Роалд Хофман

Биография

Роалд Хофман родился в польском городе Злочув (ныне Львовская область Украины) в еврейской семье инженера, выпускника Львовского политехнического института Гилеля Сафрана и учительницы Клары Розен.

Во время Второй мировой войны семья Хофмана попала в нацистское гетто, затем в трудовой лагерь. Отец тайно вывез его вместе с матерью из лагеря в начале 1943 года и до конца войны они жили в соседней украинской деревне. Находясь в лагере, Гилель Сафран организовал попытку мятежа, которая была обнаружена. Он был убит нацистами и их пособниками в июне 1943 года. Большинство остальных членов семьи Хофмана постигла та же участь. После освобождения Красной армией в июне 1944 года Хофман с матерью переехал в Перемышль, а затем в Краков, где, наконец, пошел в школу. Его мать снова вышла замуж, и Павел Хофман стал приемным отцом для Роалда. Павел Хофман умер за два дня до получения Нобелевской премии Роалдом и оставался в теплых отношениях с ним до самой смерти. В 1946 году они переехали из Польши в Чехословакию. Оттуда они переехали в лагерь для перемещенных лиц Биндермихль, который находился около Линца, в Австрии. В 1947 году они отправились в другой лагерь — Вассеральфинген близ города Аален в Германии, затем переехали Мюнхен. В 1949 году они переехали в Соединенные Штаты Америки, где поселились в Бруклине. На тот момент Хофману было 11 лет. Английский, стал шестым языком, который он выучил за свою жизнь. После школ P.S. 93 и P.S. 16 он поступил в школу Стайвесант, одну из выдающихся научных школ Нью-Йорка. Среди его одноклассников были не только будущие ученые, но и юристы, историки, писатели. Летом он ездил в детский лагерь в Катскильских горах. В 1958 году родилась Элинор, его младшая сестра .

В 1955 году Хофман начал учебу в Колумбийском университете в качестве студента-медика. Тем и следующим летом он работал в Национальном Бюро Стандартов в Вашингтоне с Ньюманом и Фергюсоном. Летом позже он работал в Брукхейвенской Национальной Лаборатории с Каммингом. Его учителями химии были Фрэнкель и Халфолд, которых он вспоминает с добротой и благодарностью.

В 1958 году Роалд Хофман закончил Колумбийский университет и поступил в аспирантуру Гарвардского университета. Он намеревался работать с Моффиттом, замечательным молодым теоретиком, но тот умер на первом году его аспирантуры. Молодой преподаватель, Гутерман, был одним из немногих членов факультета в Гарварде, кто в то время был заинтересован в теоретических исследованиях, и Хофман начал с ним работать. Летом 1959 года он получил стипендию от группы Квантовой химии Лоудина в Уппсале для посещения летней школы. Школа была проведена на острове Лидинго за пределами Стокгольма. Там он встретил Еву Бёрьессон, летом она работала в приемной школы, и они поженились в следующем году .

По возвращении в Гарвард, Хофман провел несколько неуспешных экспериментов, и они с Евой улетели на год в Советский Союз. Это был второй год обмена аспирантами США и СССР. Он работал в течение 9 месяцев в Московском государственном университете с А. С. Давыдовым по теории возмущений. С того времени начинается его овладение русским языком и интерес к русской культуре.

По возвращении в США Хофман поменял научных руководителей и начал работать с Липскомбом, который только что пришел в Гарвард. Он программировал то, что сейчас называется расширенным методом Хюккеля. Он применял его для гидридов бора и полиэдрических молекул, в основном. Этим же методом Хофман приближенно рассчитал барьер во внутреннем вращении этана. Это было началом его работы над органическими молекулами .

В 1962 году он защитил докторскую диссертацию и стал первым доктором наук Липскомба и Гутермана. Три последующих года (1962—65) Роалд Хофман проработал в Гарвардском университете ассистентом лауреата Нобелевской премии по химии Роберта Вудворда. По воспоминаниям самого Хофмана, Вудворд обладал ясностью мысли, способностью к концентрации, энциклопедическими знаниями химии, и эстетическим чувством, не имеющим аналогов в современной химии. В это время Хофман начал исследовать все виды органических превращений .

В период с 1962 по 1965 годы у Хофмана родились двое детей, Гилель Ян и Ингрид Елена.

В 1965 году он переехал в Корнелл. Теперь он профессор физических наук Корнелльского университета .

В 1965 году вместе Вудвордом он сформулировал принцип сохранения орбитальной симметрии при химических реакциях («правило Вудворда — Хофмана»). Проводя в Корнелльском университете свои исследования, Хофман построил обобщенную квантовую теорию атомных и молекулярных столкновений в ходе химических реакций, за что в 1981 году был удостоен Нобелевской премии по химии.

В 1986—88 годах доктор Гоффманн участвовал в создании телевизионного курса вводной химии. «Мир химии» представляет собой серию из 26 получасовых эпизодов, разработанную в Университете штата Мэриленд и созданную Ричардом Томасом. Проект финансировался Анненберг Фондом — Корпорацией Общественного Вещания. Доктор Гоффманн был телеведущим в сериях, которые начали выходить в эфир на ПБС в 1990 году. «Мир химии» по-прежнему используется в сотнях школ США и за рубежом.

Научная деятельность

Научные интересы Доктора Гоффманна — это исследования электронной структуры стабильных и нестабильных молекул и переходных состояний в реакциях. Он применяет как различные квантово-химические методы расчета, так и качественные аргументы к проблемам строения и реакционной способности и органических, и неорганических молекул среднего размера и протяженных систем в одно-, двух- и трех измерениях.

Его первым крупным научным вкладом была разработка расширенного метода Хюккеля (в сотрудничестве с группой Липскомба), схемы молекулярных орбиталей, которая позволила рассчитать приблизительную электронную структуру молекул и которая дала разумные предсказания молекулярных конформаций и простых потенциальных поверхностей. Эти расчеты сыграли важную роль в возрождении интереса к электронам и их свойствам.

Вторым важный вкладом Роальда Хофмана было двустороннее исследование электронной структуры переходных состояний и интермедиатов в органических реакциях. В плодотворном сотрудничестве с Р. Б. Вудвордом из Гарвардского университета, он применил простые, но мощные аргументы симметрии и связи к анализу согласованных реакций. Эти соображения имели значительное прогностическое значение и стимулировали много продуктивной экспериментальной работы. Во втором подходе Хофман проанализировал с помощью различных полуэмпирических методов молекулярные орбитали большинства типов реактивных интермедиатов в органической химии — карбониевых ионов, бирадикалов, метиленов, бензилов и т. д. Важные понятия, такие как взаимодействие через связь и гиперконьюгативное орбитальное взаимодействие, а также общий принцип пограничного контроля орбиталей, появились благодаря этой работе.

Доктор Хофман и его сотрудники исследовали структуру и реакционную способность неорганических и металлоорганических молекул. Приблизительные расчеты молекулярных орбиталей и аргументы, основанные на симметрии, были применены его группой для изучения основных структурных особенностей каждого вида неорганических молекул, от комплексов малых двуатомных молекул до кластеров, содержащих много атомов переходных металлов. Особенно полезное теоретическое устройство, концептуальное создание сложных молекул из (ML)n фрагментов, было использовано группой Хофмана для анализа связей кластеров, равновесной геометрии и конформационных предпочтений олефинов и полиеновых металлокарбонильных комплексов. Теперь доступно удовлетворительное понимание способа связывания практически каждого органического лиганда в металл-лигандный комплекс, а начало было положено исследованиями поверхностей потенциальной энергии для реакций присоединения этилена, восстановительного элиминирования и реакций миграционного присоединения алкила. Несколько новых структурных типов, такие как тройной двухэтажный и порфириновый сендвичи, были предсказаны, а позже были синтезированы.

В области неорганической химии, доктор Хофман и его коллеги систематически изучали геометрию, многогранные перегруппировки и предпочтения в замещении пяти-, шести-, семи- и восьмикоординационных комплексов, факторы, которые влияют на то, будут ли некоторые лиганды образовывать мостик или нет, ограничения связывания металл-металл, и геометрию комплексов уранила и других актинидов.

Важным концептуальным продвижением группы Хофмана была изолобальная аналогия, отображение друг на друга наиболее важных фрагментов органической и неорганической химии. Аналогия особенно полезна для выяснения структурных сходств между органическими и неорганическими молекулами, часто неожиданных. Но это также служит в качестве руководства к реакционной способности и синтезу. Изолобальная аналогия была предметом Нобелевской лекции Хофмана.

Хофман также исследовал электронную структуру протяженных систем в одном, двух и трех измерениях. Подход граничных орбиталей нашел аналог в этой работе, в плотностях состояний и их расщеплении. Он предложили очень полезный инструмент, кривую COOP. Аналогично заселенности перекрывания в твердом состоянии, она показывает, что прочность связи зависит от количества электронов. Были изучены разнообразные молекулы, такие как платиноцианиды, фазы Шевреля, карбиды переходных металлов, смещенные переходы в NiAs, MnP и NiP, новые металлические формы углерода, создание и разрыв связей в твердом состоянии, и многие другие системы. Одним из основных направлений изучения твердой фазы были поверхности, особенно взаимодействия СН4, ацетилена и CO с поверхностями конкретных металлов. Группа Хофмана смогла довести до конца уникальное сравнение неорганических и поверхностных реакций.

«Прикладная теоретическая химия» — это способ, каким Роальд Хофман любит характеризовать частности сочетания вычислений, стимулируемых экспериментом и построением обобщенных моделей, рамок для понимания, то есть его вклад в химию.

Литературная деятельность

Хофман автор не только научных, но и научно-популярных и философских работ, пьес, стихов.

В США выходили его поэтические сборники:

• «The Metamict State» (1987)
• «Gaps and Verges» (1990)
• «Memory Effects» (1999)
• «Soliton» (2002)
• «Catalista» (2002)

В России:

• Избранные стихотворения. 1983—2005. М., Текст, 2011

В 1993 году опубликована книга «Chemistry Imagined», которую Хофман написал в соавторстве с Вивианом Торренсом. В «Chemistry Imagined» Хофман обсуждает социальный, культурный, литературный и психологический контексты химии, она была переведена на китайский и испанский языки.

В 1995 году опубликован труд «The Same and Not the Same». Эта книга указывает на двойственность, которая лежит под поверхностью химии. Она была переведена на корейский, испанский, русский, итальянский, немецкий и китайский. Она была выбрана Министерством по делам культуры и спорта Республики Корея как одна из лучших академических книг года.

В 1997 году В. Фриман опубликовал «Old Wine, New Flasks; Reflections on Science and Jewish Tradition» Роальда Хофмана и Шира Лейбовиц Шмидт. Эта книга показывает в неконфронтационной (и остроумном) виде, как наука и религия, имея дело с миром, обе привели к вечному и важным вопросам власти, чистоты, самобытности, естественного и искусственного. «Old Wine, New Flasks; Reflections on Science and Jewish Tradition» была переведена на испанский язык.

Спектакль «Кислород» Карла Джерасси и Роальда Хофмана был представлен в США в Сан-Диего в Репертуарном Театре в 2001 году и был пущен в производство на Студии Риверсайд в Лондоне и (на немецком) в Вюрцбурге и Мюнхене осенью 2001 года. Спектакль был также в эфире BBC World Service и Западного Немецкого Радио, и был издан на английском, немецком, французском, китайском, корейском, бразильском португальском, португальском и испанском языках. Вторая пьеса Роальда Хофмана, «Надо было», была сыграна несколько раз с 2006 года, была издана на итальянском языке и переведена на немецкий и русский. Новый спектакль: «Мы есть то, что принадлежит вам» была прочитана публично впервые на семинаре в Университете Ричмонда в 2009 году.

Награды

Нобелевская премия

В 1981 году Роалд Хофман с Кенъити Фукуи получил Нобелевскую премию по химии

Другие награды

• Премия Американского химического общества 1969 года по экологически чистой химии
• Премия Фресениуса от Пхи Лямбда Апсилон в 1969 году
• Премия Харрисона Хоу 1969 года в Разделе Рочестера от Американского химического общества
• Премия Международной Академии молекулярных квантовых наук 1970 года
• Премия им. Артура Коупа от Американского Химического Общества в области органической химии (совместно с Вудвордом) в 1970 году
• Премия Полинга 1974 года в Разделах Пьюджет-Саунд и Орегон
• Медаль Николса в 1981 году от Нью-Йоркского подразделения Американского химического общества
• Премия Американского химического общества по неорганической химии в 1982 году
• Национальная научная медаль США в 1983 году
• Премия Колледжа Дикинсона в 1986 году
• Премия Национальной академии наук в области химических наук в 1986 году
• Медаль Пристли от Американского химического общества наивысшей степени в 1990 году
• Золотая медаль в честь Н. Н. Семенова от Академии наук СССР в 1991 году
• Медаль Столетия Высшей школы искусств и наук Гарвардского университета в 1994 году
• Премия Пиментел в области химического образования от Американского химического общества в 1996 году
• Премия Элизабет А. Вуд от Американской кристаллографической ассоциации в 1997 году
• Премия Столетия со дня рождения Джавахарлала Неру от Индии в 1998 году
• Золотая медаль Американского института химиков в 2006 году
• Премия Грейди-Стак за интерпретацию химии для общества и премия за службу обществу от Национального научного совета в 2009 году
• Большая золотая медаль имени М. В. Ломоносова от Российской академии наук (2011)

Интересные факты

Во время учебы в Колумбийском университете Хофман уделял большое внимание «ненаучным» курсам. Из его автобиографии: «Мир, который открыли передо мной курсы, не относящиеся к естественным наукам, — это то, что я помню лучше всего из дней, проведенных в Колумбийском колледже. Я чуть было не перешел на историю искусства».