Уильям Клемперер

Уильям Клемперер
Уильям Клемперер (в плену Стюарту Новику, ок. 1970 г.)
Рожденный	( 1927-10-06 ) 6 октября 1927 г. Нью-Йорк, США
Умер	5 ноября 2017 г. (05.11.2017) (90 лет)
Альма-матер	Гарвардский университет (AB), Калифорнийский университет в Беркли (доктор философии)
Научная карьера
Поля	Химик
Учреждения	Гарвардский университет
Докторантура	Джордж К. Пиментел

Уильям А. Клемперер (6 октября 1927 — 5 ноября 2017) — американский химик , химик-физик и молекулярный спектроскопист . Клемперер наиболее широко известен тем, что внедрил методы молекулярного пучка в исследования химической физики, значительно расширил понимание несвязывающих взаимодействий между атомами и молекулами благодаря развитию микроволновой спектроскопии молекул Ван-дер-Ваальса, образовавшихся в результате сверхзвукового расширения, новаторской астрохимии , включая разработку первого газа. фазовые химические модели холодных молекулярных облаков , предсказывающие обилие молекулярного HCO ⁺ иона, что позже было подтверждено радиоастрономией .

Биография

Билл Клемперер родился в Нью-Йорке в 1927 году и вырос там и в Нью-Рошель. Оба его родителя были врачами. Он окончил среднюю школу Нью-Рошель в 1944 году, а затем поступил на службу в Воздушный корпус ВМС США , где прошел подготовку на хвостового стрелка . Он получил степень бакалавра 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. в физической химии под руководством Джорджа К. Пиментела .

После одного семестра работы преподавателем в Беркли Билл вернулся в Гарвард в июле 1954 года, где его первоначально назначили преподавателем аналитической химии . В конечном итоге он был назначен профессором в 1965 году. На протяжении всей долгой карьеры он оставался связанным с химией Гарварда. В 1968-69 годах он провел творческий отпуск в Кембриджском университете , а в 1979-81 годах работал помощником директора по математическим и физическим наукам в Национальном научном фонде США . Он был приглашенным ученым в Bell Laboratories . 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 представление о деталях связи. Это также привело Клемперера к осознанию потенциала молекулярных пучков в спектроскопии и, в частности, использования метода электрического резонанса для решения фундаментальных проблем структурной химии.

Клемперер представил технику сверхзвукового охлаждения как спектроскопический инструмент. что увеличило интенсивность молекулярных пучков, а также упростило спектры.

Клемперер помог основать область межзвездной химии. В межзвездном пространстве плотность и температура чрезвычайно низки, и все химические реакции должны быть экзотермическими, без активационных барьеров. В основе химии лежат ионно-молекулярные реакции, а моделирование Клемперера из тех, которые происходят в молекулярных облаках, привели к удивительно детальному пониманию их богатого и крайне неравновесного химического состава. Клемперер назначен HCO ⁺ как носитель загадочной, но универсальной радиоастрономической линии «X-ogen» на частоте 89,6 ГГц, о чем сообщили Д. Буль и Л. Е. Снайдер.

Клемперер пришел к этому предсказанию, серьезно отнесшись 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 это не был свободный радикал с магнитным моментом. HCN — чрезвычайно стабильная молекула и, следовательно, ее изоэлектронный аналог HCO. ⁺ , структура и спектры которого можно было бы хорошо предсказать по аналогии, также были бы стабильными, линейными и имели сильный, но разреженный спектр. Кроме того, химические модели, которые он разрабатывал, предсказывали, что HCO ⁺ будет одним из наиболее распространенных молекулярных видов. Лабораторные спектры HCO ⁺ (взято позже Клодом Вудсом и др. , ) 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 межмолекулярных сил , области фундаментальной важности для всей молекулярной и нанонауки. До того, как Клемперер представил спектроскопию сверхзвуковыми лучами, спектры слабосвязанных частиц были почти неизвестны и ограничивались димерами нескольких очень легких систем. Измерения рассеяния позволили получить точные межмолекулярные потенциалы для систем атом-атом, но предоставили в лучшем случае лишь ограниченную информацию об анизотропии потенциалов атом-молекула.

Он предвидел, что сможет синтезировать димеры практически любой пары молекул, которые сможет развести в своем луче, и детально изучить их минимальную энергетическую структуру с помощью вращательной спектроскопии. Позже Клемперер и многие другие распространили это на другие области спектра и качественно изменили вопросы, которые можно было задать. В настоящее время для микроволновых и инфракрасных спектроскопистов обычным делом является следовать его «двухэтапному синтезу». для получения спектра слабосвязанного комплекса: «Покупай компоненты и расширяй». Клемперер буквально превратил изучение межмолекулярных сил между молекулами из качественной науки в количественную.

Димер фторида водорода был первым комплексом с водородными связями, изученным этими новыми методами. и это была загадка. Вместо простого спектра жесткого ротора, который вызывал бы переход 1–0 на частоте 12 ГГц, самый 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 подвергался квантовому туннелированию к FH – FH, меняя роли донора и акцептора протона.

Каждый вращательный уровень был разделен на два туннельных состояния с энергетическим разделением, 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 взаимного преобразования и, таким образом, определяет потенциал в классически запрещенных областях. Разрешенные туннельные расщепления оказались обычным явлением в спектрах слабосвязанных молекулярных димеров.

Награды

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

• Введен в должность члена Американского физического общества , 1954 г.
• Избран в Американскую академию искусств и наук , 1963 г.
• Избран в Национальную академию наук , 1969 г.
• Медаль Джона Прайса Уэтерилла , врученная Институтом Франклина , 1978 год.
• Премия Ирвинга Ленгмюра , присуждаемая Американским химическим обществом , 1980 г.
• Медаль за выдающиеся заслуги, врученная Национальным научным фондом США, 1981 г.
• Премия Эрла К. Плайлера в области молекулярной спектроскопии , присуждаемая Американским физическим обществом , 1983 г.
• Премия Бомема-Майхельсона за развитие области колебательной спектроскопии. награжден Обществом Кобленца , 1990 г.
• Инаугурационный лектор Мемориала Джорджа К. Пиментела, химический факультет Калифорнийского университета в Беркли. 1991-2.
• Премия Ремсена Мэрилендской секции Американского химического общества, 1992 г.
• Премия Питера Дебая в области физической химии, присуждаемая Американским химическим обществом, 1994 г.
• Медаль Фарадея и лекция 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

• Домашняя страница факультета@Гарвард
• Письмо Биография
• Видео лекции Клемперера по химии межзвездного пространства, врученной Медали Фарадея
• Резюме Клемперера + список публикаций до 2003 г.