Nobelprijs: ‘De moleculaire wereld is oneindig’

Geen opmerkingen

De Nobelprijs voor Scheikunde is een grote eer voor Ben Feringa, maar ook goed nieuws voor de Nederlandse chemie. ‘Ik hoop de komende jaren nog wat spannende dingen te doen.’

‘Een scheikundige over wie miljoenen mensen die geen lor verstand hebben van scheikunde, zullen zeggen: dit is een groot scheikundige.’ Toen W.F.Hermans Onder professoren schreef, over een Groningse organicus die een Nobelprijs wint, kon hij niet vermoeden dat er 41 jaar later echt eentje zou aanschuiven bij De Wereld Draait Door.

Het contrast tussen Ben Feringa (65) en Hermans’ wereldvreemde stuntel kan echter niet groter zijn. Om te beginnen weet Feringa wél hoe hij zijn vakgroep moet inspireren. Bij DWDD, waar hij zijn optreden vooral benutte om aandacht te vragen voor fundamenteel onderzoek, zaten tientallen van zijn studenten en promovendi op de tribune. De Messi’s van zijn team noemde hij ze, met dank aan presentator Matthijs van Nieuwkerk die over de Feringa-side begon. ‘De redactie wilde een paar studenten aan het woord laten. Er is uiteindelijk een bus geregeld voor de hele groep.’

‘Ik heb het idee dat ik in een double excited state zit’, verzucht Feringa een dag later. ‘Je begrijpt niet helemaal wat er met je gebeurt. Ik ben verbaasd en ongelofelijk blij.’ Hij heeft er natuurlijk weleens over gedroomd. ‘Je denkt weleens: naar welk gebied gaat de volgende Nobelprijs? Maar er zijn tienduizenden goede chemici en honderden van wie je denkt: die verdienen er een.’

Je krijgt de prijs voor je werk aan moleculaire machines. Waarom koos je ooit voor uitgerekend dát specialisme?

‘Eigenlijk is het rond 1988 begonnen met moleculaire schakelaars. We vroegen ons af of je aan molecular computing kon doen, informatieopslag op moleculair niveau die veel minder ruimte zou kosten dan op een traditionele chip. Op je netvlies werkt dat ook zo, met retinal dat onder invloed van licht schakelt tussen een cis- en een transvorm. Het fundamentele probleem zit in de uitlezing: als je dat met licht doet, klapt het molecuul dan niet meteen terug?

‘Het lijkt of ik in een double excited state zit’

We hebben toen schakelaars gebouwd met twee bijna-spiegelbeeldvormen. We konden spectroscopisch de stand uitlezen. Op een gegeven moment bleef bij eentje de chiraliteit gelijk, terwijl we zeker wisten dat hij schakelde. We ontdekten dat dat molecuul nog een kwartslag verder doordraaide, zodat de chiraliteit twee keer veranderde. Het was een toevalstreffer: een draaibeweging van 180°. Herhaal die beweging en je hebt een volledige rotatie: de basis van de rotatiemotor.

Toen we die eenmaal hadden, stopten we ze in vloeibaar kristallijne materialen om zo een bewegend oppervlak te maken. Een Eureka-moment: met het blote oog iets zien draaien. Toen waren we echt even stil, net zoals ik twee dagen geleden ook stil was.’

Feringa’s rotatiemotortjes zijn moleculen waarvan één helft draait ten opzichte van de andere. Methylgroepen, die werken als een soort ratel, laten de draaiing één kant op gaan. Meestal dwingt licht met een bepaalde golflengte de isomerisaties af, maar dit jaar verscheen in Nature Chemistry een model met een ingebouwd organopalladiumcomplex dat op redoxreacties ‘loopt’.

Beroemd werd de four wheel drive, die eind 2011 de cover van Nature haalde: vier motortjes verwerkt tot één monomoleculair voertuigje dat kan voorthobbelen op een goudoppervlak. Een synthetisch hoogstandje waar zeven jaar werk en een Spinozapremie in zijn gaan zitten, maar praktisch gezien voorlopig nog Spielerei. Feringa vergelijkt zichzelf graag met de gebroeders Wright, die ook geen idee hadden waar hun vliegtuigen later allemaal goed voor zouden zijn.

Ongetwijfeld heb je wel wat concrete toepassingen in gedachten.

‘Een groep uit Straatsburg heeft onze motortjes in kunststoffen gezet: die beïnvloeden het netwerk door ketens op en af te rollen. En zelf zijn we onder meer bezig met photopharmacology, het aan- en uitzetten van geneesmiddelen. Bijvoorbeeld schakelbare antibiotica die alleen iets doen op de plek waar het nodig is en na 6, 12 of 24 uur zichzelf weer uitzetten. De actieve vorm blijft niet achter in het milieu, zodat je daar geen resistentie kweekt. We werken zo ook met antitumormiddelen en met quorum sensing-moleculen: met een schakelaar ingrijpen in de interacties tussen cellen.’

Je medewinnaar Fraser Stoddart, net als jij een boerenzoon, zei in C2W ooit dat hij werd geïnspireerd door zijn vaders landbouwmachines. Is het bij jou ook zo gegaan?

‘Nee, toen ik op de lagere school zat ging alles nog met paard en wagen. Maar mijn vader was heel inspirerend. We praatten veel over de wonderen der natuur: hoe kan uit een zaadje een tarweaar groeien?

Ik was een typisch bètajongetje dat alles spannend vond. Ik was van jongs af aan gegrepen door wetenschap en ontdekkingen. Maar de belangrijkste reden dat ik scheikunde ben gaan studeren, is dat het iets tastbaars heeft. Moleculen, materialen… experimenten waarbij je iets in handen hebt, of iets ziet gebeuren.

De grote fascinatie kwam in het derde jaar toen ik mijn eerste molecuul synthetiseerde en later hoorde dat niemand dat ooit eerder had gemaakt. Het was een gesubstitueerd bis-naftol, het leek op een bestaand molecuul, maar NMR-metingen wezen uit dat het net iets anders was. Dat is de kracht van de chemie: moleculen en materialen bouwen. De moleculaire wereld is oneindig.’

Je bent gepromoveerd binnen de groep van wijlen Hans Wijnberg, achteraf een kweekvijver van tophoogleraren.

‘Wijnberg was in de VS opgeleid. Hij had de Amerikaanse insteek ingevoerd om de lat hoog te leggen: second to none. Hij daagde ons uit de concurrentie aan te gaan met groepen in de VS. Ik zat er in een team met mensen als Bert Meijer, Kees Hummelen en Henk Hiemstra: een ongelofelijk stimulerende omgeving.’

Daarna ging je aan de slag bij Shell. Waarom ben je daar niet gebleven?

‘Het Shell-lab in Amsterdam was toen voor wetenschappers een paradijs. Het Mekka van de katalyse, er werd echt heel spannend onderzoek gedaan. De industriële ervaring heeft me later geen windeieren gelegd. Maar ik wilde wel terug naar de universiteit, gewoon een eigen onderzoeksprogramma opzetten en spannende dingen doen. En ik vind het fijn om met studenten samen te werken en college te geven.’

Je hebt nu eenderde Nobelprijs te besteden, boven op een ERC-grant van € 2,5 miljoen die je eerder dit jaar kreeg. Maar je bent 65, krijg je het nog op?

‘Jawel hoor, voor de komende vijf jaar heb ik nog een contract met de universiteit. Ik heb een vrij grote groep en ik ga nog nieuwe promovendi opleiden. Ook ben ik nog bezig met het Advanced Research Center Chemical Building Blocks Consortium (ARC CBBC), een langetermijnsamenwerking tussen universitaire en industriële laboratoria die moet helpen de chemische industrie op nieuwe, duurzame leest te schoeien.’