Відкрити головне меню

Зміни

стильові правлення
}}
 
{{НобелівськаПремія}} '''Фуку́і Кен'і́ті ''' ({{lang-ja|福井 謙一、 ふくい けんいち}} [[4 жовтня]] [[1918]] - — [[9 січня]] [[1998]] року) - — [[Японія|японський]] хімік, лауреат [[Нобелівська премія з хімії|Нобелівської премії з хімії]] «за розробку теорії перебігу хімічних реакцій» спільно з [[Роалд Гоффман|Роалдом Гоффманом]].
 
== Дитинство ==
 
== Освіта ==
Кен'їті надійшов у початкову школу Тамада Дейна в 1925 році. Він був слабо розвинений фізично. Йому подобалося працювати в полі в літній школі на південному узбережжі Осаки. У середню школу Імам Кен'їті переїхав в 1931 році. Там він став членом біологічного гуртка, в якому старші члени були дуже хорошими лідерами і експертами в своїй області. Члени гуртка часто їздили в довколишні гори на околиці Осаки і збирали там різні види комах. У цей час Кен'їті познайомився з роботами Жана Анрі Фабра - — серією книг "«Ентомологічні спогади"» (Souvenirs Entomologiques). Кен'їті читав їх у перекладі І. Йосиди і Т. Хаясі, і з нетерпінням чекав кожного наступного випуську. Спостереження, описані в книзі, повністю відповідали його власним. Це дуже дивувало Кен'їті, адже він знаходився так далеко від Провансу, де жив Жан Фабр. Значно пізніше Кен'їті обрали членом Міжнародної Академії квантової молекулярної науки, штаб якої розташовувався в Ментоні (Франція). Ж.  А.  Фабр був не тільки чудовим ентомологом, але й талановитим хіміком. Він досяг успіху в приготуванні барвника алізарину з рослини марени. Але на жаль, це не знайшло широкого застосування через винаходи синтетичного методу німецькими вченими. Фабр присвятив останній розділ «ентомологічних спогадів» цієї історії. Останньою пропозицією в цій главі було «Laboremus!», Що означало «Почнемо спочатку!». Це вразило Кен'їті. Хімія не принесла щастя Фабру, і це кинуло тінь на ставлення до хімії Кен'їті. Курс хімії почався у Кен'їті на третьому році навчання в середній школі, але він не любив її за те, що багато чого тут потрібно було помітити і вчити, а також частково через те, що Фабру не пощастило як хіміку.
Кен'їті написав у віці 65 років, що дитячий досвід був дуже важливий у становленні його як ученого-натураліста. Тоді в школі він не думав про кар'єру вченого, ськоріше навіть думав про роботу в літературі. Його улюбленими предметами були історія та література. Причиною цього було місце його народження, місто Осікума, який розташовувався між Нарою та Кіото, де було безліч історичних пам'яток. У 1935 році Кен'їті вступив до старші класи школи Осаки. Він вступив до Факультету природничих наук і вивчав німецьку як другу мову. У той час студентам необхідно було займатися спортом, і Кен'їті вибрав японське фехтування [[кендо]]. Кен'їті любив займатися спортом майже кожен день, але це забирало багато часу і сил, так що мало часу залишалося на навчання. Коли він тільки починав займатися фехтуванням, він ніяк не міг виграти, і його вчитель ськазав тоді йому: «Ніколи не чекай перемоги, просто борися на повну силу». Після цього він став перемагати і полюбив цей спорт. Це зробило його сильним фізично, але навчання він кілька запустив.
Навесні 1938 року на останньому курсі навчання його батько відвідав Ген'іцу Кіта, свого родича, професора хімії Університету Кіото, який живе в тому ж районі Нари. Він проконсультувався у нього з приводу подальшого навчання Кен'їті. Він пояснив, що його син любить німецьку мову та математику. Кіта відповів, що математика та німецька мова важливі для хімії, і запропонував роботу в лабораторії в Кіото. Це було трохи несподівано, тому що в ті дні вважалося, що математика не була потрібна в хімії. Коли Кен'їті дізнався про цю пропозицію, він погодився вчитися там. Йому уявлялося цікавим вчитися у такого відмінного вчителя.
Професор Кіта народився у місті Нара в 1883 році, закінчив Факультет прикладної хімії Імперського Університету Токіо в 1906 році, де і став ад'юнктом професора в 1908 році. Після двох років, проведених у Європі та Америці, він став професором Факультету промислової хімії Імперського Університету Кіото в 1921 році. Кіта був не тільки видатним хіміком, що опублікували понад 1000 статей, але також відмінним вчителем, який навчив велике число провідних японських хіміків, таких як Дз. Сакурада, З. Кодама, М. Хоріо і Дж. Фурукава. Після його виходу на пенсію з Університету Кіото в 1944 році він став Президентом Університету Наніва (пізніше префектурний Університет Осака) і членом Японської Академії.
 
=== Університетські роки ===
Кен'їті вступив до Факультету промислової хімії, на кафедру інженерії Імперського Університету Кіото в 1937 році. Він часто відвідував Професори Кіту будинку, де його завжди радо зустрічали Кіта і його дружина, яка була відмінним віолончелістом, грали в оркестрі і одного разу навіть для імператора [[Імператор Мейдзі|Мейдзі]]. Кіта був досить мовчазним людиною і часом виглядав простакуватим. Його улюбленим радою був «Ти повинен вчити фундаментальну хімію, якщо ти хочеш добре розуміти прикладну хімію». Факультет промислової хімії робив акцент на прикладних областях, таких як керамічна хімія, електрохімія, ферментативна хімія і хімія синтетичних барвників, волокон, гум та пластиків. Лекції були строго орієнтовані на прикладну хімію. Кен'їті, який хотів вивчити фундаментальну науку, слухав лекції на кафедрі природознавства, розташованої неподалік. Кен'їті також хотів вивчити квантову механіку, якої як науці було всього 12 років. Так як з цієї дисципліни не було лекцій, він ходив у бібліотеку на Фізичний факультет і брав там книги. Він намагався зрозуміти всі рівняння, тому він шукав оригінальну літературу. Світ атомів і молекул зачарував Кен'їті. Проблема була в тому, що він не міг брати на будинок книги на кшталт «Керівництва по Фізиці» (Handbuche der Physik), тому він писав суть цих статей у своєму зошиті. Коли він відпочивав, він любив дивитися закордонне кіно, на кшталт «Під дахами Парижа». Його студентські роки в Кіото приносили йому величезне задоволення. Кен'їті любив читати мало, але вдумливо. У той час область математичної фізики вже була відкрита. «Методи математичної фізики» [[Курант Ріхард|Куранта]] і [[Гільберт Давид|Гільберта]] була однією з його улюблених книг. Він дивувався, чому не існувала «математична хімія» і вважав, що емпірична природа хімії повинна зменшитися після появи математичної хімії. «Зменшення емпіричної природи хімії» було улюбленою фразою професора Фукуї.
На третьому курсі він почав вчитися в аспірантурі під керівництвом ад'юнкт-професора Хару Сінгу, тому що професор Кіта збирався йти на пенсію. Це експериментальне навчання було дуже корисним для його подальшого теоретичного навчання: різні вуглеводні показували різну реакційну здатність до гексахлоріду сурми, що було дуже загадковим і цікавим фактом. Кен'їті була також цікава різна реакційна здатність ароматичних сполук, таких як нафталін і антрацен. Це було предметом нової електронної теорії, перші зачатки якої тільки починали з'являтися. Для Кен'їті було удачею, що результати його експериментів не пояснювалися існуючими теоріями.
Кен'їті закінчив Кафедру інженерії Університету Кіото в березні 1941 року і вступив до аспірантури Факультету паливної хімії на Кафедру інженерії. Його науковим керівником був професор Сіндзіро Кодама, який був також учнем професора Кити. Кодама навчався в Німеччині з 24-х років і мав також багато книг з квантової хімії і електромагнетизму. У Кен'їті з'явилася можливість вивчати фундаментальну фізику у вільній атмосфері в лабораторії кодами.
 
== Наукова діяльність ==
 
=== Написання докторських тез ===
У серпні 1941 року Кен'їті переїхав до ПаливнийПаливного інститутінституту Японської армії в Токіо. У 1943 році він читав лекції на факультеті паливної хімії, в Університеті Кіото, а в 1944 році став там ад'юнктом професора. Кен'їті проводив багато часу займаючись квантовою механікою. Особливо цікавими для нього стали книги Р.  Х.  Фоулера «Статистична механіка» (Фоулер, 1936) а також «Введення в квантову механіку» (1947) «Введення у фізику часток» (1948) Хідекі Юкави. Паливний інститут був зайнятий синтезом вуглеводнів, які могли покращити властивості бензину. У США використовували 2,2,4-триметилпентана і Кен'їті довелося синтезувати схожі з'єднання з бутанолу, який отримували бродінням цукру. У вересні 1944 його команда досягла успіху в синтезі ізооктану і отримала приз від японської армії. Після 2-ої Світової Війни, Кен'їті повернувся до Університету Кіото і став займатися молекулярним дизайном під керівництвом професора кодами. Він працював над синтезом поліетилену високого тиску. З цього дослідження полягала частина його кандидатської дисертації, яка називалася "«Теоретичне вивчення температурного розподілу в реакторах хімічної промисловості"». Це було 200-сторінкове дослідження. Коли він показав його професору Ките, який на той час вже пішов на пенсію, професор тільки відповів, що воно було дуже товстим. Кен'їті підписав свої докторські тези теплим влітку 1948 року.
 
=== Теорія хімічних реакцій, теорія орбіталей ===
{{Cite book|last = Т.|first = Yonezawa|coauthors = C. Nagata|title = Molecular orbital theory of orientation in aromatic, heteroaromatic and other conjugated molecules|year = 1954 |}}
</ref>. Фукуї розглядав цей результат як загальну закономірність хімічних реакції, як загальне ориентационное поведінку. Він намагався розширити спектр сполук, до яких можна було застосувати подібне правило, наприклад розширити його на органічні та неорганічні речовини, ароматичні і аліфатичні, насичені і ненасичені. Він виявив, що спектр хімічних реакцій можна розширити до реакцій заміщення, приєднання, виділення, розриву зв'язку, елімінування, і утворень молекулярних комплексів. Стаття Фукуї 1952<ref name=autogenerated2 />
була опублікована в тому ж році коли з'явилася важлива стаття [[Маллікен Роберт Сандерсон|Маллікен]] з перенесення заряду в донорно-акцепторних комплексах (Маллікен, 1952). З роботою Маллікен Фукуї отримав теоретичне обгрунтування своїх результатів. Основна ідея полягала в електронній делокалізації між НСМО і ВЗМО реагуючих речовин. Ці орбіталі і називалися граничними.
Теорія граничних орбіталей була розвинена в багатьох напрямках не тільки науковою групою Фукуї, а й іншими вченими. Корисні показники реакційної здатності, наприклад «супер-делокалізованності»<ref>
{{Cite book|last = T.|first = Yonezawa|coauthors = C. Nagata)|title = Theory of substitution in conjugated molecules.|publisher = Bull. Chem. Soc. Japan 27|year = 1954}}
{{Cite book|last = P.-О.|first = Lowdin|coauthors = B. Pullman|title = A simple quantum-theoretical interpretation of the chemical reactivity of organic compounds. In Molecular orbitals in chemistry, physics and biology|publisher = Academic Press|location = New-York|year = 1964 |}}
</ref>. Це було результатом простого застосування теорії граничних орбіталей до так званим «узгодженим» двухцентровим реакцій.
Більш яськраве освітлення теорія Фукуї отримала у [[Вудворд Роберт Бернс|Вудворда]] і Хоффмана (Woodward & Hoffmann, 1965), які використовували НСМО і ВЗМО для пояснення утворення стереоспеціфічних продуктів в термічної циклізації і фотоціклізаціі сполучених полієнів. Це відкриття було першим кроком на шляху встановлення правила стереоселективності в різних узгоджених реакціях. Вони інтерпретували перебіг цих реакцій як виконання правила «збереження орбітальної симетрії» (Woodward & Hoffmann, 1969).
Всі результати, що пояснюється правилом Вудворда-Хоффмана, були інтерпретовані Фукуї за допомогою наближення теорії граничних орбіталей<ref>
{{Cite book|last = K.|first = Fukui|title = Recognition of stereochemical paths by orbital interaction|publisher = Accts Chem.|year = 1971 |}}
</ref>. Однак немає сумніву в тому що робота Фукуї отримала широке поширення саме завдяки роботі Вудворда і Хоффмана.
Дослідження взаємодій ВЗМО-НСМО в роботі за циклічним приєднання Фукуї 1964 року було застосовано його групою та іншими вченими (Хоук, 1973) до різноманітних хімічних реакцій: циклічного і ациклічні приєднанню, елімінування, регібрідізаціі, мультіціклізаціі, різним внутрішньомолекулярним перегрупувань, реакцій з бензольні кільцем, розмикання циклів і їх замикання, і &nbsp;т. &nbsp;д., Включаючи навіть термічно індуковані і фотоіндуковані реакції<ref>
{{Cite book|title = Chemical reaction and orbitals of electrons|publisher = Maruzen.|location = Tokio|year = 1976 |}}
</ref>. Особливо ефективною теорія виявилася щодо пояснення ськладної регіоселективності і різного виду вторинних стереохимичеських ефектів в узгоджених циклоприсоединения. Все пояснювалося в термінах граничних орбіталей. Перенесення заряду і зміна спина можна було пояснити з цієї точки зору<ref>
 
==== Нобелівська премія ====
У 1964 році Фукуї відвідав Симпозіум Санібеля, де вперше зустрів [[Роалд Гоффман|Роалда Гоффмана]]. Гоффман був на 19 років молодше Фукуї і вже відомий за розширений метод [[Хюккеля Еріх|Хюккеля]], який він досліджував у своїй кандидатській дисертації. Вони подружилися і залишилися гарними друзями до кінця життя. Після Санібеля він подорожував майже два місяці по Америці та Європі з дружиною Томо. Це була його перша поїздка за кордон, і він відсвяткував свою 19-ту річницю спільного життя з Томо в ресторані в Парижі.
У 1964 році П.-О. Левдін і Б. Пуллман запропонували Фукуї зробити внесок у главу книги, присвяченої Роберту Маллікену, на його 60-ти річчя. Він погодився, написавши статтю під назвою «Просте квантове теоретичне пояснення реакційної здатності хімічних сполук»<ref name=autogenerated1 />
. У цій статті він вивчав [[Реакція Дільса-Альдера|реакцію Дільса-Альдера]], і вперше відніс типи симетрій вищої зайнятої молекулярної орбіталі (ВЗМО) і нижчої вільної молекулярної орбіталі (НСМО) до селективності реакції. Ця обставина було відзначено також Вудвордом і Хофманом у презентації теорії збереження орбітальної симетрії, так зване правило Вудворда-Хофмана. Ця теорія, представлена в 1965 році, стверджувала, що реакційна здатність речовин безпосередньо залежить від природи ВЗМО і НСМО молекул. Теорія була гаряче сприйнята хіміками і відразу ж відкрила нову область в органічній хімії. У результаті, прикордонна орбітальна теорія як додаток правилом Вудворда-Хофмана стала швидко поширюватися і отримала Нобелівську премію з хімії у 1981 році. Було близько 10 ранку 19 жовтня 1981 року, незабаром після його 63-його дня народження, коли йому зателефонували з редакції газети Токіо, з проханням взяти інтерв'ю у Нобелівського лауреата. Він був приголомшений, але коли побачив своє ім'я поруч з Роалд Хофманом в новинах по телевізору, остаточно повірив у себе. У ту ніч до нього прийшло багато людей: репортери телебачення і газет, друзі, знайомі та студенти. Кен'їті і Томо були оточені журналістами до опівночі.
10 грудня 1981 Кен'їті Фукуї отримав диплом і медаль [[Нобель Альфред Бернхард|Альфреда Нобеля]] з хімії від Короля Швеції Густава. Приз він розділив з Роалдом Гоффманом. На дипломі була гарна картинка з фіолетових шафранів. У той момент він отримав подяки та напуття від професорів Ген'іцу Кіта і Йосіо Танака. Його вразила кількість подій після церемонії нагородження, які проводилися під заступництвом Студентського Союзу Швеції.
 
== Кінець життя ==
Після отримання Нобелівської премії на Фукуї навалилася ціла купа справ, особливо зросла увага до нього з боку японської преси. Це робило його життя менш «рухомий», однак він як і раніше любив гуляти вранці на природі, на свіжому повітрі. Він став Президентом Інституту Технології в Кіото. Так як його посада була не наукової, а адміністративної, він не міг мати лабораторію в Університеті. Три роки опісля він став Президентом Інституту фундаментальної хімії, який був побудований для нього в Кіото, на гроші японської хімічної промисловості. Він також став головою багатьох організацій і комітетів, залишивши мінімум часу для науки.
Фукуї часто просили читати лекції, не специфічного, а загального характеру, на яких він любив говорити про те, що в майбутньому хімія стане однією з найпопулярніших наук у світі. Хоча проблеми з навколишнім середовищем затемнили вигляд хімії, але тим не менш вони дали поштовх хімічної промисловості до змін. Стало зрозумілим, що без хімії неможливо вирішити проблеми ресурсів, їжі та енергії. Сучасні студенти, як він вважав, повинні вивчати більше фундаментальної теоретичної хімії, і менше експериментальної. Досягнення комп'ютерної науки допоможуть теоретичної хімії розвиватися стрімко. Він навіть пропонував термін «молекулярна інженерія» для області, яка шукає необхідні властивості молекул. Він надихав молодих вчених бути більш креативними в новій науці та інженерії.
 
=== Смертельна хвороба ===
Взимку 1997 року в Кен'їті виявили рак шлунка. Він негайно пройшов курс хірургічних операції, але влітку йому знову довелося повернутися в госпіталь. 9 січня 1998 він помер у віці 79 років. Його могила знаходиться на схилі гори Хігасіяма, де також похований його улюблений вчитель Ген'іцу Кіта<ref name=autogenerated3 />
 
== Сім'я ==
Томо (яка до заміжжя була Томо Хоріе) і Кен'їті одружилися влітку 1946 року. Вона мріяла стати вченим після прочитання біографії [[Склодовська-Кюрі Марія|Марії Кюрі]], закінчила Факультет фізичної хімії Імператорського жіночого університету наук у Токіо. До заміжжя Кен'їті зводив одного разу її на концерт, де грали Дев'яту симфонію Бетховена. Після концерту він гордо відзначав, що в концерті не грали деякі оригінальні частини симфонії, заявлені в афіші. Вона подумала тоді, як же він може зіпсувати враження від концерту. Це були важкі дні для Японії, але Томо робила все, щоб ськонцентрувати Кен'їті на науці. Їх син Тецуя народився 8 січня 1948 року, а їх дочка Міяко -&nbsp;— 19 травня 1954.
 
== Див. також ==
* [[6924 Фукуі]] &nbsp;— астероїд, названий на честь науковця<ref>{{DMPN}}</ref>.
 
== Бібліографія ==
* {{Cite book|last = K.|first = Fukui|title = Theor. Chem. Accts|publisher = Cornell University Press|year = 1999}}