Нобелевские лауреаты в области неорганической химии

      Летом 1973 переехал в Чикагский университет  для стажировки по исследованию молекул  методом микроволнового двойного резонанса  под руководством Дональда Леви. Проблемой Смелли был спектр NO2, который выходил за рамки понимания. Однажды он прочел статью Я.Т.Ли (Нобелевский лауреат, 1986) о реакции между фтором и бензолом, в результате чего возникла идея об использовании ультразвукового расширения для замораживания NO2 до точки, когда занято только одно вращательное состояние. Им был построен прибор, и с его помощью уже 8 августа 1974 был зарегистрирован и интерпретирован спектр NO2.

      Защитив диссертацию, летом 1976 Смелли переехал в Хьюстон, штат Техас, стал ассистентом профессора химического факультета университета Райса, где и остался, сначала профессором химии, а с 1991 – профессором физики.

      В университете Райса уже существовала лазерная спектрометрия, налаженная Р. Кёрлом, а у Смелли был cозданный им прибор. Открытие фуллеренов с помощью этого аппарата состоялось в сентябре 1985. Нобелевская премия «за открытие фуллеренов» была присуждена Смелли в 1996, вместе Р.Кёрлом и Г.Крото. Последнему принадлежала идея, что вокруг звезд-гигантов могут формироваться молекулы, построенные из длинных углеродных цепей.

      Кёрл  решил перейти от идеи к делу и  для того, чтобы имитировать схожие условия в лаборатории, вступил  в контакт с Р.Смелли. Тот еще  в 1974 построил аппарат, в котором  с помощью лазерного излучателя можно было испарить практически любой материал. С этим аппаратом он установил рекорд замораживания вращательного движения многоатомных молекул (0,17 К) и изобрел способ исследования спектра молекул в ультразвуковом потоке – резонансную двухфотонную ионизацию с масс-спектральным детектированием.

      Смелли  также разработал способ контроля над  процессом группировки атомов в  малые конгломераты, которые немедленно замораживались при ультразвукового  расширения. Это впервые позволило  замораживать в ультразвуковом потоке атомы любого элемента Периодической системы, создавая из них нанометровые частицы, состоящие из заданного числа атомов, и детально изучать их характеристики.

В течение  недели в сентябре 1985 в Хьюстоне Кёрл, Смелли и Крото вместе со своими молодыми коллегами Джемсом Хисом и Шоном О'Брайеном смогли установить, что при испарении графита в инертной атмосфере тот способен переходить в очень прочные сферические структуры. Обычная величина сфер – 60 или 70 атомов углерода.

      Они поняли, что можно включить атомы металла в фуллереновую ячейку и тем самым полностью изменить свойства металла. Первым таким металлом оказался редкоземельный элемент лантан. Фуллерен C60 способен легко принимать электроны и давать отрицательные ионы. Со щелочными металлами (например, калием) C60 образует новый сверхпроводящий кристаллический материал, состоящий из трехзарядного аниона и трех катонов калия (K3C60). Этот материал обладает сверхпроводящими свойствами при 19 K. Он способен обратимо принимать, а затем отдавать электроны, а потому фуллерены могут стать катализаторами химических процессов, заменив дорогие и токсичные металлы. За те годы, как фуллерены стали доступными, на их основе уже синтезированы тысячи соединений на их основе, и испытаны их химические, механические, электрические, оптические и биологические свойства.

      Модификация метода приготовления фуллеренов позволила  создавать самые маленькие в  мире трубки из чистого углерода –  нанотрубки. Эти трубки имеют чрезвычайно  малый диаметр, примерно с нанометр. Такие трубки при необходимости можно закрыть с одного или обоих концов. Они смогут найти применения в электронике из-за их уникальных свойств. Последующие исследования Смелли проходили под девизом – «если это не трубки, мы этим не занимаемся».  
Умер Смелли 28 октября 2005 в Хьюстоне[7].

 

§12 Герхард Эртл

Нобелевский лауреат-2007 Герхард Эртл.

Герхард Эртл родился  в 1936 году в Штуттгарте. 
Герхард Эртл был одним из первых исследователей, оценивших потенциал химии поверхности. Шаг за шагом он разработал методологию химии поверхности, демонстрируя, как различные экспериментальные методики позволяют получить всестороннюю картину протекания реакции на поверхности. 
 Химия поверхности требует продвинутого высоковакуумного экспериментального оборудования, так как ее главная цель – наблюдение за поведением индивидуальных атомов или молекул, например, на высокочистых поверхностях металла. Малейшее загрязнение при выполнении такого рода наблюдательных и измерительных экспериментов подвергает опасности их результат. Получение полноценной картины реакции, протекающей на поверхности, требует высокоточных измерений и комбинации разносторонних экспериментальных методик. 
 Герхард Эртл основал экспериментальную школу, продемонстрировав, как достоверные результаты могут быть получены в такой сложной области, как химия поверхности. Его разработки заложили научную основу современной химии поверхности, его методология используется как в фундаментальных исследованиях, так и в разработке химических производств. 
Подходы, разработанные Эртлом, базируются не только на результатах, полученных им при изучении процесса Боша-Габера, используемого при фиксации атмосферного азота. 
 Эртл также изучал процесс окисления моноксида углерода на поверхности платины, реакции, использующейся для каталитической очистки автомобильных выхлопов[8].

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Заключение

 

  
 Химия оказалась  в центре важных и сложных физических процессов. Химические реакции происходят не только в окружающем нас мире, но и в тканях, клетках, сосудах  человеческого тела. Ученые XX века обнаружили, что именно химия помогает человеку различать запахи и цвета, позволяет быстро откликаться на едва уловимые перемены, происходящие в Природе. Зрительный пигмент родопсин улавливает световые лучи, и мы видим многообразие красок вокруг. Пахучие травы и растения рассылают во все стороны летучие органические молекулы, попадающие на чувствительные центры в органах обоняния живых существ, передавая тончайшие запахи Природы. В ответ на любое внешнее раздражение мозг человека посылает по нервным волокнам сигнал тревоги или радости, действия или успокоения. В организме человека нервные волокна, руководящие нашим движением, и мышц ы, осуществляющие его, разделены зазором шириной не более 50 нанометров. Это расстояние в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса. Окончания нервных волокон выделяют органическое вещество — ацетилхолин, который передает химический сигнал мышцам любого органа, совершая прыжок через пространство, отделяющее волокна от мышц.  
Бурные химические процессы протекают внутри далеких звезд и в термоядерных реакторах, созданных учеными. Непрерывно идет химическое взаимодействие атомов и молекул в растениях и в недрах Земли, на поверхности водных просторов и в толще горных хребтов. Природа многое доверила химии и не ошиблась: химия оказалась ее верным союзником и трудолюбивым помощником.  
 Не может существовать и развиваться без химии ни одна из областей современных естественных наук.  
 Впереди у химии — и радости свершений, и трудности преодолений. Химия к ним готова. В этот далекий, интересный поход она отправляется вместе с лучшим другом — неуемной, беспокойной, ищущей человеческой мыслью[9].

 
 

Список литературы

1. http://www.nobel.org.ru/index.php

2.Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992., С479

3. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет". Химия Том 1. М.:2006 ИД "Физматлит". 534с

4. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет" Химия Том 2. М.:2006 ИД "Физматлит".. 563c

5. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет" Химия Том 3. . М.:2006 ИД "Физматлит". 508с

6. О.В. Еремеева "Нобелевские лекции - 100 лет" Химия Том 5. . М.:2006 ИД "Физматлит". С3-44

7. Андреев А.Ф.// Природа. М.: 1997. Вып. №1. C96-100

8. Андреев А.Ф.// Природа. М.: 2009. Вып. №1. C28-30