НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1996 г. / ХИМИЯ / РОБЪРТ КЪРЛ

Робърт Кърл (Robert Curl)

23 август 1933 г. - 3 юли 2022 г.

Химия (заедно с Харолд Крото и Ричард Смоли)

(За откриването на фулерените)

Кратък профил

♦ Име: Робърт Флой Кърл-младши (Robert Floyd Curl Jr.)

♦ Роден: 23 август 1933 г., Алис, Тексас, САЩ

♦ Починал: 3 юли 2022 г., Хюстън, Тексас, САЩ

♦ Област: физикохимия, спектроскопия, молекулярна структура

♦ Институции: Rice University (дългогодишен професор), работил и сътрудничил с University of California, Berkeley, и др.

♦ Нобелова награда по химия (1996 г.): Заедно с Харолд Крото и Ричард Смоли „за откриването на фулерените“ — нов клас въглеродни молекули с куха клетъчна структура.

Ранни години и образование

♦ Израства в Тексас; още като юноша проявява интерес към химията, експериментирайки в домашни условия.

♦ Получава степента бакалавър по химия в Rice Institute (днес Rice University) през 1954 г.

♦ Работи върху докторска теза в University of California, Berkeley (1960) под ръководството на Кенет Прюит, в областта на спектроскопията и молекулната структура.

♦ След кратка следдокторска специализация в Harvard се завръща в Rice като млад преподавател и остава там през цялата си кариера.

Научен контекст преди фулерените

♦ Кърл е специалист по високоточна лазерна и микровълнова спектроскопия.

♦ Работи върху определяне на геометриите и ротационните константи на малките молекули, както и върху реакционната динамика в газова фаза.

♦ Това натрупва уникален инструментариум и методология, които по-късно се оказват решителни за идентификацията на новите форми на въглерода.

Откриването на фулерените (1985 г. → Нобелова награда 1996 г.)

Какво са фулерените

♦ Фулерените са алотропи на въглерода, изградени от sp²-хибридизирани атоми, образуващи затворени кухи структури от пет- и шестоъгълници.

♦ Най-известният е C₆₀ — „бакминстърфулерен“, приличащ на футболна топка (икосаедрична симетрия I_h).

Експериментът

♦ През септември 1985 г. екипът на Rice, ръководен от Кърл и Ричард Смоли, посреща британския спектроскопист Харолд Крото.

♦ Учените използват разработения в лабораторията на Смоли лазерен аблационен източник: мощни лазерни импулси изпаряват графит; въглеродната пара се охлажда бързо в струя от хелий.

♦ Кърл и екипът прилагат масспектрометрия и спектроскопски анализ. Наблюдава се изключително стабилен пик при маса, съответстваща на C₆₀, както на C₇₀ и други „магически“ клъстери.

♦ Извод: съществуват стабилни сферични въглеродни клетки; предложената геометрия за C₆₀ представлява сфера, изградена от 12 петоъгълника и 20 шестоъгълника (като геодезичен купол).

Ролята на Кърл

♦ Решаваща в дизайна на експеримента, анализа на спектрите и интерпретацията на стабилността на C₆₀​.

♦ Неговият опит в спектроскопията помага да се потвърди, че наблюдаваният сигнал не е артефакт, а термодинамично и кинетично стабилна молекула.

Пътят до признанието

♦ Първите проби от чист C₆₀ в макроскопични количества са изолирани няколко години по-късно (1990 г.) от Кречмер и Хъфман, което отваря лавина от изследвания.

♦ През 1996 г. Кърл, Крото и Смоли получават Нобелова награда за химия.

Научен принос и наследство

Спектроскопия и методологии

♦ Пионерски работи в лазерно-индуцираната химия и високорезолюционната спектроскопия на кратко живеещите частици.

♦ Разработки за измерване на молекулните константи и енергетиката на преходните видове.

Фулеренна и въглеродна наука

♦ Отварят се нови направления: функционализирани фулеренови деривати, проводими и свръхпроводими соли, фотофизика, химия на клъстерите.

♦ Фулерениите стават предшественици по дух за интереса към наноматериалите като въглеродните нанотръби и графени.

Образование и влияние

♦ Десетилетия преподаване в Rice; известен със спокоен стил, прецизност и достъпност за студентите.

♦ Насърчава интердисциплинарните колаборации между химията, физиката и инженерните науки.

Награди и отличия (подбор)

♦ Нобелова награда по химия (1996 г.)

♦ Награда на Американското физическо дружество за открития в химичната физика (APS)

♦ Членства и почетни степени от множество академии и университети

♦ Множество лекционни медали и награди за преподаване от Rice University

Въздействие и приложения на фулерените

♦ Материали: органична електроника, фотоелементи, органични фотопроводници.

♦ Медицина: изследвания на антивирусни и антиоксидантни свойства; системи за доставка на лекарства (все още основно в лабораторен стадий).

♦ Катализа и енергия: катализатори, съхранение на водорода, батерийни материали.

♦ Фундаментална наука: модели за делокализирани електронни системи, нови кристални фази, свръхпроводимост при алкално-метално интеркалирани фулерени.

Човекът зад науката

♦ Описват го като тих, аналитичен и колегиален; цени ясната експериментална логика.

♦ Често подчертавал ролята на екипната работа и инструменталните иновации в големите открития.

Подбрани публикации за ориентация

♦ Kroto, Heath, O’Brien, Curl, Smalley (1985): “C₆₀: Buckminsterfullerene” — „Nature“.

♦ Kroto, Curl, Smalley - обзорни статии в края на 80-те/ и началото на 90-те за химията на въглеродните клъстери.

♦ По-късни обзори върху спектроскопските методи на клъстерите и фулерените.

Защо откритието е важно

♦ Показа, че въглеродът е не само графит и диамант, а цял „зоопарк“ от стабилни форми.

♦ Демонстрира силата на комбинирането на нови инструменти (лазерна аблация, струен разряд, масспектрометрия) с интердисциплинарното мислене.

♦ Задава основите на нанонауката през 90-те години, предхождайки бумa на нанотръбите и графена.