Giải Nobel Hóa học 2016

Giải Nobel Hóa học 2016 vinh danh những "cỗ máy nano siêu nhỏ"

Giải Nobel Hóa học 2016 vừa được quyết định trao cho bộ ba nhà khoa học Pháp, Anh và Hà Lan trong việc nối các phân tử lại với nhau để thiết kế nên mọi thứ từ những động cơ và cơ bắp tí hon.

Theo thông tin vừa mới công bố ngày 5/10/2016, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại Stockholm đã chọn lựa người thắng giải Nobel Hóa học 2016 là bộ ba nhà khoa học Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart và Bernard L. Feringa. Công trình của họ được vinh danh là "thiết kế và tổng hợp các cỗ máy phân tử (hay còn gọi là cỗ máy nano)".

Từ những nghiên cứu của mình, ba nhà khoa học đã phát triển những cỗ máy nhỏ nhất thế giới. Nó cho thấy con người có thể tạo ra những cỗ máy nhỏ chỉ bằng 1/1.000 một sợi tóc.

“Họ đã phát triển các phân tử với khả năng di chuyển có thể kiểm soát được, vốn có thể thực hiện một nhiệm vụ khi năng lượng được bổ sung”, tuyên bố nói thêm.

Ví dụ, cỗ máy này có thể được đưa vào cơ thể con người để đưa thuốc trực tiếp tới các tế bào ung thư. Lĩnh vực công nghệ nano này có thể mang lại các ứng dụng trong việc thiết kế các vật liệu thông minh.

Giải thưởng cũng công nhận sự thành công của các nhà khoa học trong việc kết nối các phân tử với nhau để thiết kế mọi thứ, từ các động cơ tới một chiếc ô tô và các cơ bắp siêu nhỏ.

"Họ đã làm chủ được việc kiểm soát chuyển động ở kích thước phân tử", ông Olof Ramstrom - thành viên Ủy ban Nobel - nhận xét khi công bố những người đoạt giải.

Các nghiên cứu của công trình đoạt giải

Vào năm 1983, ông Jean-Pierre Sauvage đã tạo nên một bước đột phá khi sử dụng ion đồng để khóa các phân tử lại với nhau bằng liên kết vật lý.

Năm 2016, nhà nghiên cứu Fraser Stoddart đã vận dụng kết quả nghiên cứu trên của Jean-Pierre Sauvage để làm ra một chiếc xe phân tử (molecular shuttle) có khả năng di chuyển trên một trục phân tử theo cách có kiểm soát.

"Về mức độ phát triển, động cơ phân tử đang ở cùng giai đoạn phát triển với động cơ điện vào những năm 1830, khi các nhà khoa học trưng bày vô số mẫu tay quay và bánh xe khác nhau mà không hay biết một ngày chúng sẽ dẫn đến sự ra đời của tàu điện, máy giặt, quạt máy, và những chiếc máy xử lý thức ăn" Ủy ban Nobel Hóa học của Viện Hàn lâm Khoa học Thụy Điển nhận xét.

Nhóm nghiên cứu của Stoddart đã từ đó dựng nên được các cỗ máy phân tử. Ví dụ như một cái máy nâng có khả năng tự nâng nó lên khỏi một bề mặt bất kỳ 0,7 nano mét.

Ông Jean-Pierre Sauvage đã khâu nối 2 vòng phân tử lại với nhau, tạo cho cấu trúc này có khả năng co dãn.

Còn ông Ben Feringa đã chế tạo ra những động cơ phân tử đầu tiên vào năm 1999. Khi đã cùng các cộng sự chế tạo thành công cỗ máy phân tử đầu tiên, Feringa nói rằng lúc bấy giờ ông vẫn chưa thể tin là cỗ máy đã hoạt động.

Vào năm 2011, nhóm nghiên cứu của Feringa đã chế tạo thành công một chiếc xe hơi nano bốn bánh.

Các nhà khoa học đoạt giải

Ông Jean-Pierre Sauvage sinh năm 1944 ở Paris, Pháp. Ông hiện là giáo sư danh dự của Trường Đại học Strasbourg (Pháp) và là Giám đốc nghiên cứu danh dự của Trung tâm quốc gia Nghiên cứu Khoa học (CNRS) của Pháp. Ông lớn lên ở một trang trại tại Pháp và từ nhỏ đã bị hút vào Hóa học bởi những cơ hội sáng tạo bất tận trong lĩnh vực này.

Ngài Fraser Stoddart sinh năm 1942 ở Edinburgh, Vương quốc Anh. Ngài hiện thỉnh giảng tại Trường Đại học Northwestern của Mỹ.

Ông Bernard L. Feringa sinh năm 1951 ở Barger-Compascuum, Hà Lan. Ông hiện là giáo sư ngành Hóa hữu cơ tại ĐH Groningen, Hà Lan.

Hiện thời, mỗi giải thưởng bao gồm một huy chương vàng, một giấy chứng nhận và số tiền thưởng trị giá 8 triệu kronor Thụy Điển (tương đương 930.000 USD).

Những thông tin thú vị về Nobel Hóa học

Từ lần trao giải đầu tiên vào năm 1901 đến nay, đã có 107 giải Nobel Hóa học được trao cho 171 nhà hóa học khác nhau (trong đó có nhà khoa học người Anh Frederick Sanger được 2 lần vinh danh vào các năm 1958 và 1980).

Lĩnh vực nghiên cứu nhận được nhiều giải Nobel Hóa học nhất là Hóa sinh (Biochemistry). Đã có 50 nhà khoa học nhận giải Nobel Hóa học cho các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này.

Cho đến nay có 4 phụ nữ đã đoạt giải Nobel Hóa học là Marie Curie, Irène Joliot-Curie (con gái của vợ chồng bác học Pháp Pierre và Marie Curie), Dorothy Hodgkin và Ada Yonath.

Nữ bác học Marie Curie cũng là một trường hợp đặc biệt vì từng đoạt giải thưởng Nobel Vật lý (năm 1903) cùng với chồng Pierre Curie và H. Becquerel, rồi đoạt giải thưởng Nobel Hóa học (năm 1911).

Tuổi trung bình của các nhà khoa học đạt giải Nobel Hóa học từ trước đến nay là 58 tuổi. Những nhà khoa học trẻ tuổi nhất từng đoạt giải Nobel Hóa học là Koichi Tanaka, 33 tuổi (đoạt giải thưởng Nobel Hóa học năm 2000); Frédéric Joliot, 35 tuổi và Irène Joliot-Curie, 38 tuổi (đoạt giải thưởng Nobel Hóa học năm 1935). Người già nhất là John B. Fenn (Mỹ) nhận giải lúc nhà khoa học này đã 85 tuổi.

Ngày 21-5 và 28-2 là hai ngày trong năm có nhiều sinh nhật của những người đạt giải Nobel Hóa học nhất.

10 giải Nobel Hóa học gần đây

2015: Aziz Sancar (Mỹ gốc Thổ Nhĩ Kỳ), Paul Modrich (Mỹ) và Tomas Lindahl (Thụy Điển) vì công trình nghiên cứu của họ về cơ chế tế bào sửa chữa những ADN bị hư hại.

2014: Eric Betzig và William Moerner (Mỹ), và Stefan Hell (Đức), vì công trình liên quan kính hiển vi giúp nhìn rõ và thế giới siêu nhỏ.

2013: Martin Karplus (Mỹ gốc Áo), Michael Levitt (Mỹ gốc Anh) và Arieh Warshel (Mỹ gốc Israel), vì đã tạo ra những hình mẫu cho các hệ thống hóa học phức tạp cho phép tăng hiệu quả tối đa cho các chất xúc tác, thuốc uống và tế bào quang phổ.

2012: Robert Lefkowitz và Brian Kobilka (Mỹ), cho những công trình của họ về những cơ chế cảm nhận cho phép tế bào nhận diện được môi trường xung quanh mình. Đây là một hướng đột phá quan trọng cho ngành công nghiệp dược.

2011: Daniel Shechtman (Israël), cho phát hiện sự tồn tại của một loại vật chất mới: giả tinh thể. Sau phát hiện đầy tranh cãi của Shechtman về giả tinh thể vào đầu những năm 1980, các nhà khoa học đã sản xuất các loại giả tinh thể trong phòng thí nghiệm và cũng phát hiện ra nó trong các mẫu khoáng sản tự nhiên từ một con sông ở Nga. Cấu trúc chặt chẽ của chúng có khả năng làm cứng các vật chất và có thể áp dụng vào sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như chảo chiên và các máy móc như động cơ diesel chịu nhiệt cao, áo giáp.

2010: Richard Heck (Mỹ), Ei-ichi Negishi và Akira Suzuki (Nhật), do đã phát minh một trong những công cụ tân tiến nhất của ngành Hóa học mở đường cho những phương cách mới điều trị ung thư và cho việc tạo ra các sản phẩm điện tử và nhựa mang tính cách mạng.

2009: Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Steitz (Mỹ) và Ada Yonath (Israël), cho những công trình nghiên cứu của họ về ribosome cho phép mở ra hướng đi cho việc bào chế những loại kháng sinh mới hiệu quả hơn.

2008: Roger Tsien, Martin Chalfie (Mỹ) và Osamu Shimomura (Nhật) cho những nghiên cứu của họ về protêine phát huỳnh quang màu xanh lục (GFP) mà các ứng dụng từ đó cho phép phát hiện các u ung thư. Lần đầu tiên GFP được quan sát ở sứa biển là vào năm 1962.

2007: Gerhard Ertl (Đức) cho những thành tựu trong công trình nghiên cứu về sự phản ứng hóa học trên bề mặt rắn. Hóa học bề mặt, tức khoa học nghiên cứu những phản ứng hóa học trên bề mặt xúc tác, có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất phân bón nhân tạo đến việc lý giải sự phá hủy tầng ozone…

2006: Roger Kornberg (Mỹ), cho những công trình nghiên cứu nền tảng về việc giải mã quá trình sao chép gen của tế bào. Hiểu rõ quá trình chuyển hóa gen cũng sẽ tạo điều kiện dễ dàng trong việc nghiên cứu phát triển tế bào mầm.

2005: Yves Chauvin (Pháp), Robert H. Grubbs (Mỹ) và Richard R. Schrock (Mỹ) cho những nghiên cứu về phương pháp đổi chỗ nguyên tử trong các phản ứng tổng hợp chất hữu cơ. Phương pháp này có tính thực tiễn cao trong ngành dược phẩm và ứng dụng để giữ cho môi trường trong sạch bằng phương pháp làm biến đổi thành phần hóa học của chất thải.

KC Nguyễn (tổng hợp)