Ирвинг Ленгмюр ( / ˈ l æ ŋ m j ʊər / ; [3] 31 января 1881 — 16 августа 1957) — американский химик , физик и инженер . Он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1932 году за работы в области химии поверхности .
Самой известной публикацией Ленгмюра является статья 1919 года «Расположение электронов в атомах и молекулах», в которой, основываясь на теории кубического атома Гилберта Н. Льюиса и теории химической связи Уолтера Косселя , он изложил свою «концентрическую теорию атомной структуры». ". [4] Ленгмюр оказался втянутым в спор о приоритете с Льюисом по поводу этой работы; Презентационные навыки Ленгмюра во многом способствовали популяризации теории, хотя заслуга самой теории принадлежит главным образом Льюису. [5] Работая в General Electric с 1909 по 1950 год, Ленгмюр продвинул несколько областей физики и химии , изобретя газонаполненную лампу накаливания и технику водородной сварки . Лаборатория Ленгмюра по исследованию атмосферы недалеко от Сокорро, штат Нью-Мексико , была названа в его честь, как и журнал Американского химического общества по наукам о поверхности под названием Ленгмюр . [1]
Ирвинг Ленгмюр родился в Бруклине , Нью-Йорк, 31 января 1881 года. Он был третьим из четырех детей Чарльза Ленгмюра и Сэди, урожденной Комингс. В детстве родители Ленгмюра поощряли его внимательно наблюдать за природой и вести подробную запись своих различных наблюдений. Когда Ирвингу было одиннадцать, выяснилось, что у него плохое зрение. [6] Когда эта проблема была исправлена, открылись детали, которые ранее ускользали от него, и его интерес к сложностям природы усилился. [7]
В детстве Ленгмюр находился под влиянием своего старшего брата Артура Ленгмюра. Артур был химиком-исследователем, который поощрял Ирвинга интересоваться природой и тем, как все устроено. Артур помог Ирвингу оборудовать свою первую химическую лабораторию в углу его спальни, и он был рад ответить на множество вопросов, которые Ирвинг задавал. Хобби Ленгмюра включали альпинизм , катание на лыжах , пилотирование собственного самолета и классическую музыку . Помимо своего профессионального интереса к политике атомной энергетики, он был обеспокоен сохранением дикой природы.
Ленгмюр посещал несколько школ и институтов в Америке и Париже (1892–1895), прежде чем окончить среднюю школу Академии Честнат-Хилл (1898), элитной частной школы, расположенной в богатом районе Честнат-Хилл в Филадельфии. Он окончил Горный факультет Колумбийского университета со степенью бакалавра наук в области металлургического машиностроения ( Met.E. ) в 1903 году. Докторскую степень он получил в 1906 году под руководством Фридриха Долезалека в Гёттингене [2] за исследования , проведенные с использованием « Глолера Нернста». ", электрическая лампа, изобретенная Нернстом. Его докторская диссертация называлась «О частичной рекомбинации растворенных газов при охлаждении». Позже он поступил в аспирантуру по химии. Затем Ленгмюр преподавал в Технологическом институте Стивенса в Хобокене, штат Нью-Джерси , до 1909 года, когда он начал работать в исследовательской лаборатории General Electric ( Скенектади, Нью-Йорк ).
Его первоначальный вклад в науку был сделан в результате изучения лампочек (продолжение его докторской работы). Его первой крупной разработкой стало усовершенствование диффузионного насоса , что в конечном итоге привело к изобретению высоковакуумного выпрямителя и ламповых усилителей. Год спустя он и его коллега Льюи Тонкс обнаружили, что срок службы вольфрамовой нити можно значительно продлить, если заполнить лампу инертным газом , например аргоном . Критическим фактором (упускаемым из виду другими исследователями) является необходимость обеспечения предельной чистоты все этапы процесса. Он также обнаружил, что скручивание нити в тугую катушку повышает ее эффективность. Это были важные события в истории ламп накаливания . Его работа в области химии поверхности началась в этот момент, когда он обнаружил, что молекулярный водород, введенный в лампу с вольфрамовой нитью, диссоциирует на атомарный водород и образует слой толщиной в один атом на поверхности лампочки. [8]
Его помощником в исследованиях электронных ламп был его двоюродный брат Уильям Комингс Уайт . [9]
Продолжая изучать нити в вакууме и различных газовых средах, он начал изучать эмиссию заряженных частиц из горячих нитей ( термоэлектронную эмиссию ). Он был одним из первых ученых, работавших с плазмой , и первым, кто назвал эти ионизированные газы этим именем, потому что они напоминали ему плазму крови . [10] [11] [12] Ленгмюр и Тонкс обнаружили волны электронной плотности в плазме, которые теперь известны как волны Ленгмюра . [13]
Он ввел понятие электронной температуры и в 1924 году изобрел диагностический метод измерения температуры и плотности с помощью электростатического зонда, который теперь называется зондом Ленгмюра и широко используется в физике плазмы. Ток смещенного кончика зонда измеряется как функция напряжения смещения для определения локальной температуры и плотности плазмы. Он также открыл атомарный водород , который применил, изобретя процесс сварки атомарным водородом ; первая плазменная сварка в истории. Плазменная сварка с тех пор превратилась в газовую вольфрамовую дуговую сварку .
В 1917 г. он опубликовал работу по химии масляных пленок [14] , которая впоследствии стала основанием для присуждения Нобелевской премии по химии 1932 г. Ленгмюр предположил, что масла, состоящие из алифатической цепи с гидрофильной концевой группой (возможно, спирта или кислоты ), ориентированы на поверхности воды в виде пленки толщиной в одну молекулу, причем гидрофильная группа находится внизу в воде, а гидрофобные цепи слипаются вместе на поверхности воды. поверхность. Толщину пленки можно было легко определить по известному объему и площади нефти, что позволило изучить молекулярную конфигурацию до того, как стали доступны спектроскопические методы. [15]
После Первой мировой войны Ленгмюр внес свой вклад в теорию атома и понимание атомной структуры, определив современную концепцию валентных оболочек и изотопов .
Ленгмюр был президентом Института радиоинженеров в 1923 году. [16]
На основе своих работ в General Electric Джон Б. Тейлор разработал детектор ионизирующих пучков щелочных металлов [17] , ныне называемый детектором Ленгмюра-Тейлора . В 1927 году он был одним из участников пятой Сольвеевской конференции по физике, проходившей в Международном Сольвеевском институте физики в Бельгии.
Он присоединился к Кэтрин Б. Блоджетт для изучения тонких пленок и поверхностной адсорбции. Они ввели понятие монослоя ( слоя материала толщиной в одну молекулу) и двумерную физику, описывающую такую поверхность. В 1932 году он получил Нобелевскую премию по химии «за открытия и исследования в области химии поверхности ». В 1938 году научные интересы Ленгмюра начали обращаться к науке об атмосфере и метеорологии . Одним из его первых предприятий, хотя и косвенно связанных с этим, было опровержение утверждения энтомолога Чарльза Х.Т. Таунсенда о том, что оленьи овны летают со скоростью более 800 миль в час. Ленгмюр оценил скорость мухи в 25 миль в час.
Наблюдая за рядами дрейфующих водорослей в Саргассовом море , он обнаружил в море ветровую поверхностную циркуляцию. Сейчас это называется ленгмюровской циркуляцией .
Во время Второй мировой войны Ленгмюр и научный сотрудник Винсент Дж. Шефер работали над улучшением военно-морского гидролокатора для обнаружения подводных лодок, а затем над разработкой защитных дымовых завес и методов борьбы с обледенением крыльев самолетов. Это исследование побудило его выдвинуть теорию, а затем продемонстрировать в лаборатории и в атмосфере, что введение ядер льда, сухого льда и йодида серебра в достаточно влажное облако низкой температуры ( переохлажденная вода ) может вызвать осадки ( засев облаков ); хотя в частой практике, особенно в Австралии и Китайской Народной Республике, эффективность этого метода сегодня остается спорной.
В 1953 году Ленгмюр ввел термин « патологическая наука », описывающий исследования, проводимые в соответствии с научным методом , но испорченные бессознательной предвзятостью или субъективными эффектами. Это контрастирует с псевдонаукой , которая не претендует на следование научному методу. В своей первоначальной речи он представил экстрасенсорное восприятие и летающие тарелки как примеры патологической науки; с тех пор этот ярлык применяется к поливоде и холодному синтезу .
Его дом в Скенектади был признан национальным историческим памятником в 1976 году.
Ленгмюр был женат на Марион Мерсеро (1883–1971) в 1912 году, от которой он усыновил двоих детей: Кеннета и Барбару. После непродолжительной болезни он умер в Вудс-Хоул, штат Массачусетс, от сердечного приступа 16 августа 1957 года. Его некролог был опубликован на первой полосе The New York Times . [18]
По своим религиозным взглядам Ленгмюр был агностиком. [19]
По словам автора Курта Воннегута , Ленгмюр был источником вдохновения для своего вымышленного ученого доктора Феликса Хёниккера в романе « Кошачья колыбель» , [20] и изобретения персонажем льда-девяти , новой фазы водяного льда (похожего только по названию на Ice IX). ). Ленгмюр работал с братом Воннегута Бернардом Воннегутом в General Electric над засевом кристаллов льда, чтобы уменьшить или увеличить количество дождей или штормов. [21] [22] [23]
Хотя сама Мэрион не была прилежной прихожанкой церкви и не имела серьезных возражений против агностических взглядов Ирвинга, ее дедушка был епископальным священнослужителем.
<ref></Интуиция в науке: двадцать лет в Университете Ленгмюра. Автобиография Винсента Дж. Шефера, доктора философии; Составлено и отредактировано Доном Риттнером, Circle Square Press, 2013 г., Вурхисвилл, Нью-Йорк <ref>
