Ben Feringa Szlovákiában volt.
2019. szeptember 17., 10:22 Renáta Zelná
Ezt a cikket az ESET Science Awardnak köszönheti, amely az ESET Alapítvány díja, amely a szlovákiai kivételes tudományt támogatja.
A világon elsőként hozott létre egy kis molekuláris motort. Csak annyit kellett tennie, hogy bekapcsolta a lámpát, és a nanomotor elmozdult. BEN FERINGA vegyész felfedezéséért elnyerte a 2016-os kémiai Nobel-díjat.
A világvegyész Szlovákiába látogatott, hogy két aranyérmet vehessen át a Comenius Egyetemtől és az SAS-tól. A SME napilapnak elmondta, miért érzi magát hírességnek, és mik a legnagyobb korlátozások a kémia terén jelenleg.
Te építetted meg a világ első nanomotorját. Mit képzeljünk el alatta?
Rájön, hogy a tested tele van molekulamotorokkal és gépekkel. Lehetővé teszik, hogy beszéljen, mozgassa a kezét, írjon, járjon és anyagokat hordozzon a testében. Még az utcai autók, a vonatok vagy a gyárak is tele vannak motorokkal és gépekkel, de például egy telefon, egy darab műanyag vagy egy asztal nem mozog. Mindezt elkészítjük, de én nem mozdulok.
Tehát a legnagyobb felfedezés olyan molekulák és anyagok előállítása volt, amelyek a testéhez hasonlóan mozognak. Ezek olyan nanomotorok és nanogépek, amelyek méretei méterekben mérhetők. Nemrégiben készítettünk egy mesterséges izmot. Nagyszámú motorból állt, amelyek szálakat állítottak elő. És amikor megvilágítottunk rajta egy lámpát, úgy mozgott, mint egy izom a kezedben.
A nanomotort a fény is táplálta?
Az első motor, amelyet gyártottunk, forog, és fényből származik.
Hogyan készítsen nanogépeket? Vannak apró eszközei ehhez?
Egyáltalán nem, mert ilyen kicsi méretben nincsenek eszközeink. Kémiai reakciók felhasználásával hoztunk létre nano gépeket. A kémiai reakcióknak köszönhetően a test összes gépe, fehérje vagy DNS működik.
Új molekulákat készítünk kémiai reakciókkal, kémiai kötések megszakításával, új kötések létrehozásával vagy csatlakozással. Néha tíz kémiai, néha harminc lépés szükséges.
Tehát valójában vegyszereket kever?
Igen, és együtt kell reagálniuk. A molekuláris motor létrehozása olyan, mint egy új gyógyszer előállítása. Sok kémiai lépésre és manipulációra van szükségünk. De akkor meg kell válaszolnunk a kérdést: „Ez a megfelelő molekula? Mindennek megvan a maga helye, motorként működik? "
Nem könnyű megtudni, mert szabad szemmel nem láthatjuk a molekulákat. Ezért különféle technikákat alkalmazunk, például röntgensugárzást. Ahogyan tüdőröntgen készül a kórházban, mi is átkutatunk egy molekulát. Vagy készítsen MRI vizsgálatot. Nagy mágnesben készül. Mérhetjük a benne lévő molekulák méretét, és meghatározhatjuk, hol vannak az atomok, és hogy minden rendben van-e.
Hogyan jutott eszedbe egy molekuláris gép létrehozása? Baleset volt?
A tudományban a dolgok gyakran véletlenül történnek. Megterveztük a nano-kapcsolót, és megállapítottuk, hogy nem kapcsol. Aztán elvégeztünk néhány kísérletet a hallgatókkal, és megállapítottuk, hogy mozog, forog. Azt hittük, olyan, mint egy motor. És csak akkor működött, amikor a lámpa fényét használtuk. Nekünk az Eureka volt.
Hat évvel később rájöttünk, hogy ugyanazt a motort használhatjuk valaminek a megfordításához. Saját szemünkkel láttuk, hogy egy tárgy tízezerszer nagyobb mértékben forog, mint a motorunk. Valóban megmozgattunk valamit. El tudod képzelni, milyen izgalmas egy tudós számára? Hirtelen meglát egy kis tárgyat, amely mozog, amikor bekapcsolja a lámpát, és megáll, amikor kikapcsolja.
A molekuláris gépek mindenhol használhatók?
Még mindig gyerekcipőben járnak, ez alapkutatás. Gyakran úgy érzem magam, mint egy csecsemő, aki megteszi az első lépéseket, és megpróbál járni, és esetleg a jövőben futhat maratont. A tudósok szerte a világon, beleértve csoportunkat is, már önjavító anyagokon dolgoznak. Ha elvágod az ujjad, néhány nap alatt meggyógyul. Ha megkarcolom a telefonját, akkor új fóliát kell vásárolnia, vagy meg kell javítania a kijelzőt. Ha azonban megkarcolod az általunk kifejlesztett anyagokat, azok meggyógyítják magukat. Molekuláik elmozdulnak és egymáshoz illeszkednek.
"El tudod képzelni, milyen izgalmas egy tudós számára? Hirtelen meglát egy kis tárgyat, amely mozog, amikor bekapcsolja a lámpát, és megáll, amikor kikapcsolja.
"Egy kis robot ugyanazon az elven működne, mint a nanogépek mozgatása, a gyógyszer testbe juttatása vagy valami rögzítése. Kínában jártam, ahol jelenleg az első kísérleti ablakon dolgoznak, amely mossa magát. Talán nem fogják használni a drága motorjaimat. De ha egyszer elkészíthet valamit, ami a fény hatására mozog, akkor különböző típusú javításokkal állhat elő. Ez a jövő.
Mikor lesznek elérhetőek ilyen anyagok?
Talán tíz év múlva lesz olyan bevonatunk, amelyet a kaparás után csak egy durranással javítanak meg. Ha megvakargatja az autóját, akkor nem kell műhelybe mennie. Csak súrolja, és megjavul.
Öngyógyító anyagok léteznek, de nehéz megjósolni, hogy mikor. A múlt század ötvenes éveiben senki sem mondta volna, hogy ma okostelefonjaink lesznek. A szó akkor még nem is létezett. Senkinek sem volt ötlete, hogyan változtatnák meg az életünket.
A nanomotor mellett épített egy nanoautót is. Tényleg hajtott?
Nem ment nagyon egyenesen, de önállóan mozgott.
Csak szórakozásból készítetted?
Be akartuk bizonyítani, hogy rotációval előre tudjuk vinni a dolgokat. Az autóban lévő motor is forog, és egyik helyről a másikra visz. Tanítványaimnak az volt az ötlete, hogy készítsenek nanokocsit. Tehát készítettünk egy 4x4-es autót, és bevált.
Ha kibővítenénk, úgy nézne ki, mint egy igazi, négy kerékkel és karosszériával rendelkező autó?
Nem, nem hiszem. Még a testedben is minden sejtben millió nanotranszporter van, amely anyagokat, például ételt hordoz. De egyáltalán nem hasonlítanak autóra. Úgy járnak, mint apró robotok, mint apró állatok.
Az előadásodon elhangzott, hogy húszéves korodban készítetted az első molekulát. Milyen molekula volt?
Abban az időben a Groningeni Egyetemen tanultam. A harmadik évben kis kutatási projekteken dolgoztunk. Állítólag egy teljesen új molekulát kellett volna készítenem. A professzor azt mondta nekem: "Ez valóban új. Létrehoztál egy molekulát, amelyet még senki más nem készített." És egyáltalán haszontalan volt.
De felfedeztem. Még mindig emlékszem, milyen büszke és boldog voltam. Amikor hazaértem a hétvégére, dicsekedtem anyámmal és apámmal. Azonnal megkérdezték tőlem, hogy jó-e valamire a molekulám. Nem, de annyira büszke voltam.
Összehasonlíthatja ezt az érzést azzal az érzéssel, amely akkor volt, amikor elnyerte a Nobel-díjat?
Van néhány izgalmas pillanata az életben. De sok frusztráló pillanatot is átél. Ezért érzi jól magát, amikor felfedez. De a tudományban a dolgok gyakran rosszul alakulnak. És néha nagyon sokáig elromlanak. Tíz évbe tellett egy nanocar felépítése. De néha felfedez valamit, és ez igazán örömteli és csodálatos.
Nem kimerítő, ha sokáig nem sikerül? Nem égett ki?
Soha nem égek, mert a hallgatóktól kapok energiát. Ha nem bírod a bizonytalanságot és a frusztrációt, soha ne légy tudós. Élveznie kell a szenvedélyt, a felfedezés folyamatát és a bizonytalanságot is.
A tudomány néha kemény harc. Olyan, mint egy csúcs megmászása a Magas-Tátrában. Félúton rájön, hogy még néhány száz métert meg kell másznia. De a hegy tetején remekül érzed magad, mert megcsináltad.
Tanulás közben teret kell hagynia a kudarcoknak, sokat meg fog tanulni belőlük. Ha minden tökéletesen ment az iskolában, és később az életedben kudarccal kell szembenézned, undorodni fogsz. Meg kell képezni, hogyan kell kezelni a kudarcot, és tanulni belőle.
Ami jelenleg a kémia legnagyobb korlátja?
Jobb gyógyszereket próbálunk kifejleszteni, nanotechnológiát használunk jobb anyagok előállításához, de az egyik legnagyobb korlát például az anyagok újrafeldolgozásának módja. Hogyan használhatjuk fel újra a műanyagunkat? Ez azt jelenti, hogy visszatérünk az összetevőkhöz, megtisztítjuk és újra felhasználjuk őket anélkül, hogy műanyagokat égetnénk és megsemmisítenénk.
Ez nem könnyű. Ennek oka, hogy az anyagok gyakran különböző molekulákból állnak, ezért előbb el kellene választanunk őket. Az újrahasznosítás nagyon fontos a fenntarthatóság szempontjából. Nagyon sok anyagot használunk, és a világ népessége növekedni fog. Hogyan kezeljük ezt? Nem égethetünk el mindent és dobhatunk el mindent, újra meg kell tanulnunk használni a dolgokat.
A fenntarthatóságnak nem szabad kezdődnie a gyártási folyamatban?
Ez a második fontos szempont annak kémiai folyamataink kiigazításához, hogy a dolgokat hatékonyabbá tudjuk tenni. Kevesebb energiát kell felhasználnunk, kevesebb hulladékot kell termelnünk, hatékonyabbnak és pontosabbnak kell lennünk. Ehhez nanotechnológiára is szükségünk van.
Sok kihívásnak kell megfelelnünk. A komplexitás ekkora kihívás.
Hogy érted?
Képzeljen el egy sejtet a testében. Olyan összetett, tele kémiai reakciókkal, gépekkel, kommunikációval. Olyan, mint Pozsony városa. Még bonyolultabb, mint Pozsony minden házával, emberével és gyárával. Tehát képzelje el, milyen összetettséggel kell megküzdenünk a nanoméretnél. Fogalmunk sincs, meg kell tanulnunk.
Arra számított, hogy 2016-ban elnyeri a kémia Nobel-díját?
Teljesen váratlan volt. Az irodában voltam a tanítványaimmal. A hivatalos nyilatkozat körülbelül háromnegyed tizenkettőről szól, egy órával korábban, és a Nobel Bizottság titkára azt mondta nekem: "Ön megkapja a Nobel-díjat".
Teljesen ledöbbentem. Négy perc múlva azt mondta nekem: "Dr. Fering, ott vagy? Még mindig telefonálunk." Nem tudtam, mit mondjak, de igazán megtiszteltek. A tudósok számára a Nobel-díj megszerzése fiú vagy lány álma.
Az ár megváltoztatta az életedet?
Az első pillanattól kezdve. Akkor elmész konferenciákra. Gyakran vendég voltam a televízióban. Most már tudom egy kicsit, hogy milyen hírességnek lenni. Az emberek az utcán találkoznak velem, és velem akarnak lefényképezni. Ezt már megszoktam.
Sokat járok középiskolákba és nyilvános rendezvényekre is, és arról beszélek, miért fontos a tudomány és az oktatás. Nagyon szép és ösztönző, hogy ezeket a beszélgetéseket folytassuk a hallgatókkal és a tanárokkal. Azt is megpróbálom világossá tenni a nagyközönség és a politikusok számára, hogy a tudományba és az oktatásba való befektetés fontos a jövőnk szempontjából.
A fiatalokat érdekli a tudomány?
Azt hiszem, igen. Amikor iskolába járok, sok pozitív visszajelzést kapok. Néha a gyerekek megkérdezik tőlem: "Mi legyek?" Nincs egy szabály. Nem tudok döntéseket hozni helyettük, de mindig azt mondom nekik, hogy kövessék az álmaikat.
"Fejlesztenie kell tehetségét, még akkor is, ha ez nehéz. Jól fogja érezni magát, hogy valami nagyot tett. Ha soha nem érzi, akkor nem lehet szenvedélyes a munkája iránt.
"Minden gyerek tehetséges. Tehetsége van az újságíráshoz, vagy ahhoz, hogy tanár legyen, vagy egy cégben dolgozzon. Fejlesztenie kell tehetségét, még akkor is, ha ez nehéz. Jól fogja érezni magát, hogy valami nagyot tett. Ha soha nem érzi, akkor nem lehet szenvedélyes a munkája iránt.
Az egyetemén szlovákul is tanul.
Igen. Nagyon jó, hogy más országokból érkeznek diákok. Az Ön országából, Japánból, Kínából, Amerikából származnak, és mindannyian egy csapatban vagy egy intézetben dolgoznak együtt. Más kultúrákról is megismerik egymást. Sportolhatnak valakivel Olaszországból, és elmehetnek italozni a japánokhoz. Elképesztő, és sajnálom, hogy már nem vagyok hallgató. Az egyetemen nagyszerű a közösség, és nagyon élvezem.
Miért döntött úgy, hogy a kémiára összpontosít?
Tipikus fiú voltam, akit érdekelt a tudomány. Kiskorától kezdve szerettem volna felfedezni. Hollandia északkeleti részén, egy távoli területen, egy nagyon kis faluban, egy németországi határ közelében fekvő tanyán nőttem fel. Könyveket olvastam felfedezőkről és kalandorokról. Tetszett a matematika, a biológia, a kémia és a fizika.
De döntésem legfontosabb pillanata a középiskolában következett be. Erről az időszakról szinte mindenki emlékszik a tanárra, aki ösztönözte és gyönyörű történetekkel ragadta meg. Számomra kémia és fizika tanár volt. Bátorított minket, kísérletezett velünk. Kihívott minket, hogy tanuljunk és fedezzünk fel. A fizikában és a kémiában az a legjobb, hogy különféle kísérleteket végezhet. Az egyetemen is szerettem volna kísérleteket végezni, ezért vegyészként indultam útnak.
Volt egy tudósod, akire fel kellett nézned?
Nem a kémia területéről. A középiskolában Leonardo da Vinciről vagy Nicolaus Copernicusról és más ókori tudósokról szóló könyveket olvastam. Felnéztem Isaac Newtonra és Albert Einsteinre is. De olvastam kémikusokról is, például Paracelsusról.
Bernard Lucas Feringa (1951)
A holland vegyész molekuláris nanotechnológiákkal foglalkozik. A Groningeni Egyetemen dolgozik. Egy tanyán nőtt fel egy kis holland faluban.
2016-ban nyert Kémiai Nobel-díj "molekuláris gépek tervezéséhez és szintéziséhez". Feringa megépítette a világ első nanomotorját. Megosztotta a díjat Sir J. Fraser Stoddarttal és Jean-Pierre Sauvage-lel.
2019-ben a Comenius Egyetem rektora, Marek Števček átadta neki a Károly Egyetem nagy aranyérmét. Starý Smokovecben a szlovák és cseh vegyészek 71. kongresszusán a Szlovákiai Vegyes Társaság aranyérmét is megkapta az SAS-on.
Ezt a cikket az ESET Science Awardnak köszönheti, amely az ESET Alapítvány díja, amely a szlovákiai kivételes tudományt támogatja.