòng tự do di chuyển trên một trục, sau này được phát triển thành một phân tử cơ bắp nhân tạo và nó hoạt động như một con chip máy tính. Feringa là người đi tiên phong trong động cơ kích cỡ nano, ông cho thấy một lưỡi quạt nhỏ như phân tử có thể xoay liên tục về cùng một hướng. Sau đó ông đặt bốn động cơ này lại gần với nhau để tạo thành một chiếc xe có kích thước nhỏ hơn sợi tóc người và có thể chạy trên một bề mặt.
Năm ngoái, giải thưởng Nobel Hóa học đã thuộc về Tomas Lindahl, Paul Modrich và Aziz Sancar cho nghiên cứu của họ về cơ chế sử dụng tế bào để chữa các đoạn DNA. Họ lập bản đồ và giải thích cách tế bào tự sửa chữa DNA để ngăn chặn các lỗi xảy ra trong thông tin di truyền.
Tải tài liệu:
- Giải thích dễ hiểu
- Giải thích chuyên sâu
Anh Tuấn Nguyễn theo Guardian
