Presentationstal av professor Olof Ramström, ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien, ledamot av Nobelkommittén för kemi, 10 december 2016.

Professor Olof Ramström presenterar Nobelpriset i kemi 2016 i Stockholms Konserthus. Copyright © Nobel Media AB 2016
Photo: Pi Frisk

Den mänskliga utvecklingen är starkt förknippad med maskiner. Dessa har hjälpt oss att klara av uppgifter som faller utanför vår egen förmåga och på många sätt lett till högre livskvalitet. Under årtusenden har vårt samhälle åtnjutit en ständigt ökande mängd användbara maskiner för olika ändamål. Särskilt den industriella revolutionen har med sina viktigaste upptäckter fört utvecklingen ett stort steg framåt och dramatiskt förändrat världen.

Idag ser vi början av en ny revolution som kommer att föra oss ännu ett stort steg framåt. Mänskligheten har alltid strävat efter att tänja på gränserna för maskiners funktion och tillverkning, till exempel med avseende på hur små dessa kan göras. Den yttersta gränsen för denna strävan är att göra molekylstora maskiner, strukturer som är mindre än en tusendel av bredden på ett mänskligt hårstrå. Denna grundläggande utmaning har antagits av årets pristagare, som framgångsrikt visat att rationell utformning och syntes av molekylära maskiner faktiskt är möjlig.

Ett banbrytande steg i denna utveckling togs i början av 1980-talet, när Jean-Pierre Sauvage och hans grupp upptäckte ett effektivt sätt att göra molekyler som är kopplade till varandra med hjälp av mekaniska bindningar. De lyckades därmed länka samman två molekylära ringar i en så kallad katenan, där ringarna kunde röra sig fritt gentemot varandra utan att skiljas åt. Detta markerade ett första genombrott mot molekylära maskiner, och Sauvage kunde visa hur sådana strukturer kan genomgå kontrollerad rörelse.

Runt år 1990 gjorde Fraser Stoddart och hans grupp andra viktiga framsteg mot molekylära maskiner. Gruppen använde till exempel en alternativ typ av mekanisk bindning och utvecklade så kallade rotaxaner i vilken en ringformad molekyl var förbunden att röra sig mellan fasta lägen längs en axel. Både Stoddart och Sauvage kunde också visa hur rörelsen i dessa strukturer kan styras utifrån, och utvecklade sedan ett brett sortiment av maskinliknande strukturer, såsom molekylära muskler, ställdon, hissar, minnen, motorer och pumpar.

Motorkomponenter är av central betydelse i maskiner och kan driva andra delar av konstruktionerna. I slutet av 1990-talet stod Ben Feringa och hans grupp för ett tredje betydande genombrott när de presenterade en molekylär rotationsmotor. Konstruktionen drevs av ljus och värme och baserades på isomeriserbara bindningar och molekylär asymmetri där motordelarna kunde rotera enkelriktat i förhållande till varandra. Gruppen kunde senare förbättra utformningen till motorer som kan rotera i endera riktningen vid mycket höga hastigheter, och visade hur komponenterna kan påverka rotationen hos mycket större föremål. I ett mer lekfullt exempel konstruerade Feringas grupp också en fyrhjulsdriven “nano-bil” som kan röra sig över en yta.

Genom utformning och syntes av mycket svåråtkomliga strukturer, i kombination med förståelse och utveckling av kontrollerad rörelse och funktion, har Sauvage, Stoddart och Feringa skapat funktionella molekylära maskiner. Deras arbete har legat till grund för ett helt nytt forskningsfält, för vilket de tre pristagarna varit banbrytande föregångare och inspirationskällor.

Jean-Pierre Sauvage, Sir Fraser Stoddart, and Ben Feringa:
You are being awarded the Nobel Prize in Chemistry for the design and synthesis of molecular machines. On behalf of the Royal Swedish Academy of Sciences I wish to convey to you our warmest congratulations. May I now ask you to step forward and receive your Nobel Prizes from the hands of His Majesty the King.