Календарь
Календарь
Недельная глава:
Ноах
Технологии 08 Октября 2015, 15:58

Нобелевские лауреаты украинского происхождения: химия

время Время прочтения: 9 мин.
Нобелевские лауреаты украинского происхождения: химия

В 2015 году Нобелевскую премию по химии разделили выходцы из Швеции, США и Турции Томас Линдаль, Пол Модрич и Азиз Санкар за исследование механизмов репарации (восстановления) ДНК. Их работа дала новые знания о функциях живых клеток и в перспективе поможет изобрести новые методы борьбы с раком.

Еврейская община Украины дала миру немало талантливых людей. Мы уже писали о нобелевских лауреатах по медицине и физике, а сегодня расскажем о Герберте Брауне, Роалде Хоффмане и Дане Шехтмане.

Герберт Браун

Нобелевская премия по химии (1979)

picture

Герберт Чарльз Браун родился 22 мая 1912 года в Лондоне и был единственным сыном из пяти детей Перл Горинштейн и Чарльза Броварника – уроженцев Житомира, которые, как и многие евреи, перебрались в Великобританию на волне эмиграции в 1908 году. Вскоре после этого отец перевез всю семью в Чикаго к своим родителям, где фамилия Броварников подверглась англизации.

Будущий ученый посещал начальную школу Haven School в «черном» квартале Чикаго и делал большие успехи. Он легко осваивал обязательную программу и несколько раз даже перепрыгивал через класс, благодаря чему выпустился уже в 12 лет. Вскоре после поступления Брауна в старшие классы школы Энглвуд скончался его отец – столяр и владелец небольшого магазина техники. Ему пришлось прервать образование и встать за прилавок, однако вскоре семья поняла, что парня больше увлекает чтение книг, чем бизнес, поэтому Герберт вернулся в школу, где закончил получать среднее образование.

Началась Великая депрессия, семья Браунов продала магазин, Герберт не мог найти постоянную работу и решил поступить в колледж Crane Junior на химическую специальность. Однако уже после первого семестра учебное заведение закрылось из-за отсутствия финансирования. Проведя пару лет в вечерней школе при институте Льюиса, Браун перевелся в колледж Wright Junior и в 1935 году стал его первым выпускником. Одноклассницей ученого была его будущая супруга Сара Бэйлин, которая в пожеланиях для выпускного альбома предсказала, что однажды он получит Нобелевскую премию.

Вместе они поступили в Чикагский университет, где Браун всего за три четверти получил диплом бакалавра. Он не планировал продолжать академическую карьеру, но один из преподавателей, известный химик-органик Юлий Штиглиц, уговорил ученого отложить матримониальные планы и написать дипломную работу. На выпускной Сара подарила Герберту книгу Альфреда Стока «Гидриды бора и кремния», которая определила его дальнейшую судьбу.
В 1939 году Браун все еще не мог найти работу, поэтому принял предложение Херманна Ирвинга Шлезингера стать научным сотрудником в Чикагском университете – так началась его академическая карьера. Поначалу исследования ученого касались физической, органической и неорганической химии, и он вел студентов всех трех специальностей, однако позднее сделал выбор в пользу органической химии.

Работая в Чикагском университете, Браун изучал реакции диборана (В2Н6) с альдегидами, кетонами, эфирами, хлоридами и кислотами. В 1956 году, будучи профессором неорганической химии в Университете Пердью, Браун обнаружил, что ненасыщенные органические молекулы могут быть преобразованы в органобораны с помощью реакций гидроборирования, при которых бор и водород образуют кратные связи. Например, реакция простых алкенов с дибораном (В2Н6) дает триалкилбораны. Эти соединения можно окислить с образованием спиртов. Аналогично гидроборирование алкинов дает винилобораны, которые можно преобразовать в несколько классов соединений, в том числе альдегиды, кетоны и алкены. Тем не менее, открытие Брауна в то время не вызвало интереса, поскольку диборан был слишком дефицитным, чтобы использовать его в качестве синтетического реагента. Кроме того, ученый открыл способ получения борогидрида натрия (NaBH4). Во время Второй мировой войны это соединение использовалось для получения водорода для аэростатов, а в настоящее время его применяют в некоторых топливных элементах.

Благодаря своим исследованиям Браун в 1979 году стал лауреатом Нобелевской премии по химии за вклад в превращение бор- и фосфорсодержащих соединений в важные реагенты для органического синтеза. 

Роалд Хоффман

Нобелевская премия по химии (1981)

picture

Роалд Хоффман родился 18 июля 1937 года в городе Золочев Львовской области современной Украины в семье школьной учительницы Клары Розен и выпускника Львовского политехнического института Гилеля Сафрана.

В 1941 году началось массовое уничтожение польского еврейства, и семья Хоффмана попала сперва в гетто, а затем в трудовой лагерь. В начале 1943 года отцу удалось тайно вывести будущего ученого и его мать из лагеря, и оставшуюся часть войны они провели в соседнем украинском селе Унив, где их прятал на чердаке школы учитель Николай Дзюк. Гилель Сафран остался в лагере и организовал неудачную попытку мятежа, за которую был убит нацистами и их пособниками в июне 1943 года. Большую часть их семьи постигла та же участь.

После освобождения Золочева Красной Армией в июне 1944 года Хоффман и его мать перебрались в Перемышль, а затем в Краков, где мальчик пошел в школу. В 1946 году семья эмигрировала из Польши в Чехословакию, затем скиталась по лагерям для перемещенных лиц в Австрии и Германии, пока в 1949 году не оказалась в США.

К 12 годам Хоффман владел пятью языками, и шестой, английский, выучил довольно быстро. Он окончил элитную среднюю школу Стюверсант в Нью-Йорке и поступил на подготовительные медицинские курсы при Колумбийском колледже. В 1958 году ученый начал свою дипломную работу в Гарварде, а в следующем году получил стипендию от кафедры квантовой химии в Уппсале на учебу в летней школе на острове Лидинго, где познакомился со своей будущей супругой. Вместе они провели год в Советском Союзе по недавно открытой программе обмена аспирантами между СССР и США.

В то время компьютеры только начинали входить в жизнь людей, и Хоффман воспользовался ими, чтобы модифицировать метод Хюккеля, который применяется для анализа структуры молекулярных орбиталей. Ученый использовал его в работе с гидридами бора и полиэдрическими молекулами и обнаружил, что он позволяет приблизительно рассчитать барьер внутреннего вращения в этане. Так родился интерес Хоффмана к прикладной теории органической химии.

В 1962 году он защитил докторскую диссертацию и последующие несколько лет работал в Гарвардском университете ассистентом лауреата Нобелевской премии по химии Роберта Вудворда, вместе с которым сформулировал Правило Вудворда — Хофмана, описывающее принцип сохранения орбитальной симметрии в синхронных реакциях. Позднее ученый из Японии Кэнъити Фукуи интерпретировал результаты, объясняемые правилом Вудворда — Хоффмана, с помощью приближения теории граничных орбиталей. За эту работу он вместе с Роалдом Хофманом получил Нобелевскую премию по химии «за разработку теории протекания химических реакций». Вудворд, который мог бы получить за это исследование вторую награду Нобелевского комитета, скончался двумя годами ранее, в 1979 году.

Дан Шехтман

Нобелевская премия по химии (2011)

picture

Дан Шехтман родился 24 января 1941 года в Тель-Авиве. Его дед по материнской линии Зеэв Ашур, уроженец Белой Церкви, покинул Украину в 1906 году и стал одним из первопоселенцев в Израиле. Он был ведущим идеологом социализма и другом первого премьер-министра Давида Бен-Гуриона. Его отец, Ицхак Шехтман, работал печатником в типографии, и будущий ученый ежедневно читал по одной книге. В детстве он мечтал стать инженером, как герой романа «Таинственный остров» Жюля Верна, который превратил пустынный остров в пышный сад.

Следуя за мечтой, Шехтман поступил в Израильский технологический институт в Хайфе на факультет машиностроения. Окончив его в 1966 году, он не смог найти работу, и решил продолжить учебу на магистратуре. Сразу после выпуска ему предложили должность главного инженера на предприятии оборонной промышленности, но было поздно – Шехтман уже влюбился в науку и пошел в докторантуру. Во время учебы он пришел в восторг от электронного микроскопа и усовершенствовал методы его использования. Именно с помощью электронного микроскопа в 1982 году Дан Шехтман провел эксперимент по дифракции электронов на быстроохлажденном сплаве алюминия с переходными металлами и впервые заметил точечную симметрию икосаэдра, обладающую осью симметрии пятого порядка, невозможной в трехмерной периодической решетке.

Это открытие сделало его одним из самых непопулярных ученых в кристаллографии. Он стал жертвой консервативности науки, которая отвергает идеи, отличающиеся от основного направления исследований. Шехтман столкнулся с неверием, насмешками и оскорблениями от коллег из Национального бюро стандартов США, где израильский ученый работал во время отпуска в Технионе. Его научная карьера подверглась серьезным испытаниям, когда Лайнус Полинг, светило науки и дважды лауреат Нобелевской премии, назвал его «квази-ученым», а его идеи – глупостями.

Основы науки о структуре, возникновении и свойствах кристаллов были заложены в 1611 году немецким астрономом и математиком Иоганном Кеплером в трактате «О шестиугольных снежинках». Кристаллография допускает лишь 32 точечные группы симметрии, поскольку в кристаллах возможны оси симметрии только 1, 2, 3, 4 и 6 порядков. Однако квазикристаллы обладают дальним порядком в расположении молекул и точечной симметрией пяти-, десяти-, восьми- и двенадцатиугольника, чем опровергают известные «законы природы».

В первые несколько лет открытие Шехтмана не находило поддержки в научном сообществе. Признание пришло из Франции и Индии. Ученые начали успешно повторять эксперимент израильского коллеги и подняли волну активности в кристаллографии, математике, физике, химии и материаловедении, а в 1986 году состоялась первая международная конференция по квазикристаллам.

Сейчас квазикристаллы производят в лабораториях для промышленного использования. Существуют патенты на их применение в хирургических иглах, лезвиях и покрытии кухонной посуды. Открытие Шехтмана использовали для анализа средневековых образцов исламского геометрического орнамента гирих, найденного во дворце Альгамбра в Испании и в мечети имама Дарб-и в Иране.

В 2011 году Шехтман стал десятым лауреатом Нобелевской премии из Израиля и четвертым гражданином Еврейского государства, который получил эту престижную награду в области химии. Он считает, что большая наука притягивает евреев из-за огромного уважения этого народа к обучению, а также потому, что евреи отличаются свободомыслием и не боятся спорить и высказывать свое мнение.