Der Chemie-Nobelpreis 2016 geht an drei Forscher aus den USA, Frankreich und den Niederlanden. Sie haben aus einzelnen Molekülen winzige Maschinen und Motoren mit faszinierenden Einsatzmöglichkeiten gebaut – zum Beispiel Nano-Roboter, organische Computerchips oder Materialien mit veränderlichen Eigenschaften.
Stuttgart - Ähnlich wie der Physikpreis geht auch der diesjährige Chemie-Nobelpreis an drei Grundlagenforscher, der Erkenntnisse erst in vielen Jahren zur praktischen Anwendung gelangen dürften. Die Arbeiten des Franzosen Jean-Pierre Sauvage, des gebürtigen Briten Fraser Stoddart und des Niederländers Bernard Feringa ermöglichen den Bau molekularer Maschinen im Nanometerbereich. Ein menschliches Haar ist 1000 mal so dick.
Die Preisträger
Jean-Pierre Sauvage wurde 1944 in Paris geboren, studierte Chemie und promovierte 1971 an der Universität Straßburg, wo er später auch als Professor arbeitete. Mittlerweile ist Sauvage emeritiert. In seiner aktiven Zeit war er zudem Forschungsdirektor des staatlichen Forschungszentrums CNRS (Centre national de la recherche scientifique). Sauvage ist Mitglieder der französischen Akademie der Wissenschaften. 1983 fand er eine neue Methode, Molekülketten miteinander zu verbinden – und legte damit das Fundament für die weiteren Arbeiten, die letztlich zum Chemienobelpreis führten.
Fraser Stoddart wurde 1942 in Edingurgh (Großbritannien) geboren. Er wuchs auf einem Bauernhof auf.Er promovierte 1966 an der Universität Edinburgh. Seit 2003 ist er Professor für Nanowissenschaften an der University of California, Los Angeles und von 2003 bis 2007 war er Direktor des California Nano Systems Institute. 1994 gelang es Stoddart einen molekularen Shuttle zu konstruieren, der zwischen zwei Punkten hin- und herpendeln konnte.
Bernard Feringa wurde 1951 in Barger-Compascuum (Niederlande) geboren. Wie Stoddart verbrachte er seine Kindheit auf einem Bauernhof. 1987 promovierte er an der Universität Groningen, wo er heute noch als Professor für organische Chemie arbeitet. Er ist Mitglied der Königlich Niederländischen Akademie der Wissenschaften und deren Vizepräsident.
Ihre Arbeit
Die Forschungsarbeiten von Sauvage, Stoddart und Feringa machen es möglich, aus einzelnen chemischen Molekülen winzige Maschinen zu bauen, die nur wenige Nanometer (Milliardstel Meter) groß sind – ein menschliches Haar ist ungefähr 1000 mal so dick. 2011 stellte die Arbeitsgruppe von Feringa ein molekulares Auto mit Allradantrieb vor, dessen Funktionsweise bei der Preisvergabe in einem Video gezeigt wurde. 2013 folgte ein molekularer Roboter, der Aminosäuren – die Einzelteile von Proteinen – miteinander verknüpfen kann. Bereits zuvor war es gelungen, im Labor einen molekularen Muskel zu entwickeln, der sich kontrolliert zusammenziehen kann.
Grundlage der „kleinsten Maschinen der Welt“ – so das Nobel-Komitee – ist die Möglichkeit, Moleküle mechanisch miteinander zu verbinden und nicht in einer chemischen Verbindung. Dadurch lassen sie sich ohne nennenswerte Widerstände gegeneinander verschieben und bewegen – ähnlich wie der Rotor eines Elektromotors auf einer Welle. Zudem gelang es den Chemikern, die Moleküle so anzuordnen, dass sie eine kontinuierliche Drehbewegung ausführen. Seine Energie kann ein solcher Nano-Motor untern anderem aus UV-Licht oder einer Wärmequelle beziehen.
Die Bedeutung für die Gesellschaft
Bis zu möglichen praktischen Nutzung der Erkenntnisse der drei Preisträger dürften noch etliche Jahre vergehen. „Die Zukunft wird zeigen, welche Anwendungen es geben wird“, sagte ein Vertreter des Nobel-Komitees. Er zog einen Vergleich mit den ersten elektrischen Maschinen im 19. Jahrhundert, die zunächst belächelt worden seien – und heute unseren Alltag bestimmten. Einige der Anwendungsbeispiele, die der per Telefon zugeschaltete Feringa bei der Preisbekanntgabe aufzählte, klingen derzeit noch utopisch. Etwa ein molekularer Mini-Roboter, der im Körper eines Patienten Krebszellen attackieren oder Medikamente an den optimalen Wirkort zu transportieren könnte. Das erinnert an den US-Science-Fition-Film „Die phantastische Reise“ aus dem Jahr 1966, in dem Wissenschaftler sich samt einem U-Boot verkleinern und in den Blutkreislauf eines Menschen injizieren lassen, um eine komplizierte Hirnoperation vorzunehmen.
Denkbar sind laut Feringa auch intelligente Materialien, die sich an unterschiedliche Umweltbedingungen anpassen können, oder winzige Energiespeicher. Molekulare Mikrochips könnten die Computertechnik in ähnlicher Weise revolutionieren wie es einst Transistoren aus Silizium taten, schreibt die Schwedische Akademie der Wissenschaften in ihrer Begründung. Dem Maschinenbau stehe dank der Arbeiten von Sauvage, Stoddart und Feringa vor einer ähnlichen Miniaturisierungswelle wie bisher die IT-Branche.
