De Nobelprijs voor de scheikunde dit jaar gaat naar het ontwerp en de synthese van moleculaire machines. Bij de drie winnaars zit één Nederlander: Ben Feringa uit Groningen.
Moleculaire machines?
Sinds twee decennia gaat de Nobelprijs van de scheikunde vaak naar onderzoek in de biochemie. Deels omdat er geen Nobelprijs voor de biologie is, maar voornamelijk omdat het overgrote niet-ontdekte deel in de fundamentele biologie veel chemie bevat. Maar niet dit jaar. Dit jaar gaan we het hebben over keiharde fysische chemie: de bouwblokken voor machines op de allerkleinste schaal. NANOBOTS! Haha, nee, maar serieus. Het kan.
Gelukkig voor ons spreekt de Nobelprijs dit jaar meer tot de verbeelding dan die van 2011 (quasikristallen) of 2013 (moleculaire dynamica-berekeningen i.c.m. quantum). Nu hebben we een nanomotor, nanoknopen en een nanoweggetje. Het is fundamenteel onderzoek, dat wil zeggen: er is geen directe toepassing. Maar als dit onderzoek wordt voortgezet, is het niet moeilijk om te zien wat er mogelijk is. Het is alsof een chemische Henry Ford de allerkleinste lopende band heeft uitgevonden. Maar wat is nu de bijdrage van ‘onze’ scheikundige uit Groningen? In het persbericht staat heel duidelijk: “Ben Feringa builds the first molecular motors”. Hij maakte de éérste moleculaire motors.
Moleculaire knopen leggen
Feringa en zijn groep hebben dus een motor gemaakt. Maar een motor maakt nog geen machine. Die motor moet iets kunnen aansturen. Dat ‘iets’ kan alle vormen hebben: een hefboom waarop geduwd kan worden, een object waaraan getrokken of geduwd kan worden, of een paal die rondgedraaid kan worden. Die vormen moeten ook gemaakt worden en niet zomaar uit elkaar vallen. De wetenschap van ‘welke vorm heeft het’ heet topologie. (Dat woord is inderdaad familie van topografie: welke vorm ligt waar op de kaart?)
Het was de Fransoos Jean-Pierre Sauvage en zijn groep die moleculen een hele specifieke vorm konden geven. Doorgaans deed hij dat door ze te vouwen.
Het moeilijke is: deze knopen zijn niet met mensenvingers te maken. Met een beetje touw en wat lijm kan veel, maar dan moet het touw wel vast te pakken zijn. Dit is nanotouw en de structuren zijn nanometers groot. Niet alleen het vastpakken is dan een probleem, maar zelfs niet de beste lichtmicroscoop kan ze zien. Dus het is ook nog eens lussen met de ogen dicht.
De kleinste bestelbus ooit
Feringa de motor en Sauvage de vormpjes. Nu moet alles nog in elkaar gezet worden. Daar komt de derde Nobelprijswinnaar om de hoek kijken. De Amerikaan Sir J. Fraser Stoddart wist de structuren letterlijk aan elkaar te rijgen.
Nu zijn alle ingrediënten klaar om een enorme verscheidenheid aan machines te maken. En dat is het gave: omdat de ingrediënten zo simpel (te begrijpen) zijn, is de rest van het ontwerpen van de machine creativiteit. Als de ontwerper maar creatief genoeg is, is er extreem veel mogelijk.
Nanomachines zijn het einde van de wereld
Achja, zou dat echt? Ik weet het niet hoor. Ik hoor al jaren over nanobots, ontworpen door ‘de overheid’, om de bevolking rustig te houden. Hoewel ik altijd in ben voor een goeie complottheorie, doe ik er niet meer mee dan hartelijk om lachen. De natuur zelf maakt namelijk al veel langer nanobots, die veel gevaarlijker zijn: virussen. En slimme mensen ontmantelen die om ze vervolgens weer in te zetten voor het goede doel. De Nobelprijswinnaar voor de medicijnen van maandag gebruikte zelf ook virussen voor zijn onderzoek. En om nou te zeggen dat dàt het einde van de wereld was. Dus ik maak me geen zorgen. Laat die nanomachines maar komen.
Update Meer info over de Nobelprijs voor de scheikunde van dit jaar vind je hier:
- Officiële Nobelprijswebsite
- Interview Feringa De Kennis Van Nu (NTR, 24/12/2015, Martijn van Calmthout)
- Interview Feringa Volkskrant (5/10/2016, Martijn van Calmthout)
Een prachtige eer en super mooi om te zien wat de mogelijkheden zijn van de machine.