Бен Ферінга був у Словаччині.

лауреат

17. вересня 2019 о 10:22 Рената Зельна

Ви можете прочитати цю статтю завдяки ESET Science Award, нагороді Фонду ESET, яка підтримує виняткову науку в Словаччині.

Він першим у світі створив невеликий молекулярний двигун. Потрібно було лише увімкнути лампу, і наномотор рухався. Хімік БЕН ФЕРІНГА виграв Нобелівську премію з хімії у 2016 році за своє відкриття.

Світовий хімік відвідав Словаччину, щоб отримати дві золоті медалі від Університету Коменського та SAS. Щодня він розповідав малому та середньому бізнесу, чому він почувається знаменитістю та які найбільші обмеження є в хімії на даний момент.

Ви створили перший наномотор у світі. Що ми маємо уявляти під цим?

Усвідомте, що у вашому тілі повно молекулярних двигунів та машин. Вони дозволяють розмовляти, рухати руками, писати, ходити і нести речовини у своєму тілі. Навіть машини на вулиці, поїзди чи заводи переповнені двигунами та машинами, але, наприклад, телефон, шматок пластику чи стіл не рухаються. Ми робимо всі ці речі, але я не рухаюся.

Тож найбільшим відкриттям було зробити молекули та матеріали, які рухаються, як ваше тіло. Це наномотори та наномашини, розміри яких складають мільярди метрів. Нещодавно ми зробили штучний м’яз. Він складався з великої кількості двигунів, що виробляли волокно. І коли ми світили на нього лампу, вона рухалася, як м’яз у вашій руці.

Наномотор також живився світлом?

Перший двигун, який ми зробили, обертався і отримував енергію від світла.

Як ви будуєте наномашини? Для цього у вас є невеликі інструменти?

Зовсім не тому, що у нас немає інструментів такого малого розміру. Ми створювали наномашини за допомогою хімічних реакцій. Всі машини у вашому тілі, білки або ДНК, працюють завдяки хімічним реакціям.

Ми створюємо нові молекули за допомогою хімічних реакцій, розриваючи хімічні зв’язки, створюючи нові зв’язки або приєднуючись до них. Іноді потрібно десять хімічних кроків, а іноді тридцять.

Отже, ви насправді змішуєте хімікати?

Так, і вони повинні реагувати разом. Створення молекулярного двигуна схоже на виробництво нового препарату. Нам потрібно багато хімічних кроків та маніпуляцій. Але тоді ми повинні відповісти на запитання: «Чи це правильна молекула? Чи все має своє місце, чи працює це як двигун? "

З’ясувати це непросто, оскільки ми не можемо побачити молекули неозброєним оком. Тому ми використовуємо різні техніки, такі як рентген. Подібно до того, як у вашій лікарні роблять рентген легенів, ми скануємо молекулу. Або зробіть МРТ. Виготовляється у великому магніті. Ми можемо виміряти розмір молекул у ньому та визначити, де знаходяться атоми та чи все в порядку.

Як з’явилася ідея створити молекулярну машину? Це був нещасний випадок?

У науці все часто трапляється випадково. Ми розробили нано-перемикач і виявили, що він не перемикався. Потім ми провели кілька експериментів зі студентами і виявили, що воно рухається, обертається. Ми думали, що це як двигун. І це спрацьовувало лише тоді, коли ми використовували світло від лампи. Для нас це була Еврика.

Через шість років ми виявили, що ми могли б використовувати той самий двигун, щоб щось крутити. Ми на власні очі бачили, як об’єкт обертається у десять тисяч разів більше за наш двигун. Ми дійсно щось переїхали. Уявляєте, як це захоплює вченого? Раптом ви бачите маленький предмет, і він рухається, коли ви вмикаєте лампу, і зупиняється, коли ви її вимикаєте.

Молекулярні машини можна використовувати скрізь?

Вони ще перебувають у зародковому стані, це фундаментальне дослідження. Я часто відчуваю себе немовлям, який робить перші кроки і намагається пішки й, можливо, в майбутньому пробігти марафон. Вчені у всьому світі, включаючи нашу групу, вже працюють над самовідновлюваними матеріалами. Якщо порізати палець, він заживе за кілька днів. Якщо я подряпаю ваш телефон, вам потрібно придбати нову фольгу або відремонтувати дисплей. Однак якщо ви подряпаєте матеріали, які ми розробляємо, вони зціляться самі. Їх молекули рухаються і зближуються.

"

Уявляєте, як це захоплює вченого? Раптом ви бачите маленький предмет, і він рухається, коли ви вмикаєте лампу, і зупиняється, коли ви її вимикаєте.

"

Маленький робот працював би за тим самим принципом, рухаючи наномашини, доставляючи ліки до тіла або щось фіксуючи. Я був у Китаї, де зараз працюють над першим експериментальним вікном, яке миється самостійно. Можливо, вони не будуть використовувати мої дорогі двигуни. Але коли ви можете зробити щось, що рухається під впливом світла, ви можете придумати різні види ремонту. Це майбутнє.

Коли такі матеріали будуть загальнодоступними?

Можливо, через десять років у нас з’являться покриття, які будуть відремонтовані лише одним ударом після вишкрібання. Якщо ви подряпаєте машину, вам не доведеться йти в майстерню. Ви просто очистіть його, і воно само зафіксується.

Матеріали для самовідновлення існуватимуть, але важко передбачити, коли. У п’ятдесятих роках минулого століття ніхто б не сказав, що сьогодні у нас будуть смартфони. Слова на той час навіть не існувало. Ніхто не уявляв, як вони змінять наше життя.

На додаток до наномотора, ви також побудували наноавто. Це справді водило?

Це йшло не дуже прямо, але рухалося автономно.

Ви зробили це просто для задоволення?

Ми хотіли довести, що ми можемо рухатись вперед шляхом обертання. Двигун у вашому автомобілі також обертається і доставляє вас з одного місця в інше. Моїм студентам виникла ідея зробити нано-автомобіль. Тож ми зробили автомобіль 4х4 і це спрацювало.

Якби ми його збільшили, це виглядало б як справжня машина з чотирма колесами та кузовом?

Ні, я не думаю. Навіть у вашому тілі в кожній клітині є мільйони нанотранспортерів, які несуть такі матеріали, як їжа. Але вони зовсім не схожі на машину. Вони ходять, як крихітні роботи, як крихітні тваринки.

У вашій лекції було сказано, що ви зробили першу молекулу, коли вам було двадцять. Яка це була молекула?

У той час я навчався в Гронінгенському університеті. На третьому курсі ми працювали над невеликими дослідницькими проектами. Я повинен був зробити цілком нову молекулу. Професор сказав мені: "Це справді нове. Ви створили молекулу, якої ніхто ще не створював". І це було взагалі марно.

Але я зробив відкриття. Я досі пам’ятаю, яким гордим та щасливим я був. Повернувшись на вихідні додому, я похвалився мамою і татом. Вони відразу запитали мене, чи хороша моя молекула для чогось. Ні, але я так пишався.

Ви можете порівняти це почуття з тим, яке було у вас, коли ви отримували Нобелівську премію?

У вас є кілька захоплюючих моментів у житті. Але ви також переживете багато неприємних моментів. Ось чому ви чудово почуваєтесь, коли робите відкриття. Але в науці все часто йде не так. І іноді вони псуються дуже довго. Нам знадобилося десять років, щоб побудувати нанокар. Але іноді щось відкриваєш, і це справді радісно і чудово.

Хіба це не виснажує, якщо ти довго не досягаєш успіху? Ви не перегоріли?

Я ніколи не горя, бо отримую енергію від студентів. Якщо ви не можете витримати невизначеності та розчарування, ніколи не будьте вченим. Ви повинні насолоджуватися пристрастю, процесом відкриття, а також невизначеністю.

Наука - це часом жорстка боротьба. Це все одно, що піднятися на вершину у Високих Татрах. На півдорозі ви зрозумієте, що вам доведеться піднятися ще на кілька сотень метрів. Але на вершині гори ти почуваєшся чудово, бо ти це зробив.

Вам доведеться залишати місце для невдач під час навчання, ви дізнаєтесь багато про них. Якщо в школі все пройшло ідеально, і в подальшому житті ви зіткнетеся з невдачею, вам буде огидно. Вам потрібно навчитися тому, як поводитись з невдачею і вчитися на цьому.

Що на сьогодні є найбільшим обмеженням у хімії?

Ми намагаємось розробляти кращі ліки, використовувати нанотехнології для отримання кращих матеріалів, але одним із найбільших обмежень є, наприклад, спосіб переробки матеріалів. Як ми можемо використовувати пластик повторно? Це означає повернутися до їхніх інгредієнтів, очистити їх і знову використовувати, не спалюючи та не утилізуючи пластмаси.

Це не легко. Це пов’язано з тим, що матеріали часто складаються з різних молекул, тому спочатку нам довелося б розділити їх. Переробка дуже важлива для стійкості. Ми використовуємо дуже багато матеріалів, і населення світу зростатиме. Як ми маємо справу з цим? Ми не можемо спалити все і викинути все, нам доведеться навчитися використовувати речі знову.

Стійкість не повинна починатися з виробничого процесу?

Це другий важливий аспект того, як налаштувати наші хімічні процеси, щоб ми могли зробити речі більш ефективними. Нам потрібно використовувати менше енергії, генерувати менше відходів, бути ефективнішими та точнішими. Для цього нам також потрібні нанотехнології.

Є багато проблем, з якими нам потрібно вирішити. Складність - це такий виклик.

Що ви маєте на увазі?

Уявіть клітину у своєму тілі. Це настільки складно, повно хімічних реакцій, машин, зв'язку. Це як місто Братислава. Це навіть складніше, ніж Братислава з усіма її будинками, людьми та фабриками. Тож уявіть собі складність, з якою нам доводиться мати справу на наномасштабі. Ми не маємо ідеї, ми повинні вчитися.

Ви очікували, що у 2016 році отримаєте Нобелівську премію з хімії?

Це було абсолютно несподівано. Я був у кабінеті зі своїми учнями. Офіційна заява про три чверті на дванадцяту годиною раніше, і секретар Нобелівської комісії сказав мені: "Ви отримаєте Нобелівську премію".

Я був абсолютно вражений. Через чотири хвилини він сказав мені: "Докторе Ферінг, ви там? Ми все ще телефонуємо". Я не знав, що відповісти, але справді мав шану. Для науковців отримання Нобелівської премії - це мрія хлопчика чи дівчинки.

Ціна змінила ваше життя?

З першого моменту. Потім ви йдете на конференції. Я часто був гостем на телебаченні. Тепер я трохи знаю, як це - бути знаменитістю. Люди зустрічають мене на вулиці і хочуть сфотографуватися зі мною. Я до цього звик.

Також я багато відвідую середні школи та публічні заходи та розмовляю про те, чому наука та освіта важливі. Приємно та стимулююче вести ці дискусії зі студентами та викладачами. Я також намагаюся дати зрозуміти широкій громадськості та політикам, що інвестиції в науку та освіту важливі для нашого майбутнього.

Молодь цікавиться наукою?

Я вважаю, що так. Коли я йду до школи, я отримую багато позитивних відгуків. Іноді діти запитують мене: "Якою я повинен бути?" Не існує одного правила. Я не можу приймати рішення за них, але я завжди кажу їм слідувати своїм мріям.

"

Ви повинні розвивати свій талант, навіть якщо це важко. Вам буде добре, що ви зробили щось велике. Якщо ви ніколи цього не відчуваєте, ви не можете захоплюватися своєю роботою.

"

Кожна дитина талановита. Хтось має талант до журналістики, або до того, щоб бути вчителем або працювати в компанії. Ви повинні розвивати свій талант, навіть якщо це важко. Вам буде добре, що ви зробили щось велике. Якщо ви ніколи цього не відчуваєте, ви не можете захоплюватися своєю роботою.

Він також вивчатиме словацьку у вашому університеті.

Так. Чудово мати студентів з інших країн. Вони походять з вашої країни, Японії, Китаю, Америки, і всі вони працюють разом в одній команді або в одному інституті. Вони також дізнаються про інші культури один від одного. Вони можуть займатися спортом з кимось з Італії та поїхати випити з японцями. Це дивно, і мені шкода, що я вже не студент. Спільнота в університеті чудова, і мені це дуже подобається.

Чому ви вирішили зосередитись на хімії?

Я був типовим хлопчиком, який цікавився наукою. З раннього дитинства я хотів відкрити. Я виріс на фермі в дуже маленькому селі у віддаленому районі на північному сході Нідерландів, недалеко від кордону з Німеччиною. Я читав книги про першовідкривачів та шукачів пригод. Захоплювався математикою, біологією, хімією та фізикою.

Але найважливіший момент у моєму рішенні настав у середній школі. З цього періоду майже всі пам’ятають вчителя, який стимулював його і захоплював красивими історіями. Для мене він був учителем хімії та фізики. Він нас заохочував, експериментував з нами. Він кинув нам виклик вчитися і відкривати. Найкраще у фізиці та хімії - це те, що ви можете робити різні види експериментів. Я також хотів робити експерименти в коледжі, тому вирушив у подорож хіміком.

У вас був науковець, на якого можна поглянути?

Не з галузі хімії. У старшій школі я читав книги про Леонардо да Вінчі чи Миколу Коперника та інших вчених із найдавніших часів. Я також подивився на Ісаака Ньютона та Альберта Ейнштейна. Але я також читав про хіміків, таких як Парацельс.

Бернард Лукас Ферінга (1951)

Нідерландський хімік спеціалізується на молекулярних нанотехнологіях. Працює в Гронінгенському університеті. Він виріс на фермі в маленькому голландському селі.

У 2016 році він переміг Нобелівська премія з хімії за "проектування та синтез молекулярних машин". Ферінга побудував перший у світі наномотор. Він поділився нагородою із сером Дж. Фрейзером Стоддартом та Жаном-П'єром Соважем.

У 2019 році ректор Університету Коменського Марек Штевчек вручив йому Велику золоту медаль Карлового університету. На 71-му конгресі словацьких та чеських хіміків у Старому Смоковці він також отримав золоту медаль Словацького хімічного товариства при САС.

Ви можете прочитати цю статтю завдяки ESET Science Award, нагороді Фонду ESET, яка підтримує виняткову науку в Словаччині.