Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Уильям Клемперер
Уильям Клемперер, Стюарт Новик.jpg
Уильям Клемперер (захвачен Стюартом Новиком, ок. 1970 г.)
Родившийся( 1927-10-06 )6 октября 1927 г.
Нью-Йорк , США
Умер5 ноября 2017 г. (2017-11-05)(90 лет)
НациональностьАмериканец
Альма-матерГарвардский университет (AB), Калифорнийский университет, Беркли (доктор философии)
Научная карьера
ПоляХимик
УчрежденияГарвардский университет
ДокторантДжордж К. Пиментел

Уильям А. Клемперер (6 октября 1927 - 5 ноября 2017) был американским химиком, который был одним из самых влиятельных физиков-химиков и молекулярных спектроскопистов во второй половине 20 века. Клемпереру наиболее широко известен для введения молекулярного пучка методы в химической области физики, значительно увеличивая понимание несвязывающих взаимодействий между атомами и молекулами через развитие микроволновой спектроскопии в ван - дер - ваальсовы молекулы , образованные в сверхзвуковых разложения, пионерами астрохимия , включая разработку первого газа фазовые химические модели холодамолекулярные облака, которые предсказали обилие молекулярного иона HCO +, что позже было подтверждено радиоастрономией . [1]

Биография [ править ]

Билл Клемперер родился в Нью-Йорке в 1927 году и вырос там же и в Нью-Рошель. Его родители оба были врачами. Он окончил среднюю школу в Нью-Рошель в 1944 году, а затем поступил на службу в Воздушный корпус ВМС США , где прошел обучение на хвостового стрелка . Он получил степень бакалавра гуманитарных наук в Гарвардском университете в 1950 году по специальности «химия», а затем направился в Калифорнийский университет в Беркли , где в начале 1954 года получил степень доктора философии. по физической химии под руководством Джорджа К. Пиментеля . Проработав один семестр инструктором в Беркли, Билл вернулся в Гарвард в июле 1954 года.

Первоначально Клемперер был преподавателем аналитической химии , но он быстро поднялся по служебной лестнице и был назначен профессором в 1965 году. На протяжении всей своей долгой карьеры он оставался связанным с Гарвардской химией. Он провел 1968-69 в творческом отпуске с астрономами в Кембриджском университете и в 1979-81 годах в качестве помощника директора по математическим и физическим наукам в Национальном научном фонде США . Он был приглашенным ученым в Bell Laboratories в то время, когда это была ведущая промышленная лаборатория. Клемперер стал почетным профессором в 2002 году, но продолжал активно заниматься исследованиями и преподаванием.

Наука [ править ]

Ранние работы Клемперера были сосредоточены на инфракрасной спектроскопии небольших молекул, которые стабильны только в газовой фазе при высоких температурах. Среди них галогениды щелочных металлов, для многих из которых он получил первые колебательные спектры. Работа предоставила основные структурные данные для многих оксидов и фторидов и дала замечательное понимание деталей связывания. Это также привело Клемперера к признанию огромного потенциала молекулярных пучков в спектроскопии и, в частности, к использованию метода электрического резонанса для решения фундаментальных проблем структурной химии. Важным результатом стало его эталонное измерение электрического дипольного момента LiH [2] в то время, когда это была самая большая молекула, для которой квантово-химические расчетыимел хоть какую-то надежду получить полезные результаты за разумный промежуток времени. Клемперер всегда с энтузиазмом относился к молекулярным пучкам; он пишет: «Молекулярные лучи - это развлечение для химика. Они дают ощущение силы». [3]

Примером этого является использование Клемперером и его учениками методов электрического отклонения для определения полярности ряда высокотемпературных видов; результаты были неожиданными, и, ко всеобщему удивлению, оказалось, что половина дигалогенидов щелочноземельных металлов полярны [4], что означает, что они не могут быть симметричными линейными молекулами, вопреки простым и широко распространенным моделям ионной связи. Клемперер также обеспечил точные дипольные моменты возбужденных электронных состояний как с помощью эффекта Штарка в электронных спектрах [5], так и с помощью спектроскопии электрического резонанса метастабильных состояний молекул. [6]

Клемперер представил технику сверхзвукового охлаждения как спектроскопический инструмент [7], который резко увеличил интенсивность молекулярных пучков, а также значительно упростил спектры. Это нововведение было вторым после изобретения лазера по своему влиянию на спектроскопию высокого разрешения.

Клемперер помог основать область межзвездной химии. В межзвездном пространстве плотности и температуры чрезвычайно низки, и все химические реакции должны быть экзотермическими, без активационных барьеров. В основе химии лежат ионно-молекулярные реакции, и моделирование Клемперером [8] тех, которые происходят в молекулярных облаках, привело к удивительно подробному пониманию их богатой, сильно неравновесной химии. Клемперер назначил HCO + носителем таинственной, но универсальной радиоастрономической линии "X-ogen" на частоте 89,6 ГГц [9], о которой сообщили Д. Буль и Л. Е. Снайдер. [10]

Клемперер пришел к этому прогнозу, серьезно отнестись к данным. Данные радиотелескопа показали изолированный переход без сверхтонкого расщепления; таким образом, в носителе сигнала не было ядер со спином, равным единице или больше, и не было свободных радикалов с магнитным моментом. HCN - чрезвычайно стабильная молекула, и поэтому его изоэлектронный аналог HCO + , структура и спектры которого могут быть хорошо предсказаны по аналогии, также будет стабильным, линейным и иметь сильный, но разреженный спектр. Кроме того, химические модели, которые он разрабатывал, предсказывали, что HCO + будет одним из самых распространенных молекулярных видов. Лабораторные спектры HCO + (полученные позже Клодом Вудсом и др. , [11]) доказал его правоту и тем самым продемонстрировал, что модели Хербста и Клемперера обеспечивают прогностическую основу для нашего понимания межзвездной химии.

Наибольшее влияние работы Клемперера оказали исследования межмолекулярных сил , область фундаментальной важности для всей молекулярной и нано-науки. До того, как Клемперер ввел спектроскопию со сверхзвуковыми лучами, спектры слабосвязанных частиц были почти неизвестны, поскольку ограничивались димерами нескольких очень легких систем. Измерения рассеяния позволили получить точные межмолекулярные потенциалы для систем атом-атом, но в лучшем случае предоставили лишь ограниченную информацию об анизотропии потенциалов атом-молекула.

Он предвидел, что сможет синтезировать димеры практически любой пары молекул, которые он может разбавить в своем пучке, и изучить их структуру с минимальной энергией в мельчайших деталях с помощью вращательной спектроскопии. Позднее Клемперер и многие другие распространили это на другие спектральные области и качественно изменили вопросы, которые можно было задавать. В настоящее время для микроволновых и инфракрасных спектроскопов стало обычным делом следовать его «двухэтапному синтезу» [3] для получения спектра слабосвязанного комплекса: «Купи компоненты и расширь». Клемперер буквально изменил изучение межмолекулярных сил между молекулами с качественной науки на количественную.

Димер фтороводорода был первым комплексом с водородными связями, который был изучен этими новыми методами [12], и это было загадкой. Вместо простого спектра жесткого ротора, который давал бы переход 1 - 0 на частоте 12 ГГц, наиболее низкочастотный переход наблюдался на частоте 19 ГГц. Рассуждая по аналогии с хорошо известным туннельно-инверсионным спектром аммиака, Клемперер признал, что ключом к пониманию спектра является признание того, что HF-HF подвергается квантовому туннелированию в FH-FH, меняя роли донора и акцептора протонов.

Каждый вращательный уровень был разделен на два состояния туннелирования с разделением по энергии, равным скорости туннелирования, деленной на постоянную Планка . Все наблюдаемые микроволновые переходы включали одновременное изменение вращательной и туннельной энергии. Частота туннелирования чрезвычайно чувствительна к высоте и форме барьера между преобразованиями и, таким образом, измеряет потенциал в классически запрещенных областях. Разрешенные туннельные расщепления оказались обычным явлением в спектрах слабосвязанных молекулярных димеров.

Награды [ править ]

Билл Клемперер получил множество наград и наград, в том числе:

  • В 1954 г. был введен в должность научного сотрудника Американского физического общества.
  • Избран в Американскую академию искусств и наук , 1963 г.
  • Избран в Национальную академию наук , 1969 г.
  • Медаль Джона Прайса Уэзерилла , присужденная Институтом Франклина , 1978 г.
  • Премия Ирвинга Ленгмюра , присужденная Американским химическим обществом , 1980 г.
  • Медаль за выдающиеся заслуги, присужденная Национальным научным фондом США, 1981 г.
  • Премия Эрла К. Плайлера в области молекулярной спектроскопии , присужденная Американским физическим обществом , 1983 г.
  • Премия Бомема-Майкельсона за достижения в области колебательной спектроскопии. награжден Обществом Кобленца , 1990 г.
  • Первый лектор Мемориала Джорджа К. Пиментеля, химический факультет, Калифорнийский университет в Беркли. 1991-2.
  • Премия Ремсена от Мэрилендского отделения Американского химического общества, 1992 г.
  • Премия Питера Дебая в области физической химии, присужденная Американским химическим обществом, 1994 г.
  • Медаль Фарадея и лекции Королевского химического общества (Англия), 1995 г.
  • Почетный доктор наук Чикагского университета , 1996 г.
  • Почетный гражданин Тулузы, Франция, 2000 г.
  • Премия Э. Брайта Уилсона в области спектроскопии Американского химического общества, 2001 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Домашняя страница факультета в Гарварде
  • Краткая биография
  • Видео с лекции Клемперера по химии межзвездного пространства, посвященной медали Фарадея
  • Резюме Клемперера + список публикаций до 2003 г.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Вспоминая Уильяма Клемперера" . chemistry.harvard.edu . Проверено 20 декабря 2017 года .
  2. ^ В. Клемперер (1955). "Инфракрасный спектр LiH", Журнал химической физики 23 , 2452.
  3. ^ а б В. Клемперер (1995). "Некоторые спектроскопические воспоминания", Annual Reviews in Physical Chemistry 46 , 1
  4. ↑ A. Buchler, JL Stauffer и W. Klemperer (1964). «Определение геометрии высокотемпературных частиц с помощью электрического отклонения и масс-спектрометрического обнаружения», Журнал Американского химического общества 86 , 4544.
  5. ^ DE Freeman и W. Klemperer (1964). "Дипольные моменты возбужденных электронных состояний молекул:состояние формальдегида 1 A 2 ", Журнал химической физики 40 604 (1964).
  6. ^ RC Stern, RH Gammon, ME Lesk, RS Freund и W. Klemperer (1970). «Тонкая структура и дипольный момент метастабильного 3 Π окиси углерода», Журнал химической физики 52 , 3467.
  7. ^ SE Новик, PB Davies, TR Dyke и W. Klemperer (1973). «Полярность молекул Ван-дер-Ваальса», журнал Американского химического общества 95 8547.
  8. ^ Э. Хербст и В. Клемперер (1973). «Образование и истощение молекул в плотных межзвездных облаках», Астрофизический журнал 185 , 505.
  9. ^ В. Клемперер (1970). "Носитель межзвездной линии 89,190 ГГц", Nature 227 , 1230.
  10. ↑ Д. Буль и Л. Е. Снайдер (1970). «Неопознанная межзвездная микроволновая линия», Nature 228 , 267.
  11. ↑ RC Woods, TA Dixon, RJ Saykally и PG Szanto (1975). «Лабораторный микроволновый спектр HCO + », Physical Review Letters 35 , 1269.
  12. ^ TR Dyke, BJ Говард и У. Klemperer (1972). "Радиочастотный и микроволновый спектр димера фтористого водорода: нежесткая молекула", Журнал химической физики 56 , 2442.