Linus Pauling nhà khoa học người Mỹ

Linus Pauling, đầy đủ Linus Carl Pauling, (sinh ngày 28 tháng 2 năm 1901, Portland, Oregon, Hoa Kỳ đã chết ngày 19 tháng 8 năm 1994, Big Sur, California), nhà hóa học lý thuyết người Mỹ đã trở thành người duy nhất giành được hai giải thưởng Nobel không chia sẻ. Giải nhất của ông (1954) đã được trao cho nghiên cứu về bản chất của liên kết hóa học và công dụng của nó trong việc làm sáng tỏ cấu trúc phân tử; lần thứ hai (1962) công nhận những nỗ lực của ông trong việc cấm thử nghiệm vũ khí hạt nhân.

Giáo dục và giáo dục sớm

Pauling là con đầu của ba người con và là con trai duy nhất của Herman Pauling, dược sĩ và Lucy Isabelle (Người yêu) Pauling, con gái của dược sĩ. Sau khi được giáo dục sớm ở Condon và Portland, Oregon, anh theo học trường Cao đẳng Nông nghiệp Oregon (nay là Đại học Bang Oregon), nơi anh gặp Ava Helen Miller, người sau này trở thành vợ anh, và anh nhận bằng Cử nhân Khoa học về triệu tập kỹ thuật hóa học kiêm hiệu trưởng vào năm 1922. Sau đó, ông theo học Viện Công nghệ California (Caltech), nơi Roscoe G. Dickinson chỉ cho ông cách xác định cấu trúc của các tinh thể bằng tia X. Ông đã nhận bằng tiến sĩ. vào năm 1925 cho một luận án xuất phát từ các bài báo cấu trúc tinh thể của mình. Sau một thời gian ngắn làm Uỷ viên nghiên cứu quốc gia, ông đã nhận được học bổng Guggenheim để nghiên cứu cơ học lượng tử ở châu Âu.Ông đã dành hầu hết 18 tháng tại Viện Vật lý lý thuyết của Arnold Sommerfeld ở Munich, Đức.

Làm sáng tỏ cấu trúc phân tử

Sau khi hoàn thành nghiên cứu sau tiến sĩ, Pauling trở lại Caltech vào năm 1927. Ở đó, ông bắt đầu một sự nghiệp giảng dạy và nghiên cứu lâu dài. Phân tích cấu trúc hóa học trở thành chủ đề trung tâm của công trình khoa học của ông. Bằng cách sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ tia X, ông đã xác định sự sắp xếp ba chiều của các nguyên tử trong một số khoáng vật silicat và sunfua quan trọng. Năm 1930, trong một chuyến đi đến Đức, Pauling đã biết về nhiễu xạ điện tử và khi trở về California, ông đã sử dụng kỹ thuật tán xạ electron này từ hạt nhân của các phân tử để xác định cấu trúc của một số chất quan trọng. Kiến thức cấu trúc này đã hỗ trợ anh ta phát triển thang đo độ âm điện trong đó anh ta chỉ định một số đại diện cho sức mạnh của một nguyên tử cụ thể là thu hút các electron trong liên kết cộng hóa trị.

To complement the experimental tool that X-ray analysis provided for exploring molecular structure, Pauling turned to quantum mechanics as a theoretical tool. For example, he used quantum mechanics to determine the equivalent strength in each of the four bonds surrounding the carbon atom. He developed a valence bond theory in which he proposed that a molecule could be described by an intermediate structure that was a resonance combination (or hybrid) of other structures. His book The Nature of the Chemical Bond, and the Structure of Molecules and Crystals (1939) provided a unified summary of his vision of structural chemistry.

The arrival of the geneticist Thomas Hunt Morgan at Caltech in the late 1920s stimulated Pauling’s interest in biological molecules, and by the mid-1930s he was performing successful magnetic studies on the protein hemoglobin. He developed further interests in protein and, together with biochemist Alfred Mirsky, Pauling published a paper in 1936 on general protein structure. In this work the authors explained that protein molecules naturally coiled into specific configurations but became “denatured” (uncoiled) and assumed some random form once certain weak bonds were broken.

On one of his trips to visit Mirsky in New York, Pauling met Karl Landsteiner, the discoverer of blood types, who became his guide into the field of immunochemistry. Pauling was fascinated by the specificity of antibody-antigen reactions, and he later developed a theory that accounted for this specificity through a unique folding of the antibody’s polypeptide chain. World War II interrupted this theoretical work, and Pauling’s focus shifted to more practical problems, including the preparation of an artificial substitute for blood serum useful to wounded soldiers and an oxygen detector useful in submarines and airplanes. J. Robert Oppenheimer asked Pauling to head the chemistry section of the Manhattan Project, but his suffering from glomerulonephritis (inflammation of the glomerular region of the kidney) prevented him from accepting this offer. For his outstanding services during the war, Pauling was later awarded the Presidential Medal for Merit.

While collaborating on a report about postwar American science, Pauling became interested in the study of sickle-cell anemia. He perceived that the sickling of cells noted in this disease might be caused by a genetic mutation in the globin portion of the blood cell’s hemoglobin. In 1949 he and his coworkers published a paper identifying the particular defect in hemoglobin’s structure that was responsible for sickle-cell anemia, which thereby made this disorder the first “molecular disease” to be discovered. At that time, Pauling’s article on the periodic law appeared in the 14th edition of Encyclopædia.

While serving as a visiting professor at the University of Oxford in 1948, Pauling returned to a problem that had intrigued him in the late 1930s—the three-dimensional structure of proteins. By folding a paper on which he had drawn a chain of linked amino acids, he discovered a cylindrical coil-like configuration, later called the alpha helix. The most significant aspect of Pauling’s structure was its determination of the number of amino acids per turn of the helix. During this same period he became interested in deoxyribonucleic acid (DNA), and early in 1953 he and protein crystallographer Robert Corey published their version of DNA’s structure, three strands twisted around each other in ropelike fashion. Shortly thereafter James Watson and Francis Crick published DNA’s correct structure, a double helix. Pauling’s efforts to modify his postulated structure had been hampered by poor X-ray photographs of DNA and by his lack of understanding of this molecule’s wet and dry forms. In 1952 he failed to visit Rosalind Franklin, working in Maurice Wilkins’s laboratory at King’s College, London, and consequently did not see her X-ray pictures of DNA. Frankin’s pictures proved to be the linchpin in allowing Watson and Crick to elucidate the actual structure. Nevertheless, Pauling was awarded the 1954 Nobel Prize for Chemistry “for his research into the nature of the chemical bond and its application to the elucidation of the structure of complex substances.”