베르나르트 페링하

1.1. 어린 시절과 교육

베르나르트 뤼카스 페링하는 1951년 5월 18일 네덜란드 드렌터주 바르허르-콤파스퀴움에서 농부 헤이르트 페링하(1918~1993)와 리스 페링하(1924~2013)의 아들로 태어났다. 그는 가톨릭 집안의 10남매 중 둘째였다. 그의 유년기는 독일 국경에 인접한 부르탕어 습지의 가족 농장에서 보냈다. 그는 네덜란드와 독일 혈통을 모두 가지고 있으며, 그의 조상 중에는 정착민 요한 게르하르트 베켈이 있다.

페링하는 1974년 흐로닝언 대학교에서 우수 학위로 이학 석사 학위를 취득했다. 이후 1978년 같은 대학교에서 "페놀의 비대칭 산화. 아트로프이성질체 및 광학 활성"이라는 논문으로 철학 박사 학위를 받았다.

2.1. 학술 경력

페링하는 흐로닝언 대학교에서 1984년 강사로 임용되었고, 1988년에는 빌른베르흐 교수의 뒤를 이어 정교수가 되었다. 그는 현재 흐로닝언 대학교 스트라팅 화학 연구소의 야코뷔스 판트 호프 분자 과학 석좌교수이자 네덜란드 왕립 예술 과학 아카데미의 아카데미 교수직을 겸하고 있다.

2017년 10월 26일, 페링하는 중국 광저우의 화남사범대학에서 명예 교수로 임명되었다. 같은 해 12월부터 그는 중국의 "영구 거류증"을 취득하여 상하이의 화동이공대학에서 "자가 치유 재료" 연구팀을 이끌고 있다.

2.2. 산업계 경험

박사 학위 취득 후, 페링하는 네덜란드와 영국의 로열 더치 쉘에서 잠시 근무했다. 또한 그는 유기 합성 분야의 서비스를 제공하기 위해 설립되었으나 나중에 고속 스크리닝 방법을 개발한 계약 연구 회사 셀락트(현재 키아디스의 일부)의 공동 설립자이기도 하다.

3.1. 분자 기계 및 모터

페링하의 연구는 분자 모터 분야에서 획기적인 발견으로 이어졌다. 1990년대에 그는 입체화학 연구를 통해 광화학에 크게 기여했으며, 이는 세계 최초의 단방향 광 구동 분자 회전 모터의 발견으로 이어졌다. 이 연구는 미래의 분자 나노기술, 즉 분자 모터에 의해 구동되는 나노머신과 나노로봇의 핵심 구성 요소에 대한 기반을 마련했다.

2011년에는 분자 모터 기반의 바퀴를 포함하고 주사 터널링 현미경 탐침에서 나오는 전류에 의해 고체 표면에서 움직이는 분자 나노카를 개발했다. 이 나노카는 전 세계 국제 일간지와 잡지에서 크게 다루어졌으며, 중국 과학원에 의해 전 세계 10대 과학 발견 중 하나로 선정되었다.

3.2. 분자 스위치 및 나노기술

페링하는 최초의 카이랄 과밀화 알켄 설계와 메조스코픽 시스템에서 카이랄성의 광학 제어 분자 스위칭 및 증폭 시연을 기반으로 한 카이로프티컬 분자 스위치를 초기에 도입했다. 이는 로돕신의 레티날의 단방향 회전과 같이 자연에서 달성되는 것과 동일한 기능을 달성하는 데 카이랄성이 중요한 역할을 하는 분자 회전 모터로 이어졌다.

그의 연구 그룹에서 개발된 분자 스위치의 응용 분야는 다음과 같다.

• 반응성 재료 및 표면
• 액정
• 광전자공학을 위한 전기변색 소자
• 분자 메모리 스틱으로서의 광 스위치 DNA
• 반응성 젤
• 고분자
• 나노 규모 약물 전달 시스템을 위한 광 스위치 단백질 채널
• 음이온 센서
• 반응성 촉매
• 광약리학
• 항암제, 항생제 치료 및 항생제 내성, 생물막 형성을 위한 반응성 의약품을 사용하는 완전히 새로운 접근 방식

금 나노입자 및 거시적 금 필름 상의 표면 조립을 통해 분자 모터를 거시 세계와 연결하는 실험은 모터가 화학적으로 표면에 결합된 상태에서도 기능한다는 것을 보여주었는데, 이는 분자 컨베이어 벨트와 같은 미래 나노머신에 대한 핵심적인 결과이다. 액정에 분자 모터를 도핑하는 실험은 모터의 움직임을 활용하여 액정 필름 위에서 거시적 물체를 회전시키고 분자 시스템을 비평형 상태로 구동할 수 있음을 입증했다. 이러한 발견 중 일부는 케미컬 & 엔지니어링 뉴스에 의해 올해의 가장 중요한 화학 발견 목록에 선정되었다.

3.3. 촉매 작용 및 입체화학

페링하의 초기 경력은 균일 촉매 작용과 산화 촉매 작용에 중점을 두었으며, 특히 입체화학 분야에서 중요한 공헌을 했다. 여기에는 비대칭 수소화에 사용되는 모노포스 리간드를 포함한 거울상 선택성 합성 분야, 고반응성 유기리튬 시약을 포함한 유기금속화학 시약의 비대칭 친핵성 짝첨가 반응, 그리고 유기 광화학 및 입체화학이 포함된다.

그의 연구는 인산아미다이트를 비대칭 촉매 작용의 리간드로 사용하는 것을 포함하며, 구리 촉매 탄소-탄소 결합 형성에서 탁월한 입체 제어가 이루어져 촉매 비대칭 짝첨가 반응에 획기적인 발전을 가져왔다. 인산아미다이트는 산업에서 활용되었으며, 최근에는 비대칭 탄소-인 결합 형성의 출발 시약으로 사용되었다. 전통적으로 탄소-인 결합 반응에서 카이랄 유도를 위해 외부 카이랄 리간드가 사용되지만, 초기 및 최종 인 화합물이 외부 카이랄 리간드와 함께 금속 촉매와 경쟁적으로 배위하면 거울상 선택성이 감소한다. BINOL을 포함하는 인산아미다이트는 고유한 카이랄 리간드의 특성을 가지면서 동시에 기질 역할을 할 수 있으므로, 아릴 화합물과의 탄소-인 결합 과정에서 입체 선택성을 높일 것으로 가설을 세웠고, 데이터가 이를 확인했을 때 매우 기뻐했다.

또한, 그의 다른 주요 연구에는 거울상 선택성을 생성하기 위한 카이랄 전자기 방사선, 저분자량 젤 형성제, 주사 터널링 현미경을 이용한 포르피린 이미징, 건조 유도 자가 조립, 유기 합성, 원형 이색성 분광법, 비대칭 촉매 작용, 외계 기원의 가능성을 포함한 카이랄성 기원 탐색, 그리고 표면 개질, 표면 에너지 제어, 포르피린 알로레이어 등 표면 과학의 다양한 측면이 포함된다.

3.4. 분자 기술의 응용

페링하 교수가 개발한 분자 기술은 재료 과학, 의학, 약물 전달 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그의 연구는 단순한 기초 과학을 넘어 실질적인 기술적 진보로 이어지고 있다.

• 재료 과학**: 반응성 재료 및 표면, 액정, 고분자 등의 개발에 분자 스위치 및 모터가 활용되어 새로운 기능성 재료의 설계 가능성을 열었다.
• 의학 및 약물 전달**: 광 스위치 단백질 채널을 이용한 나노 규모 약물 전달 시스템, 반응성 약물을 이용한 항암제, 항생제 치료, 항생제 내성, 생물막 형성 억제 등 의학 분야에서의 응용 가능성을 탐구했다.
• 광전자공학**: 광 스위치 분자 스위치를 활용한 전기변색 소자 개발은 광전자공학 분야에 기여했다.
• 정보 저장**: 광 스위치 DNA를 분자 메모리 스틱으로 사용하는 연구는 미래 정보 저장 기술에 대한 새로운 아이디어를 제공한다.
• 시스템 화학**: 분자 인식, 카이랄성 전달, 촉매 작용, 입체 전자 제어, 거울상 선택성을 통합하고 내부 모터 기능을 통해 활성화 또는 비활성화될 수 있는 다단계 카이랄 촉매의 개발은 분자 모터의 설계 및 응용을 완전히 새로운 수준의 정교함으로 끌어올렸다.

4.1. 노벨상

2016년 12월 20일, 페링하는 장피에르 소바주 경과 프레이저 스토더트 경과 함께 분자 기계 연구에 대한 공로로 노벨 화학상을 공동 수상했다. 페링하는 한동안 노벨상 후보로 거론되어 왔으며, 심슨 가족 애니메이션은 2010년 에피소드에서 그를 노벨상 후보 목록에 포함시키기도 했다.

4.2. 주요 과학상 및 학술상

페링하는 노벨상 외에도 다양한 과학상과 학술상을 수상했다.

• 노바티스 화학 강사상 (2000-2001)
• 쾨르버 유럽 과학상 (2003)
• 아룬 구티콘다 기념 강연 및 상 (2003)
• 스피노자상 (2004)
• 프렐로그 금메달 (2005)
• 솔비아스 리간드 경연대회상 (2005, 예일 대학교의 존 하트윅과 공동 수상)
• 미국 화학회의 제임스 플랙 노리스 물리 유기 화학상 (2007)
• 유럽 연구회 첨단 연구비 (2008, 2016)
• 스위스 화학회의 파라켈수스상 (2008)
• 카이랄성 메달 (2010)
• 왕립 화학회 유기 입체화학상 (2011)
• 네덜란드 자연, 의학 및 외과 진흥 학회의 10년 주기 반트 호프 메달 (2011)
• 알렉산더 폰 훔볼트 재단의 훔볼트상 (2012)
• 시노 델 두카 과학 그랑프리 (2012)
• 릴리 유럽 우수 과학상 (2013)
• 나고야 유기화학 메달 (2012, 2013 나고야 금메달)
• 야마다-코가상 (2013)
• 왕립 화학회 공로상 (2013)
• 폴란드 화학회의 마리 퀴리 메달 (2013)
• 독일 화학회 및 분젠 물리 화학회의 테오도르 푀르스터상 (2014)
• 미국 화학회 아서 C. 코프 후기 경력 학자상 (2015)
• 네덜란드 촉매 및 화학상 (2015)
• 미래를 위한 화학 솔베이 상 (2015)
• 독일 화학회의 호프만 메달 (2016)
• 엘스비어의 테트라헤드론상 (2016)
• 왕립 화학회 백주년 기념상 (2017)
• 유럽 화학회 유럽 금메달 (2018)
• 인도 과학 아카데미 라만 석좌교수 (2019)

4.3. 학회 회원 및 석학 회원

페링하는 여러 화학 및 과학 관련 학회 회원으로 활동하며 학문적 인정을 받았다.

• 왕립 화학회 펠로우 (1998년 선출)
• 미국 예술 과학 아카데미 국제 명예 회원 (2004년 선출)
• 네덜란드 왕립 예술 과학 아카데미 회원 (2006년 선출), 아카데미 교수 (2008년 선출). 그는 이 아카데미의 부회장이자 과학 부문 이사회 의장을 역임했다.
• 스위스 뷔르겐스톡 컨퍼런스 전 회장 (2009년)
• 유럽 학술원 회원 (2010년 선출)
• 왕립 화학회 이사회 위원 (2013년 임명)
• 네덜란드 왕립 화학회 명예 회원 (2016년 10월 13일 선출)
• 미국 국립 과학원 외국인 준회원 (2019년 4월 선출)
• 요하네스버그 대학교 명예 박사 학위 (2019년 4월 2일 수여)
• 독일 과학 아카데미 레오폴디나 회원 (2019년)
• 왕립학회 외국인 회원 (2020년 선출)

4.4. 왕실 및 기타 영예

페링하는 네덜란드 왕실로부터 여러 훈장을 수여받았으며, 그의 고향에서도 그를 기리는 영예가 있었다.

• 2008년 베아트릭스 여왕으로부터 오라녜 나사우 훈장의 기사 작위를 수여받았다.
• 2016년 11월 23일에는 빌럼-알렉산더르 국왕에 의해 같은 훈장의 사령관으로 승격되었다.
• 2016년 12월 1일에는 흐로닝언 시의 명예 시민으로 선정되었다.
• 2017년 4월 6일, 그의 고향 바르허르-콤파스퀴움의 한 거리 이름이 "Prof. Dr. B. L. Feringadam"으로 명명되었다.