Ben Feringa

1.1. Thời thơ ấu và Giáo dục

Feringa theo học tại Đại học Groningen, nơi ông đã hoàn thành bằng Thạc sĩ Khoa học (MSc) với danh dự vào năm 1974. Sau đó, ông tiếp tục nghiên cứu và nhận bằng Tiến sĩ (PhD) tại cùng trường đại học vào năm 1978. Luận án tiến sĩ của ông có tựa đề "Quá trình oxy hóa bất đối xứng của phenol. Đồng phân trục và hoạt tính quang học" (Asymmetric oxidation of phenols. Atropisomerism and optical activity). Người hướng dẫn tiến sĩ của ông là Giáo sư Hans Wijnberg.

2.1. Sự nghiệp học thuật

Sau một thời gian ngắn làm việc trong ngành công nghiệp, Feringa được bổ nhiệm làm giảng viên tại Đại học Groningen vào năm 1984. Đến năm 1988, ông trở thành Giáo sư chính thức, kế nhiệm Giáo sư Wijnberg. Hiện tại, ông giữ chức Giáo sư Danh dự Jacobus van 't Hoff về Khoa học Phân tử tại Viện Hóa học Stratingh của Đại học Groningen. Ngoài ra, ông còn là Giáo sư Viện sĩ của Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Hoàng gia Hà Lan và từng giữ vai trò Phó Chủ tịch kiêm Chủ tịch Hội đồng Khoa học tại đây.

2.2. Kinh nghiệm trong ngành công nghiệp

Sau khi hoàn thành bằng tiến sĩ, Bernard Feringa đã có một thời gian ngắn làm việc tại Shell ở Hà Lan và Vương quốc Anh. Kinh nghiệm này đã bổ trợ cho sự nghiệp học thuật sau này của ông. Ngoài ra, ông còn là đồng sáng lập của công ty nghiên cứu hợp đồng Selact (hiện là một phần của Kiadis), ban đầu được thành lập để cung cấp các dịch vụ trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ nhưng sau đó đã phát triển các phương pháp sàng lọc thông lượng cao.

3.1. Máy phân tử và Động cơ phân tử

Feringa đã có những đóng góp tiên phong trong việc phát triển các công tắc phân tử quang học, dựa trên thiết kế của những anken cồng kềnh chiral đầu tiên vào năm 1977. Công trình này, cùng với việc chứng minh khả năng chuyển đổi phân tử điều khiển bằng quang học và khuếch đại tính chiral trong các hệ thống trung gian vào năm 1996, đã dẫn đến sự ra đời của các động cơ phân tử quay, trong đó tính chiral đóng vai trò quan trọng để đạt được chức năng tương tự như trong tự nhiên, ví dụ như sự quay một chiều của retinal trong rhodopsin.

Năm 1999, Feringa đã khám phá ra động cơ quay phân tử một chiều đầu tiên trên thế giới. Công trình này đã đặt nền móng cho một thành phần quan trọng của công nghệ nano phân tử trong tương lai, cụ thể là các máy nano và robot nano được cung cấp năng lượng bởi các động cơ phân tử. Thiết kế và tổng hợp các máy phân tử nano của Feringa, đặc biệt là các công tắc phân tử và động cơ phân tử tổng hợp, đã mở ra những cách tiếp cận mới quan trọng đối với các hệ thống hóa học phức tạp và động lực, cũng như khả năng kiểm soát chức năng một cách linh hoạt.

3.2. Công tắc phân tử và Công nghệ nano

Các ứng dụng của các công tắc phân tử được phát triển trong nhóm nghiên cứu của Feringa bao gồm:

• Vật liệu và bề mặt phản ứng:** Các vật liệu và bề mặt có khả năng thay đổi tính chất khi tiếp xúc với các kích thích bên ngoài.
• Tinh thể lỏng:** Các vật liệu được sử dụng trong màn hình hiển thị, có thể điều chỉnh màu sắc bằng động cơ phân tử.
• Thiết bị điện sắc:** Ứng dụng trong quang điện tử.
• DNA có thể chuyển đổi bằng ánh sáng:** Hoạt động như một thẻ nhớ phân tử.
• Gel phản ứng và polyme:** Các vật liệu có thể thay đổi cấu trúc hoặc tính chất dưới tác động của ánh sáng.
• Kênh protein có thể chuyển đổi bằng ánh sáng:** Được sử dụng trong các hệ thống phân phối thuốc ở quy mô nano, cảm biến anion, xúc tác phản ứng và dược lý quang học.
• Thuốc phản ứng:** Các cách tiếp cận hoàn toàn mới sử dụng thuốc phản ứng để chống lại ung thư, điều trị kháng sinh và kháng thuốc kháng sinh, cũng như hình thành màng sinh học.

Việc kết nối các động cơ phân tử với thế giới vĩ mô thông qua việc lắp ráp trên các hạt nano vàng và một lớp màng vàng vĩ mô đã chứng minh rằng động cơ vẫn hoạt động khi liên kết hóa học với bề mặt. Đây là một kết quả quan trọng cho các máy nano trong tương lai, chẳng hạn như băng chuyền phân tử. Các thí nghiệm liên quan đến việc pha tạp tinh thể lỏng với động cơ phân tử cho thấy chuyển động của động cơ có thể được khai thác để làm cho các vật thể vĩ mô quay trên một lớp màng tinh thể lỏng và điều khiển các hệ thống phân tử ra khỏi trạng thái cân bằng.

Năm 2011, một "nanocar" phân tử, một phân tử chứa các bánh xe dựa trên động cơ phân tử và được chứng minh là có thể di chuyển trên bề mặt rắn khi chịu dòng điện từ đầu dò STM, đã được giới thiệu rộng rãi trên các tờ báo và tạp chí quốc tế và được Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc chọn là một trong 10 khám phá khoa học lớn nhất thế giới.

3.3. Xúc tác và Hóa học lập thể

Sự nghiệp ban đầu của Feringa tập trung vào xúc tác đồng thể và xúc tác oxy hóa, đặc biệt là về hóa học lập thể với những đóng góp lớn trong lĩnh vực tổng hợp đối quang chọn lọc. Các đóng góp này bao gồm việc phát triển phối tử monophos được sử dụng trong hydro hóa bất đối xứng, các phản ứng cộng liên hợp bất đối xứng của các tác nhân cơ kim (bao gồm các tác nhân cơ lithi có hoạt tính cao), và hóa quang học hữu cơ cũng như hóa học lập thể.

Ngoài các động cơ và công tắc phân tử, công trình của Feringa đã vượt qua nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm việc sử dụng phosphoramidite làm phối tử trong xúc tác bất đối xứng. Một sự kiểm soát lập thể xuất sắc đã được đạt được trong quá trình hình thành liên kết C-C được xúc tác bằng đồng, dẫn đến một bước đột phá trong phản ứng cộng liên hợp bất đối xứng xúc tác. Khi phosphoramidite được ứng dụng trong công nghiệp, gần đây chúng đã được sử dụng làm tác nhân khởi đầu cho quá trình hình thành liên kết C-P bất đối xứng. Theo truyền thống, một phối tử chiral bên ngoài được sử dụng để cảm ứng chiral trong phản ứng ghép nối C-P, nhưng sự phối hợp cạnh tranh của các hợp chất phốt pho ban đầu và cuối cùng với các chất xúc tác kim loại, cùng với một phối tử chiral bên ngoài, làm giảm tính chọn lọc đối quang. Vì phosphoramidite chứa BINOL có tính chất của một phối tử chiral nội tại và đồng thời có thể đóng vai trò là chất nền, các nhà khoa học đã giả thuyết rằng chúng sẽ làm tăng tính chọn lọc lập thể trong các quá trình ghép nối C-P với các hợp chất aryl, và dữ liệu đã xác nhận điều này.

3.4. Ứng dụng của Công nghệ phân tử

Các ứng dụng của công nghệ phân tử do Feringa phát triển rất đa dạng và có tiềm năng lớn. Trong lĩnh vực Hóa học hệ thống, việc phát triển các chất xúc tác chiral đa giai đoạn vào năm 2011, bao gồm một hệ thống siêu phân tử tích hợp kết hợp nhận dạng phân tử, chuyển giao tính chiral, xúc tác, kiểm soát điện tử lập thể và chọn lọc đối quang, trong khi tất cả các quá trình này có thể được kích hoạt hoặc vô hiệu hóa thông qua chức năng động cơ bên trong, đã đưa thiết kế và ứng dụng của động cơ phân tử lên một tầm cao mới về độ phức tạp.

Ngoài ra, nhiều công trình nổi bật khác của ông bao gồm việc sử dụng bức xạ điện từ chiral để tạo ra tính chọn lọc đối quang, các chất tạo gel có trọng lượng phân tử thấp, hình ảnh porphyrin bằng STM, tự lắp ráp do sấy khô, tổng hợp hữu cơ, phổ học dichroism tròn, khám phá nguồn gốc của tính chiral (bao gồm cả khả năng có nguồn gốc ngoài Trái Đất) và các khía cạnh khác nhau của khoa học bề mặt bao gồm biến đổi bề mặt, kiểm soát năng lượng bề mặt và các lớp porphyrin. Những khám phá này đã được chọn vào danh sách những khám phá hóa học quan trọng nhất trong năm bởi tạp chí Chemical & Engineering News.

4.1. Giải Nobel

Vào ngày 20 tháng 12 năm 2016, Feringa đã cùng nhận Giải Nobel Hóa học với Jean-Pierre Sauvage và Sir J. Fraser Stoddart, vì công trình của họ về các máy phân tử. Feringa đã được coi là một ứng cử viên cho Giải Nobel trong một thời gian, thậm chí bộ phim hoạt hình The Simpsons đã đưa ông vào danh sách các ứng cử viên vào năm 2010.

4.2. Các giải thưởng khoa học và học thuật lớn

Feringa đã được vinh danh bằng nhiều giải thưởng khoa học và học thuật danh giá khác nhau:

• Huy chương vàng Pino (Hiệp hội Hóa học Ý, 1997)
• Giải thưởng Novartis Chemistry Lectureship (2000-2001)
• Giải thưởng Khoa học Châu Âu Körber (2003)
• Giải thưởng và Bài giảng Tưởng niệm Arun Guthikonda (Đại học Columbia, 2003)
• Giải thưởng Spinoza (2004)
• Huy chương vàng Prelog (ETH-Zürich, Thụy Sĩ, 2005)
• Giải thưởng Solvias Ligand Contest (chia sẻ với John Hartwig, Đại học Yale, Hoa Kỳ, 2005)
• Giải thưởng James Flack Norris về Hóa học Hữu cơ Vật lý của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (2007)
• Trợ cấp Nâng cao của Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (2008 và 2016 cho động cơ phân tử)
• Giải thưởng Paracelsus của Hiệp hội Hóa học Thụy Sĩ (2008)
• Huy chương Chirality cho những đóng góp nổi bật trong mọi khía cạnh của hóa học lập thể (2010)
• Giải thưởng Hóa học lập thể hữu cơ của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia (Vương quốc Anh, 2011)
• Huy chương Van't Hoff Mười năm của Genootschap ter Bevordering van de Natuur-, Genees-, en Heelkunde (Hà Lan, 2011)
• Giải thưởng Arthur C. Cope Scholar (2012 và 2015)
• Huy chương Nagoya về Hóa học Hữu cơ (2012 và 2013)
• Grand Prix Scientifique Cino del Duca (2012)
• Giải thưởng Humboldt của Quỹ Alexander von Humboldt (Đức, 2012)
• Giải thưởng Khoa học Nổi bật Châu Âu Lily (2013)
• Giải thưởng RSC cho dịch vụ xuất sắc (Hiệp hội Hóa học Hoàng gia, 2013)
• Huy chương Marie Curie của Hiệp hội Hóa học Ba Lan (2013)
• Huy chương Jedrzej Sniadecki của Hiệp hội Hóa học Ba Lan (2013)
• Giải thưởng Yamada-Koga (Tokyo, Nhật Bản, 2013)
• Giải thưởng Theodor Föster của Hiệp hội Hóa học Đức (GDCh) & Hiệp hội Hóa lý Bunsen (Đức, 2014)
• Giải thưởng Hóa học và Xúc tác Hà Lan (2015)
• Giải thưởng "Hóa học cho Tương lai Solvay" (2015), được trao cho "công trình nghiên cứu đột phá về động cơ phân tử, một lĩnh vực nghiên cứu mở đường cho các ứng dụng trị liệu và công nghệ mới với robot nano."
• Huy chương Hoffman của Hiệp hội Hóa học Đức (2016)
• Giải thưởng Tetrahedron do Elsevier trao tặng (2016)
• Giải thưởng Centenary của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia (2017)
• Huy chương vàng Châu Âu do Hiệp hội Hóa học Châu Âu (EuChemS) trao tặng (Liverpool, Vương quốc Anh, 2018)
• Ghế Raman của Viện Hàn lâm Khoa học Ấn Độ (2019), một vị trí danh dự để các nhà khoa học lỗi lạc thuyết trình về công trình của họ và tương tác với cộng đồng nghiên cứu ở Ấn Độ.
• Bằng tiến sĩ danh dự của Đại học Johannesburg (2019) để ghi nhận những đóng góp của ông cho lĩnh vực Hóa học và cộng đồng khoa học nói chung.

4.3. Tư cách thành viên chuyên nghiệp và Học giả

Feringa là thành viên của nhiều hiệp hội hóa học và khoa học:

• Thành viên của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia (FRSC, 1998).
• Thành viên Danh dự Quốc tế của Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Hoa Kỳ (2004).
• Thành viên được bầu (2006) và Giáo sư Viện sĩ (2008) của Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Hoàng gia Hà Lan (KNAW). Tại KNAW, Feringa từng giữ chức Phó Chủ tịch và Chủ tịch Hội đồng Khoa học.
• Cựu Chủ tịch Hội nghị Bürgenstock (Thụy Sĩ, 2009).
• Thành viên được bầu của Academia Europaea (2010).
• Thành viên Hội đồng của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia (2013).
• Thành viên Danh dự của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia Hà Lan (2016).
• Thành viên liên kết nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (2019).
• Thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Đức Leopoldina (2019).
• Thành viên nước ngoài của Hiệp hội Hoàng gia (2020).

4.4. Danh hiệu Hoàng gia và các Danh hiệu khác

Feringa đã nhận được nhiều danh hiệu và vinh dự từ chính phủ và các tổ chức xã hội:

• Năm 2008, ông được Nữ hoàng Beatrix của Hà Lan phong tước Hiệp sĩ của Huân chương Sư tử Hà Lan.
• Vào ngày 23 tháng 11 năm 2016, ông được Vua Willem-Alexander của Hà Lan thăng cấp lên Chỉ huy của cùng Huân chương.
• Ngày 1 tháng 12 năm 2016, Feringa được phong làm Công dân Danh dự của Groningen.
• Vào ngày 6 tháng 4 năm 2017, một con phố ở quê hương Barger-Compascuum của ông đã được đặt tên là Prof. Dr. B. L. Feringadam^Dutch.