Pimentel, George Claude

George Pimentel
engelsk George Claude Pimentel
Navn ved fødslen	engelsk George Claude Pimentel
Fødselsdato	2. maj 1922( 02-05-1922 )
Fødselssted	Fresno , Californien, USA
Dødsdato	18. juni 1989 (67 år)( 18-06-1989 )
Et dødssted	Kensington , Contra Costa , Californien , USA [1]
Land	USA
Videnskabelig sfære	Fysisk kemi
Arbejdsplads	UC Berkeley , National Science Foundation
Alma Mater	UCLA , UC Berkeley
videnskabelig rådgiver	J.B. Ramsey, W.M. Latimer , C. Pitzer
Studerende	J.L. Richmond
Præmier og præmier	Wolf Prize ( Chemistry , 1982), US National Medal of Science (1985), Priestley Medal (1985)

George Claude Pimentel ( eng. George Claude Pimentel , 2. maj 1922 – 18. juni 1989) var en amerikansk kemiker, hvis forskning havde en enorm indflydelse på udviklingen af kemi [2] . På grund af hans arbejde med undersøgelsen af hydrogenbinding (1960), samt strukturen og reaktiviteten af frie radikaler og andre meget reaktive partikler (1950-60'erne). George Pimentel er skaberen af den første kemiske laser (1964) og infrarøde spektrometer , som gjorde det muligt at studere sammensætningen af atmosfæren og overfladen på Mars . Han var den første til at anvende spektroskopi til at studere reaktive partikler i matricer af faste inerte gasser og andre inerte matricer (1954) og registrerede et stort antal spektre af frie radikaler.

Pimentel fungerede som vicedirektør for National Science Foundation under Richard Atkinson fra 1977 til 1980. Da han vendte tilbage til Berkeley, blev han vicedirektør for National Laboratory. Lorenz og leder af laboratoriet for kemisk biodynamik. Som præsident for American Chemical Society i 1986 organiserede han National Chemistry Day og National Chemistry Week [3] .

Unge år

George Pimentel blev født af franske forældre nær Fresno i det centrale Californien [4] . Under depressionen flyttede familien til en fattigere del af Los Angeles, hvor hans forældre blev skilt. Børnene blev hos deres mor. Georges far nåede kun tredje klasse, han arbejdede som bygmester, og hans mor forlod gymnasiet, men de støttede børnene i et forsøg på at få en uddannelse. George modtog også støtte fra sin bror, en fremragende matematiker. Han var partner for intellektuel kommunikation, vejledte og opmuntrede sin lillebror. Efter at have forladt skolen planlagde George at blive ingeniør. Fra sin skole i det nordlige Los Angeles var det muligt at cykle til University of California, hvor den unge Pimentel af og til deltog i Robert Millikens populærvidenskabelige forelæsninger. Måske stimulerede denne oplevelse hans interesse for videnskab.

I 1939 gik Pimentel ind på University of California i Los Angeles, hans interesser flyttede sig fra ingeniørvidenskab til kemi og derefter til fysisk kemi og forskning under ledelse af J. B. Ramsey (James Blaine Ramsey). Han dimitterede i 1943 (og modtog Distinguished Alumnus Award fra University of Los Angeles i 1979). Efter endt uddannelse sluttede han sig til Manhattan Project i Berkeley, hvor han arbejdede med plutoniumoprensningskemi sammen med professor Wendell M. Latimer . Men i 1944 meldte han sig frivilligt til at tjene på en ubåd og bidrog dermed til krigens afslutning. I slutningen af krigen var han medvirkende til oprettelsen af US Office of Naval Research . I 1946 vendte Pimentel tilbage til Berkeley for en afhandling om infrarød spektroskopi med Kenneth Pitzer . Efter at have modtaget sin ph.d. i 1949 sluttede han sig til Berkeley og blev adjunkt i 1951. Biografi Pimentel - forvandlingen af en indfødt fra en fattig arbejderklasse til en verdensberømt videnskabsmand - legemliggørelsen af den amerikanske drøm til virkelighed.

Infrarød spektroskopi, hydrogenbindinger, frie radikaler og matrixisolering

Fra sine tidlige år i Berkeley var Pimentel engageret i studiet af usædvanlige kemiske bindinger. I 1954 udkom hans første arbejde om IR-spektroskopi af hydrogenbindinger i molekyler og om teknikken til matrixisolering. I de efterfølgende år fokuserede han på IR-spektroskopi af hydrogenbindingerne af frie radikaler dannet under UV-fotolyse og på meget reaktive partikler, der sædvanligvis var isoleret i faste matricer af inerte gasser eller nitrogen ved en temperatur på 4-20 K. Peimentel udviklede en matrixisolering metode specifikt til at studere reaktive forbindelser ved hjælp af den langsomme metode til infrarød spektroskopi. Heldigvis giver matrixen små forskydninger i absorptionsbåndene, hvilket letter identifikation af isolerede stoffer i forhold til gasfasen. Derudover øges metodens følsomhed, og tætsiddende linjer opløses. Således gør vibrationsspektroskopi det muligt at identificere forbindelser og drage pålidelige konklusioner om kemiske bindinger. De første forsøg på at anvende matrixisoleringsmetoden blev lavet af Whittle og Pimentel før 1954, men eksperimenterne blev først succesfulde efter en systematisk undersøgelse af effekten af koncentration, aflejringsbetingelser og temperatur på effektiviteten af isolering. I 1958 blev det infrarøde spektrum af HNO-partiklen registreret for første gang (Brown og Pimentel), og i 1960, spektret af HCO. Siden da begyndte matrixisoleringsmetoden at blomstre; i perioden 1961-1965 blev den brugt til at opnå spektrene af omkring 30 diatomiske og triatomiske ustabile partikler, og i de næste fem år steg deres antal til 70.

I dag er de infrarøde spektre af hundredvis af frie radikaler og matrix-isolerede mellemprodukter kendt, og det er sandsynligt, at mere end tre fjerdedele af disse blev opdaget af medlemmer af Berkeley-laboratoriet eller tidligere studerende fra Pimentel. I 1960 udgav Pimentel sammen med McClellan The Hydrogen Bond, som blev en klassiker i mange årtier. På nuværende tidspunkt er matrixisoleringsmetoden meget brugt af kemikere over hele verden.

SNEM-projekt

I 1960, under ledelse af J. Arthur Campbell og nobelpristageren Glenn T. Seaborg , blev SNEM-projektet født. Det omfattede udvikling af et kemikursus til gymnasiet og oprettelse af en lærebog. Pimentel blev udnævnt til redaktør af publikationen, udarbejdet med hjælp fra 20 talentfulde samarbejdspartnere-lærere. Bogen udkom tre gange: den første udgave blev udgivet i 1960, og derefter udkom to reviderede udgaver baseret på test i skoler i 1961 og 1962. Næsten hvert eneste ord i disse bøger kom fra Pimentels hænder. I januar 1963 udkom en hardcover-udgave, efter udgivelsen af hvilken kemi endelig kom ind i skolens læseplan, hvor den forbliver den dag i dag.

Lærebogen blev ledsaget af et sæt på 26 film. Med David Ridgway som instruktør skrev Pimentel fem af disse film og optrådte i to af dem som hoveddemonstrator. Han skrev også det indledende manuskript og optrådte kort i filmen Want to Know More About Things, som blev udgivet i 1970 og tiltrak anslået 2 millioner seere i offentlige teatre og tv [5] .

SNEM-projektet resulterede i salg af mere end 1 million eksemplarer af lærebogen. Bogens tekst er oversat til mange sprog: kinesisk (Taiwan), fransk, tysk, hebraisk, hindi, italiensk, japansk, koreansk, portugisisk (Portugal og Brasilien), russisk, spansk (Spanien og Colombia), thai og tyrkisk . Undervisningsfilmene er oversat til dansk, fransk, tysk, græsk, italiensk, spansk (Spanien og Latinamerika) og svensk. Pimentel forstod behovet for at indføre et kemikursus i gymnasiet, der ville tiltrække folk til naturvidenskab og teknik. Han har været aktivt involveret i omskolingsprogrammet for gymnasielærere og har også rekrutteret førende Berkeley-kemi-, fysik-, geologi- og biologilærere i et program for at styrke den videnskabelige base for gymnasielærere fra hele USA.

Infrarød fotokemi

Pimentel var den første til at observere den kemiske omdannelse af stof forårsaget af infrarød stråling, og opdagede dermed et nyt felt inden for fotokemi - infrarød fotokemi. Hans forskning i 1960 viste, at excitation af visse vibrationsovergange i cis-HONO (salpetersyrling) kunne forårsage cis-trans-isomerisering. Senere, i 1971, opdagede han lys-induceret isomerisering af et ustabilt N 2 O 3 molekyle i en matrix.

Pimentels forsøg viste, at brugen af matrixisoleringsmetoden ved lave temperaturer gør det muligt selektivt at excitere intramolekylære vibrationer af et af reagenserne med en laser. Tydelige beviser for indflydelsen af lasertilstanden på kvanteudbyttet blev opdaget af Pimentel og Frey i reaktionerne mellem fluor og alkener: F 2 + C 2 H 4 (Frey og Pimentel), F 2 + Trans-1,2-C 2 H 2 D 2 (Frey og Pimentel), F 2 + allen (Knudsen og Pimentel) i 1983. Disse var de første demonstrationer af mode-selektiv excitation i bimolekylære reaktioner.

Hurtig scanning IR-spektroskopi

Pimentel tilpassede en hurtig germanium-baseret fotoledende infrarød detektor til et infrarødt spektrometer (1965.1), skabte store blitzlamper og lange kameraer til kinetisk flashspektroskopi i det infrarøde område. Således er tidsopløsningen af IR-spektroskopi forbedret med seks størrelsesordener. De første frie radikaler, hvis IR-spektre blev fundet i gasfasen, var CF 2 (1965) og CF 3 (1966). I 1970 blev hastigheden af rekombination af CF 3 -radikaler med dannelsen af C 2 F 6 målt , aktiveringsenergien viste sig at være 800 kalorier, og ikke nul, som tidligere antaget.

Kemisk laser

I 1961 var Polanyi den første til at påpege muligheden for kemisk pumpning baseret på vibrationsexcitation. Han foreslog fire mulige reaktioner, hvoraf den ene var reaktionen H + Cl 2 . Ved hjælp af et fast-scan IR-spektrometer detekterede Kasper og Pimentel infrarøde impulser fra fotodissociationen af jod - den første kemiske laser. I september 1964 rapporterede de om deres opdagelse ved den første konference om kemiske lasere, på hvilket tidspunkt mere end 100 mulige kemiske reaktioner og 60 fotodissociationsreaktioner, der var i stand til at producere laserstråling, var blevet foreslået. På symposiet i San Diego blev der dog kun rapporteret om én operationslaser, baseret på fotodissociation af jod. I 1965 opdagede Kasper og Pimentel HCl-laserstråling fra eksplosionen af H 2 /Cl 2 -systemet . Efter opdagelsen af F + H 2 laseren af Compa og Pimentel i 1967, steg antallet af kemiske lasere fundet af Pimentels laboratorium hurtigt. Således var Pimentel den første til at omdanne kemisk energi opnået som følge af vibrationsexcitation til laserstråling.

I 1966, mens arbejdet var i gang med den kemiske laser, blev Pimentel valgt til National Academy of Sciences og i 1968 til American Academy of Arts and Sciences. I 1985, 1987 og 1989 blev han valgt til æresmedlem af American Philosophical Society, Royal Society of Chemistry (UK) og Royal Institute of Great Britain.

Konkurrence om titlen astronaut

I 1967 gjorde Pimentel et forsøg på at blive medlem af den første gruppe af videnskabelige astronauter, som blev samlet af den amerikanske regering. Efter at have vurderet tusindvis af kandidater af National Academy of Sciences tog George Pimentel førstepladsen. På trods af at være en af de ældste astronautkandidater, ville Pimentel helt sikkert have gjort det i programmet. Han havde dog en meget lille defekt i den ene nethinde, som forhindrede videnskabsmanden i at fortsætte med at deltage i udvælgelsen. Da tidlige astronautforskere havde meget få aktiviteter at udføre, og Pimentels arbejde på Berkeley blev højt anset, var venner og familie glade for, at han ikke kvalificerede sig.

Udforskning af Mars

Infrarød spektroskopi har vist sig at være den mest nøjagtige analytiske metode til fjernbestemmelse af sammensætningen af Mars atmosfære. Pimentel og hans kolleger har forbedret spektrometeret ved at drage fuld fordel af de seneste opdagelser inden for halvlederdetektorer og IR-filterteknologier for at opnå det ønskede følsomhedsniveau. Enhederne blev fremstillet og installeret direkte i Berkeley-laboratoriet. Infrarøde spektrometre viste sig at være et af de mest produktive videnskabelige instrumenter, der blev brugt på Mariner 6 og Mariner 7 missionerne. Hovedformålet var at bestemme atmosfærens sammensætning. En analyse af spektrene gjorde det muligt at opnå kvantitative skøn over tre komponenter i atmosfæren: kuldioxid, kulilte og vanddamp. Fraværet af nitrogenoxider, ammoniak og kulbrinteforbindelser, som kunne indikere muligheden for, at der findes liv på Mars, blev fundet. Svovlbrinte og svovloxider, der indikerer vulkansk aktivitet, blev heller ikke fundet.

Den anden opgave for det infrarøde spektrometer var at studere sammensætningen af Mars-overfladen. De karakteristiske spektrallinjer af fast CO 2 indikerede sammensætningen af polarkapperne (1969), polarkraven - isen nær kanten af polarkappen var også fast kuldioxid, men forskellig i struktur. Skyer af fast CO 2 i den øvre atmosfære, svarende til Jordens cirrus-isskyer, er blevet opdaget selv nær Mars ækvator. Derudover gav spektrometeret nogle topografiske oplysninger. For eksempel blev med dens hjælp undersøgt en region kaldet Hellas, som ligger i en lavning, der er 1.700 kilometer bred og 5,5 kilometer dyb. Mange tvivlede på det hensigtsmæssige i at lancere spektrometeret, men resultaterne af dets arbejde var virkelig imponerende.

Public service

Pimentel fungerede som vicedirektør for National Science Foundation under Richard Atkinson fra 1977 til 1980 [6] . Han tjente i udvalg fra National Academy of Sciences, herunder Atmospheric Chemistry Committee (1975-1977), Science and Public Policy Committee (1975-1977), Nomineringskomiteen (1983), Office of Chemistry and Chemical Engineering (1982) –1988), og Udvalget for Udvikling af Kemividenskab (Formand, 1982-1986). Han arbejdede for NASA i Lunar and Planetary Mission Division (1967-1970). Tjente i American Chemical Society på Chemical and Engineering News Editorial (1982-1984) og i Chemistry and Public Affairs Committee (1982-1984).

I 1985 udgav National Academy of Sciences og National Research Council rapporten Perspectives on Chemistry, bedre kendt som Pimentel-rapporten til formanden for udvalget[9]. Som et resultat blev Pimentel instrueret i at udvælge de videnskabsområder, der er vigtigst for samfundet og fortjener yderligere finansiering. Videnskabsmanden identificerede tre områder: (1) nye teknologiske processer, nye produkter og nye materialer; (2) fødevarer, sundhed og bioteknologi; (3) national velfærd, opretholde økonomisk konkurrenceevne og øge den nationale sikkerhed. Selvom Pimentels forslag aldrig blev gennemført, påvirkede han økonomiske beslutninger inden for kemi. I de efterfølgende år blev sætningerne fra Pimentels rapport hyppigt citeret af embedsmænd fra forskellige forskningsinstitutioner.

På trods af omfattende ansvar i embedsværket fortsatte Pimentel aktivt eksperimenter med matrixisolering, forskning i den kemiske laser og tog også fat på kemi af organometalliske forbindelser og fotokemi på metaloverflader.

Personligt liv

George Pimentel var den hengivne far til Chrissa, Jen og Tess, hans døtre af hans første kone, Betty, den kærlige stedfar til Vincent og Tensy, børnene af hans anden kone, Jeanne, og den stolte bedstefar til fem børnebørn. Pimentel var stolt af altid at holde sig i god fysisk form. Hans yndlingssport var squash og softball. Han spillede med medlemmer af sin studiegruppe og med mange af sine yngre kolleger. At dømme ud fra samtaler over middag eller på Strada Cafe, virkede det lige så svært, som det var i videnskaben at nå Georges niveau på squashbanen. Han førte en aktiv livsstil til det sidste, og delte sin energi og entusiasme med dem omkring ham. Pimentel valgte sit eget epitafium: "Han gik til boldbanen hver dag, og han lod dem vide, at han kom for at spille."

Hæder og priser

Guggenheim Fellowship (1954) [7]
Ulveprisen i kemi (1982)
Peter Debye Prize (1983)
US National Medal of Science (1985)
William Procter Award for Scientific Achievement (1985)
Franklin-medalje fra Franklin Institute (1985)
Welch Prize in Chemistry (1986)
Joseph Priestley-medalje fra American Chemical Society (1989)
Æresgrader fra University of Arizona og University of Rochester.

Bibliografi

Med W. Klemperer. Hydrogenbinding i natriumtrifluoracetatetrifluoreddikesyreforbindelser // J. Chem. Phys., 1954, v. 22, s. 1399-1402.
Med D.E. Milligan og H.W. Brown. Infrarød absorption af N3-radikalet // J. Chem. Phys., 1956, v. 25, s. 1080.
Med M. Van Thiel og ED Becker. Infrarøde undersøgelser af hydrogenbinding af vand ved matrixisoleringsteknikken // J. Chem. Phys., 1957, v. 27, s. 486-490.
Med GE Ewing og WE Thompson. Den infrarøde påvisning af formylgruppen HCO // J. Chem. Phys., 1960, v. 32, s. 927-932.
Med AL McClellan. Hydrogenbindingen. San Francisco: W.H. Freeman, 1960.
Kemi - en eksperimentel videnskab. San Francisco: W.H. Freeman, 1960.
Med JD Baldeschwieler. Lysinduceret cis-trans-isomerisering af salpetersyrling dannet ved fotolyse af hydrazoesyre og oxygen i fast nitrogen // J. Chem. Phys., 1960, v. 33, s. 1008.

1963 med JJ Turner. Kryptonfluorid: Fremstilling ved matrixisoleringsteknikken. Science 140:974-975. 1964 [1] Med JVV Kasper. Atomisk jod fotodissociationslaser. Appl. Phys. Lett. 5:231-233. [2] Med C. B. Moore. Matrixreaktion af methylen med nitrogen til dannelse af diazomethan. J. Chem. Phys. 41:3504-3509. 1965 [1] Med K. C. Herr. Et infrarødt spektrometer med hurtig scanning; flash fotolytisk påvisning af kloromyresyre og af CF2. Appl. Opt. 4:25-30. [2] Med JVV Kasper. HCl kemisk laser. Phys. Rev. Lett. 14:352-354. 1967 Med KL Kompa. Flussyre kemisk laser. J. Chem. Phys. 47:857-858. 1969 Med KC Herr. Infrarøde absorptioner nær tre mikron registreret over Mars' polære hætte. Science 166:496-499. 1970 [1] Med K. C. Herr. Beviser for fast kuldioxid i den øvre atmosfære på Mars. Science 167:46-49. [2] Med KC Herr, D. Horn og JM McAfee. Martopografi fra Mariner 6 og 7 infrarøde spektre. Astron. J. 75:883-894. [3] Med MJ Berry. Vibrationsenergifordeling i dichlorethylen fotoelimineringskemiske lasere. J. Chem. Phys. 53:34 53-34 60. 1972 Med MJ Molina. Tandem kemiske lasermålinger af vibrationsenergifordeling i dichlorethylen fotoelimineringsreaktioner. J. Chem. Phys. 56:3988-3993. 1973 med R. D. Coombe. Virkningen af rotation på vibrationsenergifordelingerne i reaktionen F + H2. J. Chem. Phys. 59:1535-1536. 1974 Med P. Forney og KC Herr. Beviser om hydrat og fast vand i Mars overflade fra 1969 Mariner infrarøde spektrometer. J. Geophys. Res. 79:1623-1634. 1978 med JP Reilly, JH Clark og C. B. Moore. HCO-produktion, vibrationsafslapning, kemisk kinetik og spektroskopi efter laserfotolyse af formaldehyd. J. Chem. Phys. 69:43 81-43 94. 1984 Med GL Richmond. HF roterende laseremission fra CIF/H2-reaktionen: Tidsudvikling af forstærkningen. J. Chem. Phys. 80:1162-1170. 1985 [1] Muligheder i kemi. En rapport fra National Research Council's Committee to Survey Opportunities in the Chemical Sciences, George C. Pimentel, formand. Washington, DC: National Academy Press. [2] Med H. Frei. Infrarød inducerede fotokemiske processer i matricer. Ann. Rev. Phys. Chem. 36:491-524. 1988 med VM Grassian. Fotokemiske reaktioner af cis- og trans-1,2-dichlorethen adsorberet på Pd(111) og Pt(111). J. Chem. Phys. 88:44 84-44 91.

Noter

↑ Fowler G. George C. Pimentel; Kemiker, der ledede Mars-undersøgelsen, var 67 - The New York Times , 1989.
↑ En komplet bibliografi over Pimentels arbejde og en liste over hans elever er blevet offentliggjort i J. Phys. Chem. 95(1991):2610-2615. Hans papirer er arkiveret på University of Californias Bancroft Library.
↑ GC Pimentel. En fuld dagsorden for ACS i 1986. Chem. Eng. Nyheder, Jan. 6, 1986, s. 2.
↑ GC Pimentel og D. Ridgway. Interview med George Pimentel. J. Chem. Educ. 51:224 1974.
↑ Privat kommunikation Jeanne Pimentel.
↑ J. Goldhaber. Den anden side af hegnet. LBL Newsmagazine, vinter 1980-1981, s. 12.
↑ George C. Pimentel . John Simon Guggenheim Foundation . gf.org. Hentet 10. april 2019. Arkiveret fra originalen 10. april 2019.