חזרה לרשימה
על הזוכה
מקבל פרס ישראל לשנת תשע"ב בתחום חקר הכימיה וחקר הפיזיקה.
דוד מילשטיין – פרופסור לכימיה במכון ויצמן למדע – הוא מן החוקרים הבולטים בעולם בתחום הזירוז של תגובות כימיות (קטליזה). פריצות הדרך שלו הובילו לפיתוח תהליכים כימיים חדשים "ירוקים" וחוסכי אנרגיה, בעלי חשיבות תעשייתית ולפיתוח דרכים חדשות להפעלתם של קשרים מולקולריים באמצעות אטומי מתכות. פרופ' מילשטיין הדריך עשרות תלמידי מחקר, ורבים מהם היו לחוקרים מובילים בישראל ומחוצה לה.
התכנים בעמוד
נימוקי השופטים
פרופ' דן שכטמן, יו"ר, פרופ' רפאל משולם, פרופ' בלהה פישר, פרופ' יגאל תלמי
מחקריו של פרופ' דוד מילשטיין הם בתחומי הכימיה האורגנו-מתכתית והקטליזה.
הכימיה האורגנו-מתכתית עניינה התגובות, שמעורבות בהן מתכות עם חומרים הבנויים על בסיס פחמן-חמצן-מימן, דהיינו רוב חומרי הטבע. הקטליזה היא תגובה כימית, שבה כמויות מזעריות של חומרים (בעיקר חומרים מתכתיים) מגבירים תגובות כימיות.
דוד מילשטיין גילה תהליכים קטליטיים חדשים בעלי חשיבות מרכזית בסינתזה כימית. הוא פיתח גישות חדשות להפעלת קשרים אינרטיים באמצעות קומפלקסי מתכות, והביא להבנה יסודית של תהליכי מפתח באינטראקציה שבין מולקולות ומרכזים מתכתיים. עבודתו הוליכה, בין השאר, לתהליכים סינתטיים חדשניים, ידידותיים לסביבה, ולגישה חדשה לפירוק מים למימן ולחמצן באמצעות אור.
כבר ב-1977, בתחילת דרכו המחקרית, היה פרופ' מילשטיין שותף בהמצאת אחת השיטות המודרניות החשובות ביותר כיום ליצירת קשרי פחמן-פחמן, הנקראת "ריאקציית סטילי". תגובה זו מתרחשת בתנאים נייטרליים עדינים, ואפשר להשתמש בה בנוכחות קבוצות כימיות רבות. נמצא לה שימוש רב בתעשייה הפרמצבטית, בסינתזת חומרי טבע ובמעבדות מחקר רבות.
מאוחר יותר פותחו במעבדתו של מילשטיין קומפלקסי פלדיום, המזרזים יצירת קשרי פחמן-פחמן ביעילות הגבוהה ביותר, וקבוצות רבות בעולם החלו לפתח זרזים (קטליזטורים) מסוג זה בעבודתם.
יש לציין במיוחד את תרומותיו של מילשטיין בפיתוחה של גישה חדשה לחלוטין לפירוק מים למימן ולחמצן באמצעות אור. ביקוע יעיל של מים באמצעות אור נראה, הוא אחת המטרות המדעיות החשובות ביותר כיום. במעבדתו פיתח מילשטיין גישה חדשנית לפירוק מים, המבוססת על שלבים עוקבים, שבהם נפלט מימן בתהליך תרמי וחמצן באמצעות אור, תוך כדי שימוש בקומפלקס המתכת רותניום. עבודה זו מעוררת עניין עולמי רב וגורמת לחשיבה מחדש על תחום חשוב זה, המקרב אותנו לשימוש באנרגיית השמש על-ידי הצמחים בתהליך הפוטוסינתזה.
מילשטיין נמנה עם הכימאים הבכירים בעולם בתחומו. הוא מייצג את ישראל בוועדות בין-לאומיות ובכנסים בין-לאומיים רבים. בישראל הקים דור של תלמידים. הוא שימש ראש המחלקה לכימיה אורגנית במכון ויצמן במשך תשע שנים, הקים את מרכז קימל לעיצוב מולקולרי ועומד בראשו. מילשטיין כיהן בוועדות לאומיות מרכזיות, ובשנה זו הוא מכהן בוועדה בין-לאומית של המועצה להשכלה גבוהה להערכת לימודי הכימיה בכל האוניברסיטאות בישראל.
קורות חיים
דוד מילשטיין מתגורר ברחובות, נשוי לעדי, אב לנופית, לאורן ולאבי וסב להילה, למיה, לשני ולתמר.
לימודים והשתלמויות
1968 תואר בוגר בכימיה (בהצטיינות), האוניברסיטה העברית בירושלים
1969 תואר מוסמך בכימיה (בהצטיינות), האוניברסיטה העברית בירושלים
1976 דוקטור לכימיה (בהצטיינות יתרה), האוניברסיטה העברית בירושלים
תפקידים אקדמיים בארץ
1987– פרופסור במחלקה לכימיה אורגנית, מכון ויצמן למדע, רחובות
1996–2005 ראש המחלקה לכימיה אורגנית, מכון ויצמן למדע, רחובות
2000– ראש מרכז קימל לעיצוב מולקולרי, מכון ויצמן למדע, רחובות
תפקידים אקדמיים בחו"ל
1977–1978 השתלמות בתר-דוקטורט, אוניברסיטת קולורדו ואוניברסיטת איווה, ארה"ב
1979–1982 כימאי מחקר בכיר, מעבדות דופונט, דלאוור, ארה"ב
1983–1986 ראש צוות מחקר, מעבדות דופונט, דלאוור, ארה"ב
אותות הוקרה, מלגות, תעודות ופרסים
2002 פרס קולטהוף מטעם הטכניון, חיפה
2006 חבר האקדמיה הלאומית למדעים, גרמניה
2006 פרס החברה הישראלית לכימיה
2007 מאמר שלו נבחר לאחד המאמרים פורצי הדרך של השנה מטעם כתב העת Science, ארה"ב
2007 הפרס בכימיה אורגנו-מטאלית, האגודה האמריקנית לכימיה, ארה"ב
2009 עמית החברה המלכותית לכימיה, בריטניה
2009 מענק מחקר יוקרתי מטעם ERC, האיחוד האירופי
2010 פרס ווילקינסון, החברה המלכותית לכימיה, בריטניה
2011 פרס הומבולדט למחקר, גרמניה
מפעל חיים
דוד מילשטיין נולד ב-1947 במחנה עקורים בגרמניה. הוא בן לניצולי שואה מפולין שהופרדו במלחמה, נפגשו ברוסיה והתעכבו בגרמניה בדרכם לארץ ישראל. ב-1949 עלתה המשפחה לארץ, ולאחר שנים כמה בכפר ורבורג השתקעה ברחובות. מגיל צעיר הרבה מילשטיין לקרוא, התעניין במדעים ובזכות מורה שלימד אותו בתיכון גבר העניין שלו בכימיה. "קראתי הרבה מעבר לתכנית הלימודים", הוא מספר. עם סיום לימודיו בתיכון פנה ללימודי כימיה באוניברסיטה העברית בעתודה האקדמית. בחופשות הקיץ עשה את ההכשרות הצבאיות, ובמלחמת ששת הימים, בעת שהיה בקורס קצינים, סופח עם יחידתו לחטיבת ירושלים ולחם בפלוגה הראשונה שעלתה להר הבית. לאחר שסיים תואר שני בעתודה, שירת בצה"ל ביחידה מסווגת בתפקיד מדעי.
עם שחרורו מהצבא עבד מילשטיין בקריה למחקר גרעיני, ובו בזמן למד לדוקטורט באוניברסיטה העברית, בהדרכת פרופ' יוחנן בלום. בעבודה הוא פיתח שיטות לזירוז תגובות כימיות באמצעות קומפלקסים מסיסים של מתכות. לאחר שקיבל את התואר נסע עם משפחתו להשתלם אצל פרופ' ג'ון סטילי באוניברסיטת איווה בארה"ב, ועבר עם קבוצת המחקר שלו לאוניברסיטת קולורדו. שם פיתח מילשטיין תגובה חדשה ויעילה ליצירת קשרים בין אטומי פחמן, באמצעות זרז המכיל פלדיום. התהליך, המכונה 'תגובת סטילי' משמש נדבך יסודי בייצור חומרים אורגניים. ספרים מספר עוסקים בחקר תהליכי המשנה של התגובה וביישומיה השונים.
לאחר סיום ההשתלמות חיפש מילשטיין משרה אקדמית בישראל. משלא מצא, הצטרף לחברת "דופונט", מחברות הכימיה הגדולות בעולם. הוא עבד במחלקה המרכזית של החברה, בווילמינגטון, ובתוך כמה שנים התקדם לתפקיד ראש קבוצת מחקר, שעסקה בפיתוח שיטות חדשות לזירוז תגובות כימיות. קבוצתו פיתחה דרכים להחדיר אטומי מתכת לקשרים כימיים מגוונים, והגישות שפיתחה משמשות בתהליכים תעשייתיים.
ב-1987, לאחר שמונה שנים ב"דופונט", קיבל מילשטיין משרת פרופסור במכון ויצמן למדע. "היה ברור לאשתי עדי ולי שאנו רוצים כי ילדינו יגדלו בישראל, וברגע שהקריירה המדעית הסתדרה, לא הייתה סיבה להישאר בארה"ב", הוא אומר. במכון ויצמן המשיך מילשטיין לעסוק בכימיה אורגנו-מתכתית ובעיקר בקטליזה (זירוז) של תגובות כימיות. "פיתחנו עיקרון חדש, ובו ביקוע הקשרים במולקולות באמצעות קומפלקס אורגנו-מתכתי נעשה בשיתוף פעולה בין המתכת לקבוצה האורגנית הקשורה אליה", הוא מסביר. "השילוב הזה מצליח לבקע קשרים שאטום המתכת לבדו אינו מבקע, ומאפשר לנו לפתח תגובות כימיות חדשות".
כיום מתמקדים מחקריו של מילשטיין במכון ויצמן בעיקר בשני תחומים: כימיה ירוקה ופיתוח מקורות לאנרגיה חלופית. בשניהם הוא עושה שימוש בתהליכים המיוחדים שפיתח עם קומפלקסים אורגנו-מתכתיים. בתחום הירוק הוא שוקד על פיתוח תגובות סינתטיות חדשניות, ידידותיות לסביבה, שאינן מייצרות פסולת וצורכות פחות אנרגיה. "כיום, על כל קילוגרם של תרופה, מייצרים בתי החרושת בממוצע חצי טונה של פסולת", אומר מילשטיין. "יש חשיבות רבה לפיתוח תהליכים שיצמצמו את הכמות הזאת". ב-2007 הוא פיתח זרז חדש ליצירת קשרים אמידיים – קשרים בעלי תפקיד מרכזי בחלבונים ובפולימרים, חומרים חשובים מאוד בתעשיות הכימיות. הזרז – המכונה "קטליזטור מילשטיין" – מאפשר לקצר את התהליך ליצירת קשרים כאלה וליצור אותם בלי פסולת, כשהם פולטים גז מימן. כתב העת Science בחר בעבודה זו לאחד המחקרים החשובים של השנה, וכיום הזרז מסחרי ונמצא בשימוש נרחב.
בתחום האנרגיה החלופית, מפתח מילשטיין גישה חדשה לפירוק מולקולת המים למימן וחמצן באמצעות אור השמש ולהפקת מימן מביו-מסה. עבודה מרכזית נוספת היא פיתוח דרכים יעילות לניצול של גז מימן כדלק, בעיקר מציאת דרך חדשה לייצור מתנול מגז מימן ומדו-תחמוצת הפחמן.
בשנת 2000 הקים מילשטיין במכון ויצמן את מרכז קימל לעיצוב מולקולרי, ומאז הוא עומד בראשו. המרכז משלב פעילות מדעית בתחומים מגוונים לפיתוח של מולקולות כמו זרזים, חומרים אורגניים בעלי תכונות אלקטרוניות חדשות, סוגי פולימרים וחיישנים.
מילשטיין הדריך עשרות תלמידי מחקר, רבים מהם כבר מנהלים בעצמם קבוצות מחקר במוסדות אקדמיים בישראל ובעולם. "האינטראקציה עם אנשים צעירים, יצירתיים ובעלי מוטיבציה מפרה את שני הצדדים", הוא אומר. "אחד מהישגיי החשובים הוא העמדת דור של תלמידים".
"כימיה היא הבסיס להרבה מדעים אחרים כמו ביולוגיה ומדע החומרים, ותחום העיסוק שלי רלוונטי לבעיות עולמיות חשובות של ימינו כמו סביבה ואנרגיה", מסכם מילשטיין. "אני חי את המחקר רוב שעות היממה – לפעמים אפילו חולם עליו בלילה. אפשר לומר, שיש לי כימיה עם הכימיה".
פרסומים נבחרים
-
- 1978 A general, selective and facile method for ketone synthesis from acid chlorides and organotin compounds catalyzed by palladium. Journal of The American Chemical Society (with J. K. Stille)
- 1988 Rational design in homogeneous catalysis. Ir(I)-catalyzed addition of aniline to nobornylene via N-H activation. Journal of The American Chemical Society (with A. L. Casalnuovo & J. C. Calabrese )
- 1993 Activation of a carbon-carbon bond in solution by transition-metal insertion. Nature (with M. Gozin, A. Weisman & Y. Ben-David)
- 1994 Transfer of methylene Groups Promoted by metal complexation. Nature (with M. Gozin, M, Aizenberg, S.-Y. Liou and others)
- 1994 Catalytic activation of carbon-fluorine bonds by a soluble transition metal complex. Science (with M. Aizenberg)
- 1997 Impact of molecular order in Langmuir-Blodgett films on catalysis. Science (with K. Tollner, R. Popovitz-Biro & M. Lahav)
- 2005: Facile conversion of alcohols Into esters and dihydrogen catalyzed by new ruthenium complexes Journal of The American Chemical Society (with J. Zhang, G. Leitus & Y. Ben-David)
- 2006 Mild, homogeneous catalytic hydrogenation of esters to alcohols. Angewandte Chemie International Edition (with J. Zhang, G. Leitus & Y. Ben-David)
- 2007 Direct synthesis of amides from alcohols and amines with liberation of H2. Science (with C. Gunanathan & Y. Ben-David)
- 2008 Evidence for a terminal Pt(IV)-Oxo complex exhibiting diverse reactivity. Nature (with E. Poverenov, I. Efremenko and others)
- 2008 Selective synthesis of primary amines directly from alcohols and ammonia Angewandte Chemie International Edition (with C. Gunanathan)
- 2009: Consecutive thermal H2 and light-induced O2 evolution from water promoted by a metal complex. Science (with S. W. Kohl, L. Weiner and others)
- 2011 Metal-ligand cooperation by aromatization-dearomatization: A new paradigm in bond activation and “green” catalysis. Accounts of Chemical Research with (C. Gunanathan)
- 2011 Efficient hydrogenation of organic carbonates, carbamates, formates indicates alternative routes to methanol based on CO2 and CO. Nature Chemistry (with E. Balaraman, C. Gunanathan and others)
- 2011 Low Pressure Hydrogenation of Carbon Dioxide Catalyzed by an Iron Complex Exhibiting Noble Metal Activity. Angewandte Chemie International Edition (with R. Langer, Y. Diskin-Posner and others)