Uudis

Tänavused Nobelid on jagatud: preemiad tulid rakkudes toimuva ümbertöötluse, aineolekute topoloogia ja molekulaarsete masinate eest

Oktoobri algus on aeg, mil paljud loodusteaduste huvilised ootavad pingsalt uudiseid Stockholmist. Alates aastast 1901 on just seal avalikustatud maailma ühe prestiižsema teaduspreemia – Nobeli preemia – laureaadid. Ka sel aastal hinnati saavutusi meditsiinis, füüsikas ja keemias ning ees on veel majanduse ja rahupreemiad.

Kuna Nobeli preemia vääriliseks peetavad teadussaavutused mõjutavad tihti oluliselt ka tehnoloogia arengut, toometeieni ülevaate selle aasta meditsiini, füüsika ja keemia preemiatest.

Meditsiinipreemia:Yoshinori Ohsumi

Illustratsioon meditsiini preemia laureaadist
Illustratsioon: Niklas Elmehed/Nobel Media AB 2016

Tokyo tehnoloogia instituudi professor Yoshinori Ohsumi võitis meditsiinipreemia oma töö eest autofaagia protsessi kirjeldamises. Tegu on elusrakkudes toimuva olulise protsessiga, misläbi rakk vabaneb ebavajalikest või kahjustunud komponentidest. See on vajalik, et rakus säiliks tasakaal uute komponentide sünteesi ja vanade lagunemise vahel.

Professor Ohsumi töö 1990ndate alguses muutis meie arusaamu sellest, kuidas rakud oma komponente ümber töötlevad. See on omakorda aidanud teadlastel mõista, millist rolli autofaagia erinevates füsioloogilistes protsessides mängib – näiteks kuidas reageerivad rakud näljale või nakkustele.

Olulisi teadmisi on saadud ka autofaagia geneetilisest uurimisest. Mutatsioonid selles protsessis osalevates geenides võivad põhjustada haigusi ja autofaagia on seotud ka vähi ja neuroloogiliste haigustega.

Täpsema ülevaate professor Ohsumi ja tema kolleegide tööst leiate Nobeli preemia pressiteatest.

Füüsikapreemia: David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane ja J. Michael Kosterlitz

Illustratsioonid füüsika preemia laureaatidest
Illustratsioon: Niklas Elmehed/Nobel Media AB 2016

Füüsika Nobeli preemia läks sel aastal kolmele inimesele. Pool preemiast läks David J. Thoulessile Washingtoni ülikoolist ja teine pool jaotati võrdselt Princetoni ülikooli teadlase F. Duncan M. Haldane’i ja Browni ülikooli teadlase J. Michael Kosterlitzi vahel.

Kõigi kolme töö mängis olulist rolli aine vähem levinud faaside matemaatilisel kirjeldamisel. Preemia keskmes oli teadlaste töö topoloogiliste faasi muutuste ja aine topoloogiliste faaside teemadel.

Topoloogia on matemaatika ala, mis uurib kujundite omadusi, mis muutuvad täisarvuliste sammudena. Nobeli komitees osalenud Rootsi füüsik Thors Hans Hansson kirjeldas preemiat tutvustavas ettekandes topoloogiat kasutades kaneeli saia, sõõrikut ja kringlit. Topoloogiliselt on tema sõnul saiade ainuke vahe see, et kaneelisaial puuduvad augud, sõõrikul on üks auk ja kringlil on kaks. Aukude arv ei saa sujuvalt liikuda ühe ja kahe vahel peatudes vahepeal näiteks pooleteise augu peal. Auke saab olla vaid täisarv.

Thouless’i, Haldane’i ja Kosterlitzi töö kirjeldas topoloogia abil muutuseid aine olekutes, mis on keerukamad ja vähemlevinud kui meile tuntud tahke, vedel, gaas ja plasma. Nende töö aitas 1970-ndatel ja 80-ndatel teadlastel aru saada veidratest nähtustest, mida oli nähtud materjalide pindadel ja väga õhukestes kihtides. Üheks selliseks nähtuseks oli näiteks ülijuhtivus ehk võime juhtida voolu ilma takistusega.

1970ndatel usuti, et tahketes, vedelates ja gaasilistes olekutes nähtav aatomite omapärane korrapära ei ole õhukestes kahemõõtmelistes materjalides võimalik. Thouless ja Kosterlitz aga näitasid, et sellised materjalid on võimelised erinevate topoloogiliste olekute vahel liikuma.

Järgmisel kümnendil kasutasid Thouless ja Haldane topoloogiat ka selleks,, et kirjeldada elektrijuhtivust kvantsüsteemides.

Kuigi teadlaste töö toimus mitme kümnendi eest, on see tänapäeval siiski väga oluline. Selle põhjal saadud teadmised aine omadustest madalatel temperatuuridel, aitavad meil tänapäeval luua näiteks komponente kvantarvutitele.

Täpsema ülevaate Thouless’i, Haldane’i ja Kosterlitzi tööst leiate Nobeli preemia pressiteatest.

Keemiapreemia: Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart ja Bernard L. Feringa

Illustratsioonid keemia preemia laureaatidest
Illustratsioon: Niklas Elmehed/Nobel Media AB 2016

Selle aasta keemia preemia läks teadlastele, kes on disaininud ja ehitanud molekulaarseid masinaid ehk molekule, mille liikumist on võimalik kontrollida. Sarnaselt füüsikapreemiale läks ka keemiapreemia jagamisele kolme teadlase vahel:Jean-Pierre Sauvage Strasbourgi ülikoolist, Sir J. Fraser Stoddart Northwesterni ülikoolist ja Bernard L. Feringa Groningeni ülikoolist.

Molekulaarseteks masinateks kutsutakse imepisikesi, vaid mõne nanomeetri pikkuseid masinaid, mis suudavad erinevaid ülesandeid täita. Võrdluseks on paslik tuua juuksekarva, mis on sellistest masinatest enam kui 1000 korda paksem.

Kõik kolm teadlast on koos oma kollektiividega töötanud välja erinevaid molekulaarseid masinaid ja loonud sellele teadusharule tugeva aluse. Loodud on molekuli suurused liftid, mis suudavad end üles ja alla liigutada, musklid, mis end painutavad, süstikud, mis liiguvad kahe punkti vahel ja isegi nelja rattaga „nanoauto“.

Kuigi molekulaarsete masinate loomine on alles väga varajases arengufaasis, saab tulevikus selliseid masinaid kasutada väga mitmetes valdkondades. Tõenäoliselt leitakse neile kasutust materjaliteaduses, sensorite valmistamisel ja meditsiinis.

Täpsema ülevaate Sauvage’i, Stoddarti ja Feringa tööst leiate Nobeli preemia pressiteatest.

Nobeli preemiad antakse laureaatidele kätte 10. detsembril Stockholmis.

Foto: Nobel Media AB 2015/Pi Frisk

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate tehnoloogia-, auto- ja rahaportaali olulisematest lugudest.