Герхард Эртль основал экспериментальную школу, продемонстрировав, как достоверные результаты могут быть получены в такой сложной области, как химия поверхности. Его разработки заложили научную основу современной химии поверхности, его методология используется как в фундаментальных исследованиях, так и в разработке химических производств.
Подходы, разработанные Эртлем, базируются не только на результатах, полученных им при изучении процесса Боша-Габера, используемого при фиксации атмосферного азота.
Эртль также изучал процесс окисления моноксида углерода на поверхности платины, реакции, использующейся для каталитической очистки автомобильных выхлопов.
2008. Зелёный флуоресцентный белок Симомуры, Чолфи и Тсина
Нобелевскую премию по химии 2008 года разделили Осаму Симомура из Лаборатории Морской Биологии США, Мартин Чолфи из Университета Колумбии и Роджер Тсин из Университета Калифорнии в Сан-Диего «…за открытие и исследование зеленого флуоресцирующего белка [green fluorescent protein (GFP)]…».
Обладающий зеленой флуоресценцией белок GFP впервые был выделен из медузы Aequorea Victoria в 1962 году. С момента открытия этот белок стал одним из наиболее часто используемых инструментов в биохимии. С помощью GFP исследователи разработали способы наблюдения за процессами, которые ранее было невозможно наблюдать — от роста нервных клеток до развития раковых опухолей.
Химические процессы в организме контролируются работой десятков тысяч белков. При нарушениях в работе белковых молекулярных машин организм может заболевать, все это обуславливает необходимость построения правильной карты белкового обмена и функционирования для различных организмов.
Нобелевская премия по химии 2008 года отмечает заслуги исследователей в открытии GFP и дальнейшем его изучении, позволившем использовать этот белок в качестве метки для биохимических исследований. Используя генную инженерию, исследователи в состоянии связывать GFP с другими важными, но невидимыми белками. Это позволяет отслеживать местоположение, движение и особенности межмолекулярных взаимодействий изучаемых белков в организме.
C помощью GFP биохимики могут отслеживать судьбу различных клеток: поражение нервных клеток, вызванных болезнью Альцгеймера, следить за тем, как в растущем эмбрионе образуются инсулин-производящие клетки.
Все эти аналитические методы биохимии и молекулярной биологии стали возможными после открытия и изучения GFP, в которых три новых Нобелевских лауреата приняли следующее участие:
Осаму Симомура был первым, кто выделил GFP из медузы Aequorea Victoria, обитающей у западного побережья Северной Америки. Он обнаружил, что белок проявляет зеленую флуоресценцию при облучении ультрафиолетом.
Мартин Чолфи первым продемонстрировал ценность использования GFP как люминесцирующей метки для изучения различных биологических явлений. Его пионерские эксперименты в этой области позволили «раскрасить» шесть индивидуальных клеток кольчатого червя Caenorhabditis elegans с помощью GFP.
Роджер Тсин изучил причины флуоресценции белка GFP. Он также расширил «световую гамму», модифицировав флуоресцирующие белки, что позволило метить разные клетки и разные белки разными цветами, позволяя отслеживать одновременно несколько различных биохимических процессов.
2009. Белковый завод. Рамакришнана, Стейнца и Йонат
В соответствии с решением Королевской Академии наук Швеции Нобелевскую Премию по химии 2009 года разделили Венкатраман Рамакришнан из Кембриджа, Томас Стейтц из Йельского Университета и Ада Йонат из Института Науки Вейцмана (Реховот, Израиль). Премия вручена «…за изучение строения и функций рибосом…».
Нобелевская премия 2009 года по химии вручается исследователям одного из главных процессов, лежащих в основе жизни: рибосома участвует в переводе информации, заложенной в ДНК, на белковый язык жизни. На рибосомах происходит синтез белков, определяющих индивидуальность и контролирующих обменные процессы всех живых организмов. Ключеввая роль рибосом в белковом синтезе обуславливает и то, что в последнее время они рассматриваются как мишень для новых антибиотиков.
Лауреаты Нобелевской Премии 2009 года Венкатраман Рамакришнан, Томас Стейтц и Ада Йонат разделили высшую научную награду за то, что они изучили строение рибосомы и определили то, как она функционирует на атомно-молекулярном уровне, применяя для изучения сложного биологического объекта, состоящего из сотен тысяч атомов, метод рентгеноструктурного анализа.
Каждая клетка живого организма содержит молекулы ДНК, хранящие генетическую информацию о любом живом объекте — от бактерии до человека. Тем не менее, сама по себе молекула ДНК еще не делает объект живым — без существования процесса трансляции ДНК была бы простой макромолекулой, не имеющей отношения к жизни.
Генетическая информация превращается в живую материю за счет процесса трансляции, протекающего с участием рибосом. На основании информации, закодированной в ДНК, на рибосомах синтезируются сотни и сотни тысяч типов белков, свойственных организмам определенного типа, отвечающих за все функции организма.
С одной стороны, понимание особенностей функционирования рибосомы критически важно для научно-философского понимания феномена жизни. С другой стороны, информация о строении рибосомы может уже сейчас непосредственно применяться на практике: многие антибиотики нового поколения работают, блокируя функции бактериальных рибосом, приводя, таким образом, к смерти болезнетворного организма.
Лауреаты Нобелевской Премии по химии 2009 года Венкатраман Рамакришнан, Томас Стейтц и Ада Йонат независимо друг от друга получили трехмерные модели рибосом, с помощью которых, в частности, можно определить, как различные антибиотики и другие низкомолекулярные вещества могут связываться с рибосомой. Полученные модели успешно используются другими исследователями для разработки новых лекарственных препаратов, которые уже нашли применение в клинической практике.
2010. Кросс-сочетание Хека, Негиси и Сузуки
Нобелевскую премию по химии 2010 года поделили между собой Ричард Хек из Университета Делавара, Еи-ичи Негиси из Университета Пэрдю и Акира Сузуки из Университета Хоккайдо.
Исследователи разделили Нобелевскую премию «…за применение катализируемых палладием реакций кросс-сочетания в органическом синтезе…».
Органическая химия уже давно перестала быть просто наукой и скорее стала искусством, позволяющим получать самые уникальные «химические создания» в пробирке. Результаты ежедневного труда химиков-синтетиков применяются во всех областях от медицины до сверхточной электроники и новых технологических материалов. Нобелевская премия 2010 года по химии присуждена за создание одного из самых сложных инструментов, в настоящее время доступных химику-органику сегодня.
Нобелевской премией 2010 года награждаются Ричард Хек, Е-ичи Негиши и Акра Сузуки за разработку реакций кросс-сочетания, катализируемых производными палладия. Этот химический инструмент в настоящее время существенно увеличил возможности химиков-органиков, он позволил им получать химические соединения с таким сложным строением, которое до недавнего времени было доступно лишь самому лучшему химику-органику — природе.
Органическая химия — основа жизни, именно органические соединения отвечают за бесчисленное количество процессов, протекающих в живой природе — окраска цветов, свойства змеиного яда или антибиотиков. Органическая химия позволила человеку даже превзойти природу, создав новые синтетические лекарства и полимерные материалы.
Одной из главных задач, связанных с получением новых органических соединений все более сложного строения, является получение связей углерод-углерод, которое не так-то просто осуществить. Ранее методы генерации связи С-С основывались на «активации» обычно химически инертных атомов углерода за счет получения новых простых органических соединений, которые затем реагировали друг с другом, образуя более сложные целевые структуры, однако такой подход приводит к образованию большого количества побочных продуктов.
Катализируемые палладием реакции кросс-сочетания решили эту проблему, вложив в руки химиков более точный и эффективный инструмент для получения сложных оранических молекул. При протекании реакции Хека, реакции Негиши и реакции Сузуки атомы углерода активируются на палладиевых катализаторах, позволяющих осуществлять, в том числе, и самый сложный — асимметрический катализ.
Катализируемые палладием реакции кросс-сочетания в настоящее время повсеместно применяются в синтетической практике для получения самых разных органических соединений от фармацевтических препаратов до компонентов электроники.
2011. Квазикристаллы Шехтмана
Нобелевская Премия по химии 2011 года была присуждена Даниэлю Шехтману из Технологического Института Израиля «…за открытие квазикристаллов…».
В квазикристаллах мы можем наблюдать уникальную мозаику атомов, расположенную таким образом, что упорядоченные структуры, характеризующиеся ближним порядком, не повторяются на уровне дальнего порядка. Долгое время считалось, что такая структура может реализовываться только для жидкости, но не для твердого тела, и Шехтману пришлось, как пионеру-первооткрывателю возможности их существования, выдерживать вал критики, отстаивая свою позицию. Таким образом, Нобелевская Премия по химии отмечает неоспоримые заслуги Шехтмана в изменении представлений ученых о физике и химии твердого тела.
Работа над постижением квазикристаллов началась в марте 1982 года, когда Шехтман с помощью электронного микроскопа получил изображение первых квазикристаллов. Ученый работал с быстроохлажденным сплавом алюминия и марганца состава Al6Mn. В отличие от привычных изображений кристаллов, рисунок расположения атомов в квазикристалле не повторялся, хотя и являлся периодическим. Первоначально опубликованные результаты Шехтмана показались коллегам по физике и химии твердого тела настолько противоречивыми, что его попросили либо опровергнуть свои выводы, либо покинуть исследовательскую группу, которой он руководил.