Уильям Клемперер - Википедия - William Klemperer

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, Соединенные Штаты
Умер5 ноября 2017 г.(2017-11-05) (в возрасте 90 лет)
НациональностьАмериканец
Альма-матерГарвардский университет (А.Б.), Калифорнийский университет в Беркли (Кандидат наук.)
Научная карьера
ПоляХимик
УчрежденияГарвардский университет
ДокторантДжордж К. Пиментел

Уильям А. Клемперер (6 октября 1927 г. - 5 ноября 2017 г.) Американец химик кто был одним из самых влиятельных физики-химики и молекулярные спектроскописты во второй половине 20 века. Клемперер наиболее известен тем, что представил молекулярный пучок методы в исследования химической физики, значительно расширяя понимание несвязывающие взаимодействия между атомами и молекулами через развитие микроволновая спектроскопия из молекулы Ван-дер-Ваальса сформировался в сверхзвуковых расширениях, новаторских астрохимия, включая разработку первых газофазных химических моделей холода. молекулярные облака который предсказал обилие молекулярного HCO+ ion, что позже было подтверждено радиоастрономия.[1]

биография

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 Нью-Рошель в 1944 году, а затем поступил в Воздушный корпус ВМС США, где он тренировался как хвостовой стрелок. Он получил степень A.B. из Гарвардский университет в 1950 г. по специальности «Химия», затем направился в Калифорнийский университет в Беркли, где в начале 1954 г. защитил кандидатскую диссертацию. по физической химии под руководством Джордж К. Пиментел. Проработав один семестр инструктором в Беркли, Билл вернулся в Гарвард в июле 1954 года.

Первоначальное назначение Клемперера было инструктором аналитическая химия, но он быстро поднялся по служебной лестнице и в 1965 году был назначен профессором. На протяжении всей своей долгой карьеры он оставался связанным с Гарвардской химией. Он провел 1968-69 в творческом отпуске с астрономами в Кембриджский университет и 1979-81 в качестве помощника директора по математическим и физическим наукам в США. Национальный фонд науки. Он был приглашенным ученым в Bell Laboratories в то время, когда это была главная промышленная лаборатория. Клемперер стал почетным профессором в 2002 году, но продолжал активно заниматься исследованиями и преподаванием.

Наука

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 расчеты имел 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 оказались неожиданными, и ко всеобщему удивлению оказалось, что половина дигалогенидов щелочноземельных металлов полярны,[4] это означает, что они не могут быть симметричными линейными молекулами, в отличие от простых и широко распространенных моделей ионной связи. Клемперер также обеспечил точные дипольные моменты возбужденных электронных состояний, используя Эффект Старка в электронных спектрах[5] и с помощью электрорезонансной спектроскопии метастабильных состояний молекул.[6]

Клемперер представил технику сверхзвукового охлаждения как спектроскопический инструмент.[7] что резко увеличило интенсивность молекулярных пучков, а также значительно упростило 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 ион-молекулярные реакции, и моделирование Клемперера[8] из тех, которые происходят в молекулярных облаках, привело к удивительно подробному пониманию их богатой, крайне неравновесной химии. Клемперер назначен HCO+ как носитель таинственной, но универсальной радиоастрономической линии "X-ogen" на частоте 89,6 ГГц,[9] о котором сообщили Д. Буль и Л. Э. 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, поэтому его изоэлектронный аналог HCO+, структура и спектры которого можно было бы хорошо предсказать по аналогии, также были бы стабильными, линейными и имели бы сильный, но разреженный спектр. Кроме того, химические модели, которые он разрабатывал, предсказывали, что HCO+ будет одним из самых распространенных молекулярных видов. Лабораторные спектры HCO+ (снято позже Клодом Вудсом и другие.,[11]) доказал его правоту и тем самым продемонстрировал, что модели Хербста и Клемперера обеспечивают прогностическую основу для нашего понимания межзвездной химии.

Наибольшее влияние работа Клемперера оказала на изучение межмолекулярные силы, область фундаментального значения 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 минимальную энергетическую структуру с мельчайшими подробностями с помощью вращательной спектроскопии. Позже 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 расшири». Клемперер в буквальном смысле изменил изучение межмолекулярных сил между молекулами с качественной науки на количественную.

Димер фтороводород был первым комплексом с водородными связями, изученным этими новыми методами,[12] и это была загадка. 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 претерпевает квантовое туннелирование к FH - FH, меняя роли донора и акцептора протона.

Каждый вращательный уровень был разбит на два туннельных состояния с разделением по энергии, равным скорости туннелирования, деленной на Постоянная Планка. Все наблюдаемые микроволновые переходы связаны с одновременным изменением 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

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

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ «Вспоминая Уильяма Клемперера». chemistry.harvard.edu. Получено 20 декабря 2017.
  2. ^ В. Клемперер (1955). "Инфракрасный спектр LiH", Журнал химической физики 23, 2452.
  3. ^ а б В. Клемперер (1995). "Некоторые спектроскопические воспоминания", Ежегодные обзоры по физической химии 46, 1
  4. ^ А. Бухлер, Дж. Л. Штауфер и В. Клемперер (1964). «Определение геометрии высокотемпературных частиц с помощью электрического отклонения и масс-спектрометрического обнаружения», Журнал Американского химического общества 86, 4544.
  5. ^ D.E. Фриман и В. Клемперер (1964). «Дипольные моменты возбужденных электронных состояний молекул: 1А2 Состояние формальдегида », Журнал химической физики 40 604 (1964).
  6. ^ R.C. Стерн, Р.Х. Гаммон, М.Е. Леск, Р.С. Фройнд и В. Клемперер (1970). «Тонкая структура и дипольный момент метастабильного а.3Π Окись углерода », Журнал химической физики 52, 3467.
  7. ^ S.E. Новик, П. Дэвис, Т. Дайк и В. Клемперер (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», Природа 227, 1230.
  10. ^ Д. Буль, Л. Снайдер (1970). "Неопознанная межзвездная микроволновая линия", Природа 228, 267.
  11. ^ R.C. Вудс, Т. Диксон, Р.Дж. Сайкаллы, и П. Санто (1975). «Лабораторный микроволновый спектр HCO.+", Письма с физическими проверками 35, 1269.
  12. ^ T.R. Дайк, Б.Дж. Ховард и В. Клемперер (1972). "Радиочастотный и микроволновый спектр димера фтороводорода: нежесткая молекула", Журнал химической физики 56, 2442.