«Долг и обязанность каждого ученого — рассказывать о своей работе»

Нобелевский лауреат по химии 2016 года о науке и мечтах

Химик Бен Феринга

Richard Broekhuijzen/Wikimedia Commons/Pexels/Indicator.Ru

Как шла работа по созданию молекулярных машин, что умеет делать мышца из крошечных моторов, как увлечь школьников химией и каков долг и обязанность каждого ученого? Об этом Indicator.Ru рассказал Бен Феринга, химик, вице-президент Нидерландской королевской академии наук и лауреат Нобелевской премии по химии 2016 года.

В 2016 году Нобелевскую премию по химии получили Жан-Пьер Соваж, Фрейзер Стоддарт и Бернард Феринга за разработку и создание молекулярных машин. Молекулярные машины — это химические системы, которые могут выполнять самые разнообразные функции: передавать сигналы, обрабатывать информацию, преобразовывать энергию, а также осуществлять процессы механического типа (например, перемещать вещество через мембрану клетки).

Молекулярный «автомобиль» с четырьмя роторами

Francis Villatoro/Youtube

Бернард Феринга стал первым человеком, разработавшим молекулярный двигатель. В 1999 году он сделал молекулярный ротор, лопасти которого вращались в одном направлении. С помощью этого ротора ученый добился вращения стеклянного цилиндра, размер которого в 10 тысяч раз превышал размер самого ротора. Такая молекула-ротор состояла из двух плоских химических структур (которые могут рассматриваться как маленькие винтовые лопасти), соединенных между собой двойной связью. К каждой лопасти «винта» была прикреплена метильная группа (-CH3), и все части работали по принципу трещотки, заставляющей молекулу продолжать вращаться только в одном направлении.

—В 2016 году мы беседовали с вашим коллегой, Жан-Пьером Соважем, и тогда он назвал функции ваших молекулярных машин «красивыми». Расскажите, что умеют делать ваши машины?

— Я начну с предыстории. Изначально мы сделали молекулярные переключатели, которые как бы «включались» и «выключались» под воздействием света, и использовали их для создания материалов с изменяющимися свойствами и даже для хранения информации. А потом мы обнаружили, что эти переключатели не возвращаются обратно в исходное положение, а вращаются, описывая круг, как ротор. Это движение активировалось светом. Мы начали использовать такие двигатели для создания молекулярных машин, потому что как только вы получаете что-то двигающееся, вы сразу же начинаете думать — а какие функции оно может выполнять? Соответственно, началась работа над наноразмерными машинами, которые могут двигаться. Это больше походило на научную фантастику, и мы на самом-то деле не совсем понимали, что с этим делать. Мы понимали, конечно, что в нашем теле огромное количество таких машин, но это не очень помогало. Первое, что мы сделали, — это молекулярную «ветряную мельницу»… И только потом пришло понимание, что, раз молекулярными машинами можно управлять, то, наверно, мы сможем сделать самоочищающееся стекло, или краску, которая сама восстанавливается от царапин. Затем мы сделали молекулярный «автомобиль». Цель была в том, чтобы проверить: да, у него вращаются «колеса», но сможем ли мы заставить его двигаться вперед по поверхности?

А в прошлом году мы сделали мышцу. Она состоит из нескольких миллионов молекулярных моторов, может сгибаться и даже поднимать листочек бумаги.

— А какого она размера?

— В длину около двух сантиметров, а моторы меньше нанометра. И знаете, когда я рассказываю об этой мышце, мне всегда говорят: «Круто! А можно применять ее в медицине?» Так вот: я не знаю! Почему всем всегда интересно применение разработки? Это же пока фундаментальная наука. Вот представьте, у вас родился ребенок. Когда ему будет год, он сделает первый шаг. Через 20 лет он, может быть, пробежит марафон, но пока-то он еще не ходит! И вот мы сейчас примерно на этой стадии. Конечно, когда-нибудь нанороботов будут вводить в кровь, и они будут доставлять лекарства в клетки, но пока рано об этом говорить.

— У вас есть какая-то глобальная научная цель или даже мечта?

— Конечно, у меня есть мечты… Например, сделать такую поверхность, которая сможет «стряхивать» сама с себя объекты. Сконструировать молекулярную машинку или поезд, которые смогут ехать по заданному маршруту, из точки А в точку Б, и на них можно будет что-нибудь перевозить. Но это если говорить о моей текущей работе.

А более глобально — я хочу приблизиться к пониманию тайны жизни. Откуда взялась жизнь? Как построить искусственную клетку? Как образовалась та самая первая живая клетка? Потребовались миллиарды лет эволюции, чтобы неживая материя стала живой. Как это произошло? Понять это — моя мечта.

— Раз уж мы заговорили о жизни: что вы думаете о возможности существования живых организмов на других планетах? Может быть, совсем иной формы, основанных не на углероде и воде, а на других молекулах.

— Вот как раз чтобы ответить на этот вопрос, надо понять, как нам из молекул сделать нечто, что будет вести себя как живая клетка, будет выглядеть как жизнь. Земные организмы сделаны из углерода, кислорода, азота… Из этого формируются белки, ДНК, жиры, сахара — не так уж и много составляющих, если честно. И, конечно, до возникновения жизни эволюция перепробовала огромное количество разных комбинаций, но сработала и выжила почему-то одна. Я слышал мнения, что на других планетах основой жизни может быть не углерод, а кремний. На Земле это бы не сработало, потому что кремний реагирует с кислородом, и, если бы мы с вами были из кремния, мы бы на этой планете превратились в песок. Но в целом, при других условиях, — почему нет? Думаю, все возможно.

— Давайте вернемся к вашей работе. Изменилась ли ваша жизнь после получения Нобелевской премии?

— Да, и очень сильно. Меня зовут на различные мероприятия, конференции, открытия музеев, публичные лекции… Мне очень часто приходится отказываться. Но я приезжаю на такие события, где я могу поговорить с людьми о науке, и всегда стараюсь приезжать в школы и общаться с учителями и детьми.

— А в каком возрасте вы сами захотели заниматься химией?

— Примерно в 15-16 лет, в старших классах. Лучше всего мне давалась математика, но у меня был замечательный учитель химии. На уроках мы ставили эксперименты, выращивали красивейшие кристаллы… Меня это очень увлекло, именно практическая работа. Мне захотелось делать открытия.

— Химия все же довольно сложный предмет. Как заинтересовать детей и помочь им не потерять увлечение химией, если оно начало зарождаться?

— Огромную роль играет то, как учитель умеет объяснять, как он дает детям первые знания про атомы, молекулы, газы, жидкости, твердые тела. Учитель должен показать, что сложно — не значит страшно. Сложные вещи можно объяснять в каком-то знакомом детям контексте. Допустим, когда вы красите дверь — как это работает? Как получить краску разных цветов? Или вот стакан — он прозрачный и твердый. Почему так? Наши смартфоны — как так получается, что мы нажимаем на экран, и на нем печатаются буквы? Базовые принципы химии можно показывать на знакомых вещах, отвечать на вопрос «где мы видим этот принцип в повседневной жизни?». И, конечно, эксперименты — это очень важно для детей! Кстати, все то же самое касается и физики.

— Какой совет вы бы дали молодым ученым, которые только начинают свою исследовательскую работу?

— О, я очень люблю это делать на лекциях. У меня во всех презентациях для студентов есть слайд, на котором написано: «Следуй за мечтой». Это самый важный совет, правда. Все люди талантливы, просто каждый в своей сфере, поэтому сначала нужно закладывать хорошую базу в вашей дисциплине. Надо быть любопытным. Надо понимать, что делать трудные вещи — это здорово: вспомните то чувство, которое появляется, когда наконец-то справишься со сложной задачей по математике. Если не можете сами — просите помощи, это нормально. Не идите самой простой дорогой. А еще важно получать удовольствие и энергию от того, что вы делаете. Так что следуйте за мечтой, и неважно, что вы хотите сделать: стать ученым, написать картину или переплыть море.

— И последний вопрос — про популяризацию науки. Вы сказали, что стараетесь посещать мероприятия, где вы сможете рассказать людям о науке. Считаете ли вы, что все ученые должны этим заниматься?

— Это долг и обязанность каждого ученого — рассказывать о своей работе. Рассказывать детям, учителям, вообще всем людям. И политикам! Самое главное — политикам, тем, кто принимает решения. Многие из этих людей вообще не имеют понятия о том, что такое наука. Мы должны донести до них, почему важно учить, исследовать, делать открытия. Без науки у нас бы не было нашей сегодняшней жизни. Конечно, наука может быть и опасной: мы можем сделать токсичные газы, оружие, много всего. Но мы должны идти вперед! Обеспечить наше дальнейшее развитие и выживание могут только знания.

Беседа состоялась в рамках церемонии открытия года таблицы Менделеева в Париже. Мероприятие организовано при поддержке генерального партнера Международного года Периодической таблицы химических элементов в России благотворительного фонда Алишера Усманова «Искусство, наука и спорт».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.