Уильям Клемперер - William Klemperer

Уильям Клемперер
Уильям Клемперер (захвачен Стюартом Новиком, ок. 1970 г.)
Родившийся	(1927-10-06)6 октября 1927 г. Нью-Йорк, Соединенные Штаты
Умер	5 ноября 2017 г.(2017-11-05) (в возрасте 90 лет)
Национальность	Американец
Альма-матер	Гарвардский университет (А.Б.), Калифорнийский университет в Беркли (Кандидат наук.)
Научная карьера
Поля	Химик
Учреждения	Гарвардский университет
Докторант	Джордж 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:

• Ввел Член Американского физического общества, 1954
• Избран в Американская академия искусств и наук, 1963
• Избран в Национальная академия наук, 1969
• Медаль Джона Прайса Уэзерилла награжден Институт Франклина, 1978
• Премия Ирвинга Ленгмюра награжден Американское химическое общество, 1980
• Медаль за выдающиеся заслуги, присужденная Национальным научным фондом США, 1981 г.
• В Премия Эрла К. Плайлера в области молекулярной спектроскопии награжден Американское физическое общество, 1983
• Премия Бомема-Майкельсона за достижения в области колебательной спектроскопии. награжден Coblentz Society, 1990
• Первый лектор Мемориала Джорджа К. Пиментеля, химический факультет, Калифорнийский университет в Беркли. 1991-2.
• В Премия Ремсена из Мэрилендской секции Американского химического общества, 1992 г.
• В Премия Питера Дебая в области физической химии, награжден Американским химическим обществом, 1994
• Медаль Фарадея и лекции Королевское химическое общество (Англия), 1995 г.
• Почетный доктор наук Чикагский университет, 1996
• Почетный гражданин Тулузы, Франция, 2000 г.
• Премия Э. Брайта Уилсона в области спектроскопии от Американского химического общества, 2001 г.

внешняя ссылка

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

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. 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.