Nobelprijs scheikunde 2016 ook naar Groninger

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.

screen-shot-2016-10-05-at-11-49-53

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.

screen-shot-2016-10-05-at-12-00-09
Tijdens de persconferentie werd uitgelegd wat de bijdrage was van de Nederlander Ben Feringa: moleculaire motoren. Maar tien minuten later ging het al over ethiek, want wat nou als de nanobots het overnemen?

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.

molecular-knots
Deze topologische structuren bleken het meest uitdagend: a) catenaan; b) de trefoil-knoop; c) Solomons knoop.

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.

Rotaxaan
De eerste stap laten zien hoe Rotaxaan wordt gemaakt: door een ring-structuur om een buis-structuur te schuiven. Doordat de buis wordt afgedopt met een silicium-groep, kan de ring er niet meer vanaf schuiven.

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:

Alle wetenschappelijke artikelen gratis met Sci-Hub

Scihub_ravenEr woont een nieuw meisje in de straat en ze heet Sci-Hub. Zoals The Pirate Bay is voor films, muziek en boeken, zo is Sci-Hub voor wetenschappelijke artikelen.

Sci-Hub is illegal: when libraries become illegal, you know something went wrong #copyright

— Sci Hub (@Sci_Hub) February 26, 2016

Ik zal eerst uitleggen hoe de stroom van wetenschapelijke kennis werkt, dan wat er mis mee is, en wat Sci-Hub daaraan doet. Lees verder Alle wetenschappelijke artikelen gratis met Sci-Hub

Periodiek systeem (niet) compleet met 113, 115, 117 en 118

De ontdekking van elementen 113, 115, 117 en 118 is volgens het IUPAC bevestigd. Is daarmee nu het periodiek systeem der elementen compleet? Omdat wij ook niet van clickbait houden: nee. Maar waarom zijn chemici en natuurkundigen dan tóch heel blij? En hoe reëel is het nu dat er nog nieuwe elementen worden ontdekt?

“Periodic Table Armtuk3” door Armtuk. Licensie CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons
“Periodic Table Armtuk3” door Armtuk. Licensie CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons

Lees verder Periodiek systeem (niet) compleet met 113, 115, 117 en 118

Wat is er gebeurd op die school in Eindhoven?

Afgelopen woensdag was het groot nieuws: op het Christiaan Huygens College in Eindhoven is een gevaarlijke stof vrijgekomen, waardoor de hele school moest worden ontruimd. Heel vervelend voor alle betrokkenen, maar gelukkig zijn er voor zover bekend geen gewonden gevallen.

Echter, wij ergeren ons aan de rol van de media bij dit soort incidenten: de berichtgeving spreekt elkaar tegen en zit vol chemische onjuistheden. Laten we eens een aantal berichten uit de media naast elkaar zetten.

Potassium-permanganate-sample
Kaliumpermanganaat is een vaste stof met een diep-paarse kleur.

Lees verder Wat is er gebeurd op die school in Eindhoven?

Nobelprijs Scheikunde naar computerberekeningen aan moleculen

Deze week worden de Nobelprijzen weer uitgereikt en zojuist is die voor Scheikunde bekend gemaakt. Voordat ik het onderwerp van dit jaar zal uitleggen, kan ik alvast verklappen: als de Nobelprijs aan meer dan 3 mensen tegelijk uitgereikt mocht worden, zaten er zéker een aantal Nederlanders tussen. Desalniettemin is het onderwerp ontzettend gaaf en ik zal hieronder in lekentaal uit de doeken doen, waarom deze drie mannen wonnen.

The Nobel Prize in Chemistry 2013 was awarded jointly to Martin Karplus, Michael Levitt and Arieh Warshel "for the development of multiscale models for complex chemical systems".
De Nobelprijs in de chemie 2013 is uitgereikt aan Martin Karplus, Michael Levitt en Arieh Warshel “voor de ontwikkeling van multischaal-modellen voor complexe chemische systemen”. Afbeelding Noble Foundation.

Lees verder Nobelprijs Scheikunde naar computerberekeningen aan moleculen