Hình minh họa những cỗ máy siêu nhỏ tiêu diệt các tế bào ung thư. Ảnh: Student Newspaper.
Ngày 12/10, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển trao giải Nobel hóa học năm 2016 trị giá 930.000 USD cho ba nhà khoa học bao gồm: Jean-Pierre Sauvage tại Đại học Strasbourg (Pháp), J. Fraser Stoddart tại Đại học Northwestern (Mỹ) và Bernard L. Feringa tại Đại học Groningen (Hà Lan), theo New York Times.
Họ là những người tiên phong chế tạo thành công cỗ máy phân tử nhỏ nhất thế giới có kích thước bằng khoảng một phần nghìn chiều rộng sợi tóc con người. Công nghệ này có thể được ứng dụng để tạo ra vật liệu mới, các cảm biến và hệ thống lưu trữ năng lượng mới.
Chân dung ba nhà khoa học nhận giải Nobel Hóa học 2016. Ảnh: NobelPrize.org.
"Xét về quá trình phát triển, động cơ phân tử hiện nay giống như thời kỳ động cơ điện trong những năm 1830. Khi đó, các nhà khoa học trưng bày vô số mẫu tay quay và bánh xe khác nhau mà không biết một ngày chúng sẽ dẫn đến sự ra đời của tàu điện, máy giặt, quạt, và máy chế biến thực phẩm", Ủy ban Nobel hóa học cho biết.
Công nghệ nano tạo ra các cấu trúc siêu nhỏ có kích cỡ nanomet, hay một phần tỷ của một mét. Đây là lĩnh vực nghiên cứu đạt được nhiều thành công trong vài thế kỷ qua.
Năm 1983, Jean-Pierre Sauvage có những bước đi đầu tiên trong việc chế tạo cỗ máy phân tử khi ông tạo ra hai vòng tròn phân tử lồng vào nhau nhờ sử dụng ion đồng. Những phân tử này gọi là catenane.
Năm 1991, Fraser Stoddart tổng hợp được rotaxane, phân tử dạng vòng bao quanh một trục phân tử hình quả tạ. Phân tử dạng vòng này có thể trượt dọc theo trục, giống như một hạt trên bàn tính. Nhờ đó Stoddart xây dựng thành công một con chip máy tính nhỏ mà thực chất là bàn tính phân tử, cũng như các thiết bị phức tạp khác như thang máy phân tử, cơ bắp nhân tạo.
Năm 1999, Bernard Feringa trở thành người đầu tiên chế tạo động cơ phân tử. Đó là cánh quạt phân tử siêu nhỏ hoạt động bằng ánh sáng, quay liên tục theo cùng một hướng. Động cơ này quay không nhanh, nhưng 15 năm sau đó Feringa và cộng sự đẩy tốc độ quay lên 12 triệu vòng mỗi giây. Năm 2011, nhóm nghiên cứu của Feringa gắn 4 động cơ tương tự vào khung xe phân tử, tạo ra chiếc xe hơi nano 4 bánh.
Trong cơ thể sinh vật sống tồn tại nhiều cỗ máy phân tử chuyên chở vật liệu xung quanh tế bào, xây dựng cấu trúc protein và tham gia quá trình phân chia tế bào. So với chúng, những cỗ máy phân tử nhân tạo vẫn còn khá đơn giản, nhưng các nhà khoa học hy vọng công nghệ mới sẽ có nhiều ứng dụng trong tương lai.
"Hãy nghĩ về những cỗ máy nano, robot siêu nhỏ trong tương lai mà các bác sĩ bơm vào mạch máu của bạn. Chúng sẽ tự động tìm kiếm và tiêu diệt tế bào ung thư cũng như vận chuyển thuốc", Feringa nói. "Công nghệ này có thể dẫn đến việc tạo ra vật liệu thông minh, thay đổi đặc tính dựa vào tín hiệu bên ngoài".
