加载中…
个人资料
曾涛
曾涛
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:648,645
  • 关注人气:109
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

电子转移理论的奠基人——鲁道夫马库斯

(2007-11-15 10:52:08)
标签:

知识/探索

鲁道夫马库斯:美国化学家,加州理工学院教授1992年,因创立和发展电子转移反应理论而荣获诺贝尔化学奖。
 
电子转移理论的奠基人——鲁道夫马库斯
 

    马库斯作为电子转移理论的奠基人,获得了1992年诺贝尔化学奖。他提出的电子转移模型认为:电子转移反应速度取决于电子给体与受体间的距离、反应自由能的变化以及反应物与周围溶剂重组能的大小。电子转移过程可发生在很多体系,其中包括生命体系。我们身体当中的一些新陈代谢过程或者是在电池运行过程中所产生的反应都涉及电子转移。

    他的电子转移理论已被应用于多个研究领域,包括溶液中、电极中及其它界面中的反应,溶剂动力学、“反向效应”现象、以及生物系统研究中的光合作用和蛋白质中的电子转移等。还被应用于原子、质子和基团转移反应的研究。

曾涛:非常感谢马库斯先生接受我们《对话科学》的采访。

马库斯:我很高兴来到这里。

曾涛:我们知道很多的诺贝尔获奖者在每一年的获奖当中都是有两个或者三个人共同分享一个奖项的荣誉,但是为什么在1992年由您一个人来独享了1992年的化学奖?

马库斯:没有人志愿或者说跟我一块儿分享。我之所以能够独资获得这个奖因为我发展了一个理论,而且这个理论署名只有我本人,所以他就把这个奖独自颁给我了。

曾涛:这个理论可能是获得诺贝尔奖的非常重要的理论,电子转移的过程理论,那么今天我们知道它已经被非常广泛的在开始应用,那么当初您发现这个理论的时候是否想到它会有如此广泛的应用?

马库斯:我当时没有预料到它会被我广泛的应用,这个理论对我来说是一个问题的解决,是一种兴趣点,它事实上是我从实验室的这个实验的一个解释。

曾涛:您知道一般这个科学的研究对于大多数公众来讲都是很难以理解的,那么刚才我们提到的就是您最重要的这个理论,电子过程的转移理论,您是否可以用一种生动的通俗的方式给大家解读一下。

马库斯:那么这个理论它设计到电子转移,从一个分子到另外一个分子的一个电子转移,那么这种化学的反应它是一个非常基础的,非常基本的一个化学反应,它在很多现象当中都会出现,比如说太阳能的光能转换会出现。

那么我的理论就是要问和解决一个问题,就是这个电子转移是如何从一个分子转移到另外一个分子的,要回答这样的一个问题我们必须要考虑到这样一个事实,就是电子是来自哪里的,而且电子所来的这个分子它有一个电复,那么这个电极必须要在一个周围的分子之间产生一种反应,如果你和这个电极产生反应的时候,如果你突然产生反应的时候,那么它们就很快的就会朝着这个方向去产生,没有任何的时间来调整,所以要解决这个问题,如果这个电子突然跳起来,那么分子无法能够应对这样的一个跳动的话,这需要很多很多的能量,但是这对于这个能量守恒定律又是相违背的,所以我必须要考虑一下在这个电子,在这个反应过程当中怎么样从一个分子跳到另外一个分子,而且分子该怎么样调整自己,这样的话能够实现这个能量的守恒的这样一个现象。

我们知道这个分子在自己调整,它是在电子跳动之前就进行了重新的这种调整,这是我所发现的,也就是说从这样的一个方式,就是在电子跳动之前就已经调整自己了,这样的话这个能源能够保证,非常关键的一点,它可以以核子的方式来进行调整,但是有些时候跳动的重量非常的重,所以它在跳动之后它也有一些其他的反应,但是它必须要做一些事情在跳动之后,所以说这就是一个具体的一个概念吧。

曾涛:一个很有意思的问题,那一般人看来这个科学家的研究表面上看上去是很枯燥的,但是我发现就是您在描述这个电子,还有它中间的这些很多的活动的时候,这是一个非常活跃,非常有趣的一个世界。

马库斯:是的,我没有告诉你的是就是它的美丽,它非常漂亮,就是那种平衡是看起来非常的简单,人们在做实验的,但是这个过程是非常非常复杂的。然后我发现,把一个东西加到这个等式里面,然后再进行计算,不是那么简单,有些时候我会看到很多的惊奇,但是最终的结果又那么简单。

 

     电子转移的研究最开始是在上世纪40、50年代,主要用的是同位素来跟踪非常简单的电子转移反应的速率,是从一个非常微小的领域开始的。今天,我们知道它的反应在生物和化学中涉及很多领域,而带来的结果是完全出人意料之外的。

曾涛:在获得诺贝尔奖之后您也一直在延续您的研究,那么到今天是不是还是在科学的研究的最前沿。

马库斯:当然是这样,百分之百是这样,是在前沿,最前沿。是关于绿色化学的,你知道当人们生产这个化学产品的时候它可能会对于环境造成影响,但是有些时候的一些化学反应必须要进行研究,尽管用的是一种有机的材料,有一些化学反应如果你把它实现的话,然后把它在水里速度要非常快的进行搅动就会变得更干净,我了解到这个问题大概是一两年前吧,然后我想了解一下为什么水会越来越干净呢,放了一个化学元素一搅为什么水就越来越干净了呢,比如说水和一些有机的分子结合之后或者是水分子它发生了什么样的反应呢,然后我意识到是这样的,是因为这样的一个特殊的反应,然后有了这样的一个理论我就更好的能够解释那个现象。

曾涛:化学应该是今天世界前沿的科学家们都非常关注的一个问题,因为过去化学在人们的印象中似乎总是带来一些污染或者破坏。

马库斯:是的,你说的对,所以人们必须要找到一种方式,从而能够减少化学带来的污染。比如说在你进行反应的时候怎么样能够撇开那些有机的分子的参与,这样的话能够更有利于环境,这就是一种绿色化学。的熟悉,但是我刚才所说的例子就是一个非常典型的绿色化学,就是说我们所做的事情绿色化学的宗旨就是能够以一种有利于环保的方式进行。

 

    马库斯的母亲钢琴谈得特别好,马库斯的儿子后来也成为了一名出色的钢琴家。我们很有兴趣了解音乐和他的电子转移理论的科学研究之间到底有什么样深奥的联系。

曾涛:大家一般说到对美的体会通常都是从这个艺术当中会比较多,那我知道您自己就是曾经有一段时间发现自己弹钢琴的时间比做化学研究的时间还要多,是这样吗?

马库斯:是的,就是有一段时间是这样,因为知道我母亲弹钢琴弹的特别好,在我5岁的时候开始教我弹钢琴,然后我5岁半的时候我就放弃了,我不知道为什么,但是我放弃了,然后她告诉我你肯定会感到遗憾的,她确实说对了,我现在有点遗憾。那么在多年之后我的一个儿子,他上钢琴课,他弹的特别特别的好,他上课的时候我想我也应该学一下吧,所以我就开始学这个钢琴,和我的儿子是同一个老师,然后我学了一些东西,就是把那些音符怎么样能够重新的组合,以什么样的方式来进行,来弹这个钢琴,你知道不同的弹钢琴的类型和风格,然后使我有了一个新的视觉。

曾涛:我们会注意到很多的科学家都非常的喜欢音乐,甚至会弹很好的钢琴或者是拉小提琴等等,那我非常希望了解在您的个人的体会当中,艺术和科学研究之间有什么相通的关系呢?

马库斯:我没有办法给你一个直接的答案,实际两方都有非常漂亮的一面,那么从科学的角度来看呢,当你想可能会非常的简单,那么这个过程在我来说就是非常美的,就像艺术,在我算一个等式的时候,我们知道要有很多很多的步骤,而且可能花很多年才能够最终有一个结果,但是在这个过程当中我要尽自己的所能,我要考虑到这个问题的这种对称性,我们知道这个问题有一些,就是说怎么样能够在最终实现这个问题的这个对称性,这个也是艺术的一个方面。还有在我对于一些概念进行测试的时候,我想我也是觉得它也是一种特别艺术性的东西。

曾涛:除了科学研究和音乐之外,您是否对历史和文化的其他方面也会感兴趣。

马库斯:我对历史非常感兴趣,我想如果我不选择科学的话,我可能会选择历史学,因为我非常喜欢看历史书,我非常愿意阅读,事态是怎么发展的,结构是怎么样形成的,在不同的领域出现了什么样的事情,在具体的时刻出现了什么样的事情,在阅读这个历史书的时候我充满了乐趣。

曾涛:阅读了大量的历史书之后您是否觉得在历史的这样一些了解当中和您的科学研究当中是有什么样的影响,相互之间。

马库斯:这个问题也很有意思,我知道的是在我学这个理论,在攻读博士后的时候,我了解到这个理论的研究是在19世纪初的时候就开始了,那么这是它的一个历史背景,所以说历史确实对于这个研究有影响,了解历史和了解科学应该是相互交织的,当我写东西的时候我一定要考虑一些历史的东西,因为我在选一个主题一定要把它放在一个历史背景下来进行研究,不是说只研究它现在的情况,而是说它是怎么来的,这就是历史,所以从间接的角度或者说一些潜意识的角度历史确实影响到了我的说话的方式以及我的思维方式。

   

    在麦吉尔大学上学时,马库斯的导师温克尔给他带来了很大的影响。温克尔在做研究时总能给实验室带来热情和欢乐,深受学生们喜爱。1956年的诺贝尔化学奖获得者Cyril Hinshelwood也是他的学生。

曾涛:成为一个优秀的科学家很重要的素质是什么或者说您取得成功的最重要的原因是什么?

马库斯:并对于其他人都是这样。我还记得在很多年前,在我得奖之后我去参加了一些活动,是针对年轻人的,有25个人是不同领域的成功人士,比如说是电影的制片人或者说运动员,科学家或者是艺术家来参与这个年轻人的活动,所有的人给他们3分钟,问他们你成功最关键的三点是什么,那么对于我来说尽管领域都是不一样的,但是他们所谈到的关键点是一样的,你必须要特别勤劳,特别辛勤的工作,你不能够三心二意,这是第一点。第二点,在辛苦的工作过程中你必须要了解事态的发展,比如说一个科学家,这个东西非常有意思,可能会受到一个警告,如果说你能够让大家提醒或者说要保持对于新事物的敏感度是非常重要的。第三点是有能力给予答案,所以说这些是一个综合的素质吧,   

 

1956年,马库斯已经提出电子转移理论的核心所在,当时还有很多争论。直到25年之后才得到大家确认。经常有人问他,在这25中有什么样的感受,他总是说,没有必要过多担心这个问题,因为这个东西是正确的,我确信它的正确性。

曾涛:今天我们大家都可以看到科技在飞速的发展,但是同时也会出现很多意想不到的新的问题,比如说科技与伦理、宗教等很多方面都会是相关的,那我们就会去想,如果说科技这样不可想象的飞速的发展或者到了无所不能的程度,那么对于人类来讲会不会反过来说又是一种灾难呢?

马库斯:我想所有事情,包括宗教,如果被误用的话对于人类都会造成威胁,科学在此也没有例外,任何事情如果说运用的不恰当都会对于人类造成威胁,我想宗教和科学不一定非得是冲突,科学它所涉及的是我们所了解的这个世界,而且通过实践来测试,而宗教它所涉及的是一些概念,而且这个概念是不用去检测的。有些时候人们去测试这个宗教信仰,通过一个测试的方式总是想要证明它的正确性,但是不一定非得是这样,因为有些时候我们对于一些复杂的社会的现象我们想要给它一个解释,而科学又证明不了,那么宗教信仰在这个时候就发挥作用了,这两者之间是不同的一个世界,他本身是一个科学家,有些科学家也可以有一定的宗教信仰,从而能够使他感觉到,比如说有一个上帝,让他感觉到非常的安慰,所以这个也是可以共存的,没有问题,我对此没有什么问题。

曾涛:随着科学技术的发展,那么人们对于世界的了解是越来越多了,可是自然界本身,包括人本身都是非常非常复杂的,那么从您的这种科学研究判断来看,您认为现在这种科技发展的水平距离我们去了解这个神秘未知的世界还有多远?

马库斯:要理解这个复杂的系统我个人还不能够达到,我觉得还有很长很长的路要走,但是有很多的人在解释一些新鲜的事物,试图解释一些新的现象,他们在做这样的尝试和努力,我很高兴有些人在这方面已经赋予了努力。我相信随着时间的推移,我们在解决很多的问题,人们对一些问题给予一些答案,是地球绕着太阳转还是太阳绕着地球转,这个问题最终会得到解决的。 

 

 [主持人采访手记]:

在对马库斯的采访中,有两点给我留下了很深刻的印象,一个是他在向我们尽量浅显地描述电子转移理论时,你会从他的言语和神情中感受到乐趣,他在进行实验时,他能看见电子转移过程中的美丽和奇妙,如同音乐的音符一样奇妙。另一方面,当我问他1992年获得诺贝尔化学奖之后,他的研究还是在前沿吗?他的回答非常肯定:当然是,百分之百是在前沿,最前沿。

 

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有