In het jaar 2000 kwamen beide winnaars van de Nobelprijs voor de scheikunde (Duitser Benjamin List en Amerikaan David W.C. MacMillan, onafhankelijk van elkaar, met dezelfde oplossing voor een oud probleem: hoe bouw je op een eenvoudige manier precies de juiste moleculen?

Scheikundigen willen graag moleculen maken zoals je met lego speelt: blokje voor blokje. Ze gebruiken daarvoor katalysatoren: hulpstoffen voor chemische reacties die tot een bepaalde stof leiden.

Spiegelbeelden

Tot de publicaties van deze Nobelprijswinnaars in het jaar 2000 waren er in principe twee katalysatoren: metalen en enzymen. De winnaars hebben een derde soort van katalysatoren bedacht: kleine organische moleculen die ze uit de natuur halen.

Tot deze ontdekking maakten scheikundigen vaak als eindproduct twee soorten moleculen door elkaar, die elkaars spiegelbeelden zijn. Dat zijn dus moleculen die als twee druppels water op elkaar lijken, maar toch niet precies hetzelfde doen. Dat is niet handig als je bijvoorbeeld geneesmiddelen ontwikkelt.

Met de nieuwe methode (‘asymmetrische organokatalyse’) kun je kiezen of je het molecuul linksom of rechtsom gespiegeld wilt hebben. Het maakt de scheikunde dus veel preciezer.

Het idee is zo simpel, dat velen volgens het Nobelprijscomité zich hebben afgevraagd waarom niemand hier eerder aan heeft gedacht. Bijkomend voordeel: deze organische katalysatoren zijn minder milieuvervuilend dan sommige metalen, dus de chemische processen worden ook schoner.

Natuurkunde

De Nobelprijs voor de natuurkunde ging dit jaar naar twee - volgens het Nobelcomité gerelateerde - onderwerpen. De Japanse Amerikaan Syukuro Manabe en de Duitser Klaus Hasselmann bestudeerden de natuurkunde van het klimaat. Hoeveel moet je weten om de toekomst van de planeet te kunnen voorspellen, was een van hun vragen.

Manabe bewees in de jaren zestig dat een toename van koolstofdioxide in de atmosfeer ervoor zou zorgen dat de temperatuur op aarde ging stijgen. Zijn werk ligt aan de basis van klimaatmodellen die nog steeds gebruikt worden.

Hasselmann nam tien jaar later een volgende stap. Hoe kun je bewijzen dat zoiets veranderlijks als het weer toch strookt met de lange termijn van de klimaatmodellen? Met zijn theorieën in de hand kon hij in de chaos van het weer de ‘vingerafdrukken’ van klimaatverandering aantonen, zoals langzame veranderingen in de toestand van oceanen.

Complex

Manabe en Hasselmann delen de helft van de prijs. De andere helft gaat naar de Italiaan Giorgio Parisi, die sinds de jaren tachtig naar patronen speurt in schijnbaar wanordelijke toestanden. Zijn onderzoek had niet alleen impact op de natuurkunde, maar ook op vakgebieden als wiskunde, biologie, neurowetenschappen en kunstmatige intelligentie.

Hij wist bijvoorbeeld de magnetische eigenschappen te beschrijven van koper waar enkele ijzeratomen doorheen gemengd zijn. Die paar ijzermoleculen veranderen de eigenschappen van het geheel en hij was de eerste die dat kon verklaren. Later bestudeerde hij bijvoorbeeld het komen en gaan van ijstijden en patronen in het geluid van spreeuwen.