НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1986 г. / ХИМИЯ / ЛИ ЮАН ЦЪ

Ли Юан Цъ (李遠哲)

19 ноември 1936 г.

Нобелова награда за химия (заедно с Дъдли Хършбак и Джон Полани)

(За приноса, свързан с динамиката на елементарните химични процеси“)

Китайско-американският химик Ли Юан Цъ е роден в Синчу, Тайван. Син е на художника и учител по рисуване Ли Цзеван и на началната учителка Пей Цзай. Предците на родителите му се местят в Тайван от континенталния Китай през XVI век. По време на Втората световна война, когато японците окупират Тайван, Ли трябва да прекъсне училището си, защото цялото население на Синчу отива в планините: съюзническите самолети бомбардират града всеки ден. След войната Ли завършва начално и през 1955 г. средно училище, където не само се учи добре, но и свири в духовия оркестър. Като един от най-добрите завършили средно образование в Синчу, той е приет в Тайванския държавен университет без приемен изпит.

Както по-късно Ли си спомня, изборът на бъдещата му професия до голяма степен се определя от запознаването му с биографията на Мария Кюри: „Прекрасният живот на тази невероятна жена, нейната отдаденост на науката, нейната самоотверженост, нейният идеализъм най-накрая ме доведоха до решението да стана учен.“ Към края на първата година от обучението си Ли вече знае, че ще стане химик. Липсата на средства и оборудване в университета се компенсира от атмосферата на свобода и творчество, царяща в него. Преподавателите са отдадени на работата си, а студентите са обединени от духа на студентското братство. През 1959 г. Ли става бакалавър по естествени науки. Тази степен му е присъдена за работата му върху изследване за разделянето на елементите стронций и барий чрез електрофореза върху хартия - насочено движение на частици, намиращи се в течна или газообразна фаза, под въздействието на външно електрическо поле.

След като завършва Тайванския държавен университет, Ли остава там като аспирант и през 1961 г. получава магистърска степен за изследване на естествените радиоизотопи в хокуталита - минерал, открит в седиментните скали на горещите извори. Работейки като научен сътрудник с Ч. Х. Вонг, той използва рентгеновата кристалография, за да установи молекулярната структура на органолантанидните съединения на трициклопентадиенилсмария.

През 1962 г. Ли постъпва в Калифорнийския университет в Бъркли, за да продължи аспирантския си курс. Смята се, че работи при Дъдли Р. Хършбак, но Ли предпочита да прави изследвания под ръководството на Брус Х. Мейхан. У Ли, който проучва процесите на хемионизация, включващи електронно възбудени алкални молекули, се появява особен интерес към йонно-молекулярните реакции и динамиката на молекулярното разсейване. През 1965 г. ученият получава докторска степен и остава в лабораторията на Мейхан като сътрудник още година и половина, подобрявайки уменията си в проектирането и конструирането на мощен и сложен апарат за измерване на разсейването на атомите и молекулите. Той успява да получи забележително ясна и пълна карта на разпределението на продуктите от реакцията между положително заредени азотни йони и неутрални водородни молекули.

Междувременно Хършбак се премества през 1963 г. в Харвардския университет и провежда успешни експерименти върху динамиката на реакциите между неутрални атоми и молекули, използвайки кръстосани молекулярни снопчета. Тъй като по това време този метод зависи от инструмент, наречен детектор на повърхностната йонизация, той е ограничен до изследването на системи, съдържащи алкални молекули. Ли се присъединява към групата Хършбак през 1967 г. и се заема с проектирането на нов, изключително сложен апарат, позволяващ разширяване на обхвата на изследването на разсейването. В работата си той е подпомогнат много от предишния си опит при създаването на устройство за измерване на йонно-молекулярното разсейване. Вдъхновен от подкрепата на Хършбак, Ли успява да преодолее много технически трудности благодарение на оригиналните си творчески иновации. Това е особено вярно за неговото подобряване на метода за изпомпване и използването на три етапа за изпомпване при създаването на на въртящ се свръхвисоковакуумен детектор. Този детектор е масспектрометър, който използва магнитни и електрически полета, за да проследи движението на различните йони в различни посоки и по този начин да ги раздели и идентифицира. Устройството е създадено за 10 месеца и с негова помощ ученият успява да осъществи първото си изследване на обменна реакция между халогенни атоми (хлор и бром). Премахнато е ограничаването на обектите на анализ с алкали. Новото устройство е първият наистина успешен универсален апарат за получаване на кръстосани молекулярни снопове. Няколко пъти по-чувствителен от своите предшественици, той модернизира радикално изследването на динамиката на реакцията с помощта на кръстосани молекулярни снопове и става абсолютно необходим за химичните изследвания.

От XIX век, още преди Хършбак и Ли да постигнат успех в провеждането на опити с пресичащи се молекулярни кнопове, разбирането на механизма на химичните реакции върви много бавно. Лансираната в началото на XX век квантовата теория позволява на учените да си изяснят атомната и молекулярната структура, както и да намерят обяснения за много наблюдавани особености на химичното „поведение“. Но много неща остават все още неразбрани и дейността на химиците все още се ограничава главно с това, че те смесват вещества при различни условия и броят продуктите от реакцията. Теоретичните модели са предимно статични. Струпванията на взаимодействащи молекули се разглеждат като малки топчета, заемащи един и същ обем, удрящи се едно в друго и от време на време сливащи се, в резултат от което се появяват нови образувания. Информацията има предимно статистичен характер: наличните сведения се отнасят за средни стойности, а не за конкретни случаи. При използването на метода на пресичане на молекулярните снопове, потоци от молекули от различни видове са насочени към областта на пресичане, където протича реакцията. Благодарение на оригиналните детектори експериментаторите вече могат да анализират скоростта, посоката и енергията на продуктите от реакцията, въз основа на което са направени изводи относно механизмите на реакцията и динамиката на сблъсъците между отделните молекули. Този метод осигури уникално, недостижимо преди, дълбоко и подробно разбиране на същността на процеса, например ролята на ъгловия момент в реакциите и разпределението на освободената по химичен път енергия между скоростта на полета и вътрешните колебания на продуктите на реакцията.

През 1968 г. Ли става асистент по химия в Чикагския университет, през 1971 г. - адюнкт-професор, а през 1973 г. - професор. През 1974 г. ученият се завръща в Калифорнийския университет като професор по химия и ръководител на изследванията в лабораторията „Лорънс“ в Бъркли. Ръководената от Ли лаборатория бързо става известна с напълно необикновената си работа в областта на физичната химия и химичната физика. Осъщественото от Ли изследване на реакциите между кислорода и такива големи въглеводородни молекули като молекулите на бензена и толуена поставя основата за по-нататъшна работа в областта на химията на горенето. Творческото въображение на Ли му подсказа как да комбинира химията на молекулярните снопове с лазерната технология, за да реши много химични проблеми, като тези, свързани с механизма на тройната дисоциация на глиоксала.

През 1963 г. Ли се жени за Бърнис Чинли Ву, с която се познава от училище. Семейството има двама синове и една дъщеря. През 1974 г. Ли получава американско гражданство. Той е известен като скромен и дълбоко отдаден на науката човек. Духът на творчество, царящ в неговата лаборатория, привлича там много млади талантливи учени от цял свят.

Освен с Нобелова награда Ли е удостоен с много други награди и премии. Сред тях са паметната награда за физика Ърнест Орландо Лорънс на Управлението за енергийни изследвания и разработки на САЩ (1981 г.), наградата Питър Дебай за физична химия (1986 г.) на Американското химично дружество и националния медал „За научни постижения“ на Националния научен фонд (1986 г.). Ученият е почетен доктор на университета „Ватерло“ в Канада.

Превод от руски: Павел Б. Николов