尼尔·威瑟斯向最近去世的巴克敏斯特富勒烯的共同发现者哈里·克罗托致敬

哈里·克罗托于2016年4月30日星期六去世,他已经做好了发现C60碳的球形分子同素异形体,这是他长期而成功的科学生涯的主要遗产。除了他对光谱学、天体化学和不寻常的碳化合物的科学兴趣外,他对艺术和设计也有浓厚的兴趣。他看到过巴克明斯特·富勒的测地线圆顶1967年蒙特利尔世博会在加拿大做博士后的时候,他差点就写信给这位有远见的建筑师,想在毕业前找一份工作苏塞克斯大学给了他一个学术职位。

在赢得了诺贝尔奖1996年,克罗托被封为爵士,成为了典型的“诺贝尔奖得主”。他致力于激励下一代科学家,并为当前的科学家保留好奇心驱动的研究。

这些主题——灵感、好奇心、广泛的兴趣和传播科学bug的福音式热情——概括了哈里·克罗托。在2015年,manbetx手机客户端3.0在为期两天的会议上跟他谈过30年的富勒烯

2015年7月,我们采访了哈里·克罗托(Harry Kroto),讲述了他的科学研究方法、巴克敏斯特富勒烯的发现以及他获得诺贝尔奖的经历。哈里·克罗托于2016年4月30日去世,他是1985年C60的共同发现者之一,并获得了1996年的诺贝尔化学奖。他以向公众,特别是儿童传播他对科学的热爱而闻名,他设立了维加信托基金和GEOSET,以影响和激励全球观众。

柏林到博尔顿

随着欧洲面临另一场难民危机,我们有必要记住,克罗托的父母是作为纳粹德国的难民来到英国的。克罗托的父亲当时姓克罗托什纳(Krotoschiner),被当作敌国侨民拘留在马恩岛(Isle of Man)。战后,他建立了一家气球制造和印刷工厂,这次是在博尔顿,而不是柏林。年轻的哈里在学校假期都在工厂里度过,从混合染料到修理机器,他什么都做。回顾过去他的诺贝尔自传他认为这是“一个培养研究科学家解决问题技能的绝佳训练场”。

在学校,克罗托并不是最好的。但是在在博尔顿学校读六年级,他受到了化学老师的启发,哈里希尼他后来以拉夫堡大学(Loughborough University)教授的身份重返学术界。在希尼的推荐下,克罗托申请了谢菲尔德大学攻读化学学位

最能给我智力满足的工作不是C60-虽然这是一个很好的实验

大学期间,克罗托不仅获得了一流的学位,后来又获得了博士学位,他还经常打网球,并在一份学生杂志担任艺术编辑,对艺术和设计充满了日益增长的热情。尽管他对有机化学很感兴趣,但他还是追随自己对量子力学和光谱学的迷恋,攻读了自由基光谱学的博士学位。

这导致了他两年的博士后工作加拿大国家研究委员会他将其描述为“光谱学的麦加”。克罗托很享受所提供的科学自由,但他也意识到,与他那些受过物理学训练的同事相比,他的正式量子理论训练略显不足。然而,这给了他一个暗示,他的化学知识可能在这个领域有用。

有了这段经历,再加上在贝尔实验室工作了一年,克罗托回到了英国。即使在那时,克罗托仍然考虑着进入设计领域的可能性,他在巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)那里寻求一个职位——虽然是城市子结构设计,而不是测地圆顶。但还没等他给富勒写信,苏塞克斯大学的博士后职位就来了。克罗托接受了,这个职位很快就变成了永久讲师。

富勒烯的根

克罗托在20世纪70年代追随他的好奇心,研究气相自由基,并在碳和其他主要基团元素(硫、磷和硅)之间制造双键化合物。“最能给我智力上的满足的工作不是C60克罗托说:“虽然这是一个很好的实验,但这是一个偶然的发现。manbetx手机客户端3.0在2015年。“我最喜欢研究如何制造碳磷分子。人们认为你做不到。”Species with carbon–sulfur and boron–sulfur double bonds followed, but the silicon analogues proved elusive – which was to be a crucial catalyst to the discovery of C60

在20世纪70年代,克罗托在苏塞克斯大学的同事大卫·沃尔顿(David Walton)正在制作碳原子的线性链,即多炔(polyynes),它具有交替的三键和单键。克罗托的团队随后在苏塞克斯的新型微波光谱仪上对它们进行了研究。大约在同一时期,外来分子物种,包括HC3.N, HC5N等,被射电天文学在太空中识别出来。有些甚至连地球上的化学家都不知道。似乎长链碳化合物在太空中被发现的速度,就像苏塞克斯大学的研究小组在实验室中制造和研究它们一样快。

1985年,克罗托回访鲍勃旋度在美国休斯顿莱斯大学,当Curl告诉他,他的同事里克·斯莫利最近的研究表明SiC2是三角形的。这种意想不到的几何结构有助于解释为什么克罗托在十年前制造碳硅双键时遇到了这么大的困难。克罗托和科尔参观了斯莫利的实验室,因此诞生了获得诺贝尔奖的合作。

克罗托意识到斯莫利的簇束装置可以用来模拟产生碳的冷红巨星的外壳条件,于是他提议尝试制造碳链。克罗托和库尔还希望这个实验能找到天文学上神秘的弥漫星际带的答案。这些光谱异常已经困扰了天文学家几十年——在恒星之间的空间区域中发现的紫外线、可见光和红外波长的吸收带,与任何已知的离子或分子对应。最近有人提出碳链可能是罪魁祸首。

©伤风

克罗托在蒙特利尔世博会上看到了巴克明斯特·富勒的测地圆顶,当时他还是博士后

接下来发生的事情是众所周知的。他们与学生吉姆·希思、刘源和肖恩·奥布莱恩一起,很快证实了簇束环境可以产生他们一直希望看到的C5-C9碳链。然而,他们对质谱中对应于有60个碳原子的物种的强烈信号感到困惑。

他们开始思考一个由60个碳原子组成的稳定簇可能是什么结构,在脑海中把一张碳鸡肉丝折叠成奇怪的形状。克罗托的思绪又回到了蒙特利尔世博会。他说:“这让我想起了巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)的圆顶,我说我们应该把这本书出版,里克照做了。”经过一两天的推测和模型制作,团队确定了现在著名的结构。

批评性的接受

当他们写论文描述他们的碳足球时,标题的关键问题出现了。’我记得我建议“C”60:巴克敏斯特富勒烯”,我想这会让人们想“这是什么鬼东西?克罗托说。事实证明它是正确的,但它也被证明是好的,因为它吸引了其他人。”

该领域的三个主要研究小组发表了六篇论文,他们说我们错了

这篇论文提交给自然两天后,他们的投机结构已经确定。“我想如果它去了科学克罗托说:“如果是裁判的话,他们会拒绝的。”但它消失了自然他们都是很好的裁判报告:“我不知道这篇论文有什么,但这是一篇很好的论文。很多人会对这个猜想感兴趣。”他回忆道。

克罗托和莱斯大学的团队不知道的是,他们差点错过了第一个发现的机会。美国新泽西州埃克森美孚公司的安迪·卡尔多(Andy Kaldor)领导的一个研究小组在大约两年前也看到了非常相似的结果,但当时他们没有意识到其中的意义。另外两个小组也做了这个实验。我不认为(这项发现)在我们死后还能维持六个月。有人会这么做的,”克罗托说。那么,为什么赖斯-苏塞克斯大学的研究小组最先到达那里呢?“对我来说,线索是巴克敏斯特·富勒的穹顶,那是通过图形,而不是科学。”

有许多人批评这个看似不可思议的结构,包括卡尔多,克罗托称最初观察到C60他的“沙漠五年”。克罗托回忆说:“该领域的三个主要研究小组发表了六篇论文,说我们错了。”所以生产C的竞赛开始了60可以装在瓶子里拿在手里,或者至少可以用更传统的表征方法来研究。我完全相信我们是对的,总有一天我们会做到的。

物理vs化学

霍夫曼不他是美国亚利桑那大学的物理学家,也一直在研究碳作为了解星际化合物的途径,并阅读了C60自然.兴奋过后,每个人都想把它拿在手里。斯莫利说:“我只是想看看。”霍夫曼回忆道。处理沃尔夫冈Kratschmer在德国海德堡的马克斯·普朗克核物理研究所,霍夫曼用碳棒电弧放电产生烟灰,红外光谱显示他的样品中含有适量的C60.因此,苏塞克斯的化学家与亚利桑那州和德国的物理学家展开了正面交锋。

C60已经被大量合成了——更糟糕的是,是由物理学家合成的!

在苏塞克斯乔纳森兔子负责合成C60他最初加入克罗托的团队是为了研究天体化学。“我对C一无所知60当我到的时候。这个想法是得到碳棒并使它们蒸发。我们做了实验,得到了富勒烯烟灰。10%的烟灰是C60他回忆说,我们能够把它提取出来。但是克罗托和兔子终于有了C60在瓶子里迅速溶解在他们面前。他们收到霍夫曼的论文复习自然就在几天后。

“这使哈利陷入绝望!””says Huffman, who had eventually drafted in the help of some chemists, and at their suggestion found C60可溶于苯,这给了他们大家都想要的生产方法。“我第一次见到哈里王子是大约一个月后在波士顿。他说:“哦,天哪,就是你让我的生活变得痛苦!霍夫曼说。

但克罗托对Krätschmer和霍夫曼的工作非常慷慨。我认为他们的猜想是,他们一直在看的东西可能是C60,然后追踪红外波段,然后提取它,我认为这是20世纪化学中最好的,最辉煌的作品之一。真的。”Kroto, Hare and colleagues were still able to publish the final piece of the C60竖锯,单线13C核磁共振谱,证明了C60是一个完美的球体,每个碳原子对称相等。但是Huffman和他的同事们在这一点上也几乎击败了他们——仅仅是该杂志对数字数量的限制阻止了亚利桑那团队发表核磁共振谱。霍夫曼说:“我很高兴哈里和他的团队能够做到这一点。”“因为从一开始,这就是他最大的愿望——这是他们找到巴克敏斯特富勒烯这种疯狂而美丽结构的关键。”

淘金热

©苏塞克斯大学

现在有了一种可以大量合成C60的方法,世界各地的化学家都抓住了利用它的机会。其中之一是弗雷德Wudl他是美国加州大学圣巴巴拉分校的物理有机化学家。“C60已经被大量合成了——更糟糕的是,这是物理学家做的!”他开玩笑说。在有机电子学领域工作,C60是天赐良机。“它给了我们一个3D pi系统,这是我们一直在寻找的东西,可以扩展有机固体状态。那个时代是如此令人兴奋,你可以发表任何你想发表的东西——甚至在科学自然.人们对球形碳的热情高涨。像Wudl这样的化学家很快就开始使用C60。“这显然是一个范式的转变——我们对有机太阳能电池的能量转换效率的立即飞跃负责。”我们制作了一款比当时的产品好上100到1000倍的产品。”

现在C60在教科书中被固定为碳的第三个同素异体,并被应用于从超导体到太阳能电池的所有事物,关于诺贝尔奖的猜测越来越多。克罗托说,我知道它可能是一个竞争者,但它是1%、5%、20%还是50%,我不知道。“当然,六年后,也就是1996年,我们获得了大奖。”The Nobel committee’s limit of only three winners meant Huffman and Krätschmer missed out. ‘I really wish they could have shared the prize. They deserve a share of it,’ he said.

然而,霍夫曼对这一遗漏持乐观态度。“在科学领域的这种竞争中,通常会有很痛苦的后果。但最让我自豪的是我们以朋友的身份走了出来。我真的很珍惜这一点。”

接触

在获得诺贝尔奖后,克罗托利用知名度的提高为科学和科学家发声,并激励年轻人感受科学。“我对一些事情有强烈的感受,我认为科学对我来说——一种被实验证明是正确的方式——比人们相信的东西更重要。”

©博尔顿学校

克罗托很清楚,他认为这是他作为诺贝尔奖得主的责任。“赢了很好,但有什么意义呢?”我有办法和年轻人谈论我认为重要的事情,这就是我做宣传的原因。”

他的工作的其中一个例子是由戴安娜·雷奇,化学家和受托人催化剂科学和发现中心在英国的Widnes。“2014年,他和100个孩子一起参加了巴基球活动,其中许多孩子来自一所特殊措施学校的贫困家庭。那些深受哈利启发的孩子们在皇家sc的资助下参加了一个课后科学与工程俱乐部,有些孩子的父母甚至来了!她在2015年的那次会议上回忆说,对他的时间要求很高。“我们必须提前两年为他预约。值得一提的是他的妻子玛格丽特,因为当他外出旅行时,一切都由她管理。他们从谢菲尔德来到我们这里,然后开车去苏塞克斯,然后飞往莫斯科待三天。他喜欢向孩子们传授科学知识。”

黑尔最终在克罗托的团队里待了10年,这让克罗托很好地了解了自己的动力。“哈利是化学、光谱学和天文学的结合体,他对这些都很感兴趣。他喜欢解谜,当有人感兴趣并能展示给你看的时候,一切都很有趣。和克罗托一样,黑尔现在是一名热情的科学传播者,在BBC的六部电视剧中出现过粗糙的科学

除了亲自出现在会议和活动之外,克罗托还建立了维加科学信托基金1995年,制作关于科学和科学家的视频。制作了200多个节目,其中许多在BBC电视台播出,尽管信托基金不再活跃,但它们仍然可以在网站上观看。你还能在哪里看到一个诺贝尔奖得主(克罗托)采访一个双诺贝尔奖得主(弗雷德·桑格)?

如果克罗托很乐意激励下一代,他也担心他们作为科学家将在什么样的环境中工作。他怀疑他是否能得到资助来进行发现C的实验60如今。“现在你必须说‘我想做一些重要的事情’才能获得拨款。这个实验对除了我以外的任何人来说都不重要——嗯,对我来说也没那么重要!这很有趣;这是一件小事。”

©博尔顿学校

克罗托用巴基球向孩子们介绍科学、数学和艺术

克罗托忽视了研究趋势和潮流,追随他的好奇心,导致他发现了C60 -后来成为许多人追随的潮流,一个讽刺的是,他没有失去。但他担心,最近的资金环境正在削弱科学家的好奇心和创造力。他说,我们的体制倾向于不培养创造力,扼杀人们的冒险精神。“我能理解这一点,因为外面的生活很艰难,我想有时我很幸运,因为我认为一些事情比我想象的要容易。但我似乎对别人似乎没有的东西有一种天生的好奇心。”

黑尔同意克罗托的自我评估。“我一直认为哈里就像个侦探——如果有他不理解的事情,他会很感兴趣。我们大多数人,如果看到不理解的东西,就会退后一点。遇到不懂的东西,他会很兴奋。”Huffman only has kind words about his former competitor: ‘He’s a visionary scientist. He’s a terrific spokesman for science. He was a great teacher of his grad students, but after C60他是普通非科学人群和孩子们的了不起的老师。他是个好人。”

Wudl回忆起在圣巴巴拉组织的第一次富勒烯会议上见到Kroto的情景。“你马上就知道你在和一个特别的人说话——一个特别的角色。从那以后我就没改变过主意!”

最后一块拼图

&#万博代理28595;门万博官网©皇家化学学会/MPP图像创作

Kroto和他的妻子Margaret在2015年的研讨会上(背景是John Maier)

但是那些神秘的天文异常,那些弥漫的星际带,Kroto, Curl和同事们希望解开的谜团是什么呢60真的是罪魁祸首吗?在2015年庆祝富勒烯诞生30周年研讨会的第一天,瑞士巴塞尔大学的John Maier发表了这一成果一篇论文自然这最终证明了C60+它真的是散布星际带的罪魁祸首之一吗.梅尔自20世纪70年代以来就是克罗托的朋友,他终于证明了克罗托、科尔和斯莫利在1985年开始着手做的事情。这个时机再好不过了,和迈尔一起参加会议的克罗托欣喜若狂。“这是今年的报纸,是C60+整个银河系都是令人惊叹的。谁能想到银河系里到处都是足球呢?”

克罗托一直希望迈尔能做这个实验。“在C60他说,在美国,人们开始在太空中寻找它,但在弥漫的云层中没有发现它的特征。研究人员花了20年时间才开发出测量C原子电子结构的技术60+在6K的条件下,比如在太空中,能够进行直接比较。”

迈尔的团队在2015年会议的几个月前就得到了结果,但直到几周前才对外保密。“当我告诉哈里时,他非常激动。他说:“约翰,你使我成为一个非常幸福的人!“‘

托尼Cheetham他是克罗托的老朋友,在2014年夏天得知克罗托患有运动神经元疾病后,帮助组织了2015年与RSC的Ale Palermo的会议。对于Cheetham来说,这次会议有三个目的:庆祝富勒烯30周年和Kroto在2014年秋天的75岁生日,因为他担心Kroto的健康可能会衰退。“我想在他还健康的时候做一些他能享受的事情,显然他也做到了,”Cheetham说。

据Cheetham说,尽管被诊断出患有癌症,Kroto在2015年继续旅行并出现在活动中,包括在2015年9月由英国皇家学会和基础科学研究所组织的英国-韩国研讨会上发言。但到了2016年3月,克罗托住进了医院,并于4月30日星期六去世。

菲利普·罗宾逊报道

2016年5月19日更新托尼·奇塔姆发表了评论