Джачинто Скоулз - Википедия - Giacinto Scoles

Джачинто Скоулз (родился в 1935 г. Турин, Италия ) является европейцем и североамериканцем химик и физик который наиболее известен своими новаторскими разработками методов молекулярных пучков для исследования слабых силы Ван дер Ваальса между атомами, молекулами и поверхностями. Он разработал криогенный болометр как универсальный детектор атомных и молекулярных пучков, который не только может обнаруживать небольшой поток молекул, но также реагирует на внутреннюю энергию молекул. Это основа методики оптотермической спектроскопии, которую Скоулз и другие использовали для получения очень высокого отношения сигнал-шум и вращательно-колебательных спектров с высоким разрешением.

биография

Скоулз родился в Италии и вырос там во время Второй мировой войны. Через несколько лет после войны он вместе с семьей переехал в Испанию, где Скоулз провел свою юность. Он вернулся в Италию и окончил Генуэзский университет в 1959 г. получил степень по химии. Его рекорд публикаций начался с публикации «Давление паров изотопных жидкостей I» в 1959 году в Il Nuovo Cimento. Начав свои междисциплинарные исследования между химией и физикой, в 1960 году он был назначен доцентом на физическом факультете Генуэзского университета, где он читал лабораторные занятия и проводил эксперименты на разделение изотопов при физической адсорбции (физическая адсорбция ).

В 1961 году он сменил область исследований и присоединился к группе Яна Бинаккера в Лаборатории Камерлинг-Оннеса. Лейденский университет в Нидерландах. Там он стал соавтором одной из первых работ [1] о том, что вскоре стало известно как Эффект Зенфтлбена-Бинаккера: Влияние внешнего магнитного или электрического поля на транспортные свойства разбавленных многоатомных газов. Идея этого эффекта заключается в том, что каждая многоатомная молекула - даже простая парамагнитный один как N2 - имеет магнитный момент, из-за его сквозного вращения, которое можно использовать в качестве ручки для прецессии во внешнем магнитное поле. Если частота прецессии достаточно велика по сравнению с частота столкновений, средняя кинетическая поперечное сечение изменится, как и свойства транспорта. Аналогичным образом для полярных молекул можно использовать электрические поля для достижения желаемой прецессии. Это поле дало большой объем информации о несферической части (то есть угловой зависимости) межмолекулярного потенциала. Кроме того, позже было обнаружено несколько новых явлений, которые, как считалось, не существуют в нейтральных газах, например, эффекты поперечного переноса в магнитном поле, сравнимые с эффект Холла в электрической проводимости.

В 1964 году Джачинто Скоулз вернулся в Генуэзский университет в качестве доцента физики. В Генуе он оставался до 1971 года и в те годы основал известную лабораторию молекулярных пучков, посвященную исследованию межмолекулярных сил в газах. Наиболее значительным было создание криогенного болометра для обнаружения молекулярных пучков. Болометры обнаруживают крошечное тепловложение (с шумом порядка 10−14 Вт на квадратный корень герц ) и ранее были разработаны как детекторы инфракрасного излучения, но здесь они используются для измерения внутренней и поступательной энергии пучка атомов или молекул. Испытательная установка, созданная совместно с М. Каваллини и Дж. Галлинаро [2], давала большие преимущества по сравнению с традиционными методами, использовавшимися в то время, и снижала стоимость изготовления балочных машин. Скоулз и его коллеги опубликовали серию ключевых статей, которые включают определение энергетической зависимости интегрального сечения столкновения He, рассеянного He [3], наблюдение «радужного рассеяния» между двумя скрещенными лучами аргона [4], первое измерение орбитальных резонансов в рассеянии между двумя атомами (Hg и H) [5].

В 1971 году Скоулз переехал в Университет Ватерлоо, Канада как профессор химии и физики. Там он создал первую успешную скрещенный молекулярный пучок лаборатория в Канаде. Он помогает установить Ватерлоо Центр молекулярных пучков и лазерной химии, то Центр науки о поверхности в технологиях, а также еженедельные семинары по химической физике и ежегодный симпозиум по химической физике, которые продолжаются и по сей день. Он был первоначальным (исполняющим обязанности) директора Центр Гвельф-Ватерлоо для аспирантов по химии, первая настоящая межвузовская программа для выпускников в Канаде. Скоулз провел исследования поперечного сечения дифференциального рассеяния на перекрестных лучах взаимодействий атом-атом, атом-молекула и молекула-молекула, используя свой болометрический детектор. Он также начал использовать дифракцию на атоме гелия для изучения структуры поверхностей, как чистых кристаллов, которые часто претерпевают изменения от объемной структуры (реконструкция), так и структуры поверхности. наложения атомов и молекул, поглощенных поверхностями. Вместе с Терри Гофом и затем аспирантом Роджером Миллером Скоулз представил методику оптотермической спектроскопии молекулярных пучков с помощью болометра, при которой болометром регистрируется колебательное возбуждение пучка молекул. Они использовали эту технику для изучения колебательной диссоциации комплекса из двух или более молекул, удерживаемых вместе силами Ван-дер-Ваальса. К началу 80-х годов Скоулз начал первые исследования спектроскопии молекул, адсорбированных в кластерах атомов инертных газов или на них.

В середине-конце 1970-х Скоулз проводил часть своего времени в Университет Тренто, Италия, где он основал новую лабораторию молекулярных пучков. Деятельность лаборатории Тренто была в основном сосредоточена на опто-термической спектроскопии и экспериментах по рассеянию атомарного водорода.

Джачинто Скоулз переехал в Университет Принстона в 1986 году. Одним из экспериментов, которые Скоулз привез в Принстон, было изучение ИК-спектроскопии молекул, прикрепленных к кластерам инертного газа, особенно кластерам Ar и Xe. В этой работе он разработал широко используемую ныне «технику звукоснимателей» [6] и подготовил почву для своей более поздней новаторской работы по сверхтекучий нанокапель гелия, для которых он недавно поделился Премия Бенджамина Франклина по физике. Гелиевые эксперименты, начатые студентами С. Гоялом и Д. Шуттом, позволили получить первые молекулярные спектры растворенных веществ в жидком гелии, уникальном сверхтекучем растворителе [7]. Франк Штиенкемайер присоединился к группе в качестве постдока и вместе с аспирантами Джоном Хиггинсом и Карло Каллегари (и приглашенным в творческий отпуск Вольфгангом Эрнстом) установил «щелочной возраст» группы, который дал богатую возможность исследовать химическую динамику в этом увлекательном состоянии матери [ 8]. Аспирант Джеймс Рехо применил методы спектроскопии с временным разрешением [9]. Эрик Керстел защитил диссертацию по субдоплеровской спектроскопии водородно-связанных комплексов, включая первые такие спектры в колебательной обертонной области [10]. Брукс Пейт принес Скоулза и Кевин К. Леманн вместе для того, что оказалось длинной серией экспериментов (и множеством докторских диссертаций), которые характеризовали внутримолекулярное колебательное перераспределение энергии. Они сначала изучили фундаментальную и первую обертонную спектральные области растяжения водорода и наблюдали Лоренцевы линии из-за необратимой релаксации для больших молекул с очень высокой плотность состояний [11]. Они разработали методы двойного резонанса ИК-СВЧ и позже ИК-ИК-диапазона, чтобы обеспечить однозначное квантовое отнесение даже к сильно перегруженным спектрам и достичь более высоких энергий [12]. Среди многих подобных исследований отмечена работа Андреа Каллегари по бензолу, которая давно является модельной системой для таких исследований. После этой работы Карло Каллегари преобразовал аппарат в машину для капель гелия, которая была использована для первого исследования обертонных колебательных переходов в нанокаплях гелия. Кроме того, чисто вращательные спектры HCCCN и HCN в гелии наблюдались [13]. Это установило, что одна капля может поглотить несколько тысяч фотонов без «оптической откачки» из резонанса.

Скоулз сыграл важную роль в создании Принстонского института материалов и стал близким сотрудником Питера Эйзенбергера, его первого директора. Скоулз также привез в Принстон свой гелиевый дифракционный спектрометр для изучения структуры поверхности [14]. Его внимание переключилось с неорганических покрытий на изучение самоорганизующихся монослоев, в частности алкантиолов на Au (111) [15]. Скоулз сотрудничал с Эйзенбергером в использовании рентгеновских лучей в качестве дополнительного инструмента для определения структуры поверхности и продемонстрировал мощь комбинации этих двух методов. Джачинто накопил опыт в области атомно-силовой микроскопии (АСМ) для изучения структуры поверхности и, совсем недавно, модификации поверхности, вызванной наконечником, с использованием техники нанотрансплантации [16,17], которая ранее была разработана его бывшим учеником Ганг Ю Лю. В сотрудничестве со Стивом Бернашеком Джачинто также изучил влияние колебательного возбуждения (снова впервые в области первого обертона C-H) на вероятность прилипания молекулы (метана) к металлической поверхности [18].

Начиная с 2003 года, Скоулз вернулся в Италию на неполный рабочий день, чтобы записаться на прием в Синхротроне Триеста. Elettra и Международная школа перспективных исследований (SISSA ), В SISSA он присоединился к группе конденсированных сред, где он начал сотрудничать по теоретическим проблемам, связанным с нанокаплями гелия и физической сорбцией. В то же время он основал экспериментальную группу в Элеттре, сосредоточив внимание на нанонауке, уделяя особое внимание самоорганизующимся монослоям и их свойствам [19,20]. Позже Скоулз расширил свои исследования в области биологических процессов, биофизики и наномедицины в нанометровом масштабе в связи с местными проблемами. Консорциум молекулярной биомедицины.

Награды и отличия

Рекомендации

  1. ^ "Джачинто Скоулз" (на голландском). Королевская Нидерландская академия искусств и наук. Получено 14 июля 2015.
  • [1] J.J.M. Beenakker, G. Scoles, H.F.P. Кнаап и Р. Йонкман, Phys. Lett. 2, 5-6 (1962).
  • [2] Каваллини М. Галлинаро Г. Скоулз Г., З. Натурфорш 24а, 1850, (1969).
  • [3] Донди, М.Г., Скоулз, Г., Торелло, Ф., Паули, Х., J. Chem. Phys., 51: 392(1969).
  • [4] Каваллини М., Галлинаро Г., Менегетти Л., Скоулз Г. и Вальбуса У., Chem. Phys. Lett. 7, 303(1970).
  • [5] Шютте А., Басси Д., Томмазини Ф. и Скоулз Г., Phys. Rev. Lett. 29, 979, (1972).
  • [6] Д.Дж. Левандье, Дж. Маккомби, Р. Пурсель и Дж. Скоулз, J. Chem. Phys. 86, 7239 (1987).
  • [7] С. Гоял, Д.Л. Шутт и Г. Скоулз, Phys. Rev. Lett. 69, 933 (1992).
  • [8] Ф. Штиенкемайер, Дж. Хиггинс, У. Э. Эрнст и Г. Скоулз, Phys. Rev. Lett. 74(18), 3592-95 (1995).
  • [9] Дж. Хиггинс, К. Каллегари, Дж. Рехо, Ф. Стенкемайер, В. Э. Эрнст, К. К. Леманн, М. Гутовски и Г. Скоулз, Наука 273 629-631 (1996).
  • [10] Х. Мейер, E.R.Th. Керстел, Д. Чжуан и Г. Скоулз, J. Chem. Phys. 90, 4623 (1989).
  • [11] Э. Керстель, К.К. Леманн, Т.Ф. Mentel, B.H. Пэйт и Дж. Скоулз, J. Phys. Chem. 95, 8282 (1991).
  • [12] E.R. Th. Керстель, К. Lehmann, J. E. Gambogi, X. Yang и G. Scoles. J. Chem. Phys. 99 8559-8570 (1993).
  • [13] И. Рейнхард, К. Каллегари, А. Конжюсто, К. К. Леманн и Г. Скоулз, Phys. Rev. Lett. 82, 5036-5039 (1999).
  • [14] C.E.D. Чидси, Г.-Ю. Лю, П. Раунтри и Дж. Скоулз, J. Chem. Phys. 91, 4421 (1989).
  • [15] Н. Камиллон III, П. Эйзенбергер, T.Y.B. Леунг, П. Шварц, Г. Скоулз, Г. Пуарье и М.Ж. Тарлов, J. Chem. Phys. 101, 11031 (1994).
  • [16] Ю. Ху, А. Дас, М. Х. Хехт и Г. Скоулз, Langmuir 21(20), 9103-9109 (2005).
  • [17] К. Стаи, Д. У. Вуд, Дж. Скоулз, Варенье. Chem. Soc. 130(2), 640-646 (2008).
  • [18] Дж. Хиггинс, А. Конжюсто, Г. Скоулз, С.Л. Бернашек, J. Chem. Phys. 114(12), 5277-5283 (2001).
  • [19] Р. Маццарелло, А. Коссаро, А. Вердини, Р. Руссо, Л. Казалис, М. Ф. Данисман, Л. Флореано, С. Скандоло, А. Морганте и Г. Скоулз, Phys. Rev. Lett. 98(1), ст. № 016102 (2007).
  • [20] М. Кастроново, Ф. Бано, С. Раугеи, Д. Скаини, М. Делл'Анджела, Р. Худей, Л. Казалис и Г. Скоулз, Варенье. Chem. Soc. 129(9), 2636-2641 (2007).