Królewska Szwedzka Akademia Nauk wyróżniła tegoroczną nagrodą Nobla w dziedzinie chemii Francuza Jean-Pierre Sauvage'a, Brytyjczyka Frasera Stoddarta i Holendra Bernarda Feringę. Nagrodzono ich za "zaprojektowanie i syntezę maszyn molekularnych", które mogą pełnić na przykład rolę sztucznych mięśni czy miniaturowych silniczków. Choć perspektywa praktycznego wykorzystania podobnych konstrukcji wydaje się jeszcze daleka, opanowanie tej technologii może doprowadzić do przełomu w wielu dziedzinach.
Jak przypomina Królewska Szwedzka Akademia Nauk, pierwsze pytania o możliwość budowy takich miniaturowych maszyn sformułował w 1984 roku słynny fizyk, laureat nagrody Nobla, Richard Feynman. Przywoływał ona przykłady takich układów w biologii, umożliwiających na przykład ruch bakterii i zastanawiał się, czy my sami bylibyśmy w stanie tak działające maszyny skonstruować.
Feynman nie wiedział wtedy, że pierwsze kroki na drodze do praktycznej realizacji takich wizji zostały już postawione. Wszystko zaczęło się w połowie XX wieku, kiedy chemicy zaczęli się zastanawiać nie tylko nad tworzeniem nowych cząsteczek, ale i nowych wiązań. Ich zadaniem byłoby łączenie atomów nie tylko chemicznie, ale i mechanicznie, choćby tak jak ogniwa wiążą się w łańcuch. Starania długo nie przynosiły wyników, aż wreszcie w 1983 roku przełomu dokonała grupa pod kierunkiem Jean-Pierre Sauvage'a. Pomogły badania kompleksów aktywnych pod wpływem światła.
Sauvage dostrzegł podobieństwo jednego z fotochemicznie aktywnych związków do łańcucha. Zauważył, że tworzące go dwie cząsteczki są splecione wokół centralnego jonu miedzi. Kolejne próby stworzenia cząsteczek w kształcie pierścienia i półksiężyca, które można o siebie zahaczyć zakończyły się powodzeniem. Wystarczyło jeszcze "dospawać" do półksiężyca kolejną cząsteczkę, by łańcuch fizycznie powstał. potem wystarczyło już tylko niepotrzebny już jon miedzi usunąć.
Sauvage zauważył, że podobnie, "mechanicznie" zbudowane łańcuchy cząsteczek, zwane z łaciny katenanami, mogą posłużyć do budowy molekularnych maszyn. Warunek, by części owej maszyny mogły się względem siebie poruszać był już spełniony. W 1994 roku udało mu się postawić kolejny krok, w jego zespole powstał katenan, w którym jeden pierścień po dodaniu energii wykonywał wokół drugiego pełny obrót.
Dalszy postęp nastąpił dzięki pracom J. Frasera Stoddarta, który w 1991 roku wraz ze swoim zespołem skonstruował rotaksan, ośkę z pierścieniem, który może się wokół niej obracać. Osiągnięto to najpierw tworząc pierścień, pozbawiony elektronów i poprzeczkę, która w dwóch miejscach miała nadmiar elektronów. Struktury te w naturalny sposób nawlekały się na siebie i po lekkiej modyfikacji, uniemożliwiającej ich mechaniczne rozłączenie także mogły służyć jako element maszyny molekularnej. Tym bardziej, że Stoddartowi udało się zmusić pierścień do przeskakiwania pod wpływem ciepła miedzy owymi dwoma, bogatymi w elektrony, miejscami.
Kolejne prace Stoddarta pozwoliły na budowę, już w XXI wieku miniaturowej windy, sztucznego mięśnia, a nawet komputerowego chipa. Z kolei grupa Sauvage'a budowała sztuczne mięśnie i prototypy mechanicznego motoru. W tym ostatnim zadaniu, od 1999 roku sukcesy odnosili naukowcy pod kierunkiem Bena Feringi. W 2014 roku ich molekularny motor mógł się obracać z częstością 12 milionów obrotów na sekundę.