Em 06/06: RICHARD E. SMALLEY

★06/06/1943 †28/10/2005
Richard Errett Smalley foi um químico e físico americano, que dividiu o Prêmio Nobel de Química de 1996 com Robert F. Curl, Jr. e Sir Harold W. Kroto por sua descoberta conjunta do carbono-60 (C60, ou buckminsterfulereno) e dos fullerenos (ou fulerenos).

O carbono é um elemento que pode assumir várias formas diferentes. Na natureza, por exemplo, aparecem grafite e diamantes. Em 1985, Richard Smalley, Robert Curl e Harold Kroto irradiaram uma superfície de grafite com pulsos de laser para que o gás carbono fosse formado. Quando o gás carbônico se condensou, formaram-se estruturas até então desconhecidas com 60 e 70 átomos de carbono. A estrutura mais comum tinha 60 átomos de carbono dispostos em uma esfera com cinco e seis arestas. As estruturas foram chamadas de fullerenos em homenagem ao arquiteto Buckminster Fuller, que trabalhou com essa forma geométrica.

Buckminsterfulereno (ou bucky-bola) é uma molécula de fulereno esférica com 60 átomos de carbono( C60). Ele possui uma estrutura de anel fundido tipo gaiola (icosaedro truncado), que se assemelha a uma bola de futebol, feito de vinte hexágonos e doze pentágonos, com um átomo de carbono em cada um dos vértices de cada polígono e uma ligação química ao longo de cada borda do polígono.

Buckminsterfullereno deriva do nome do inventor e conceituado futurista Buckminster Fuller. Um de seus projetos de uma estrutu-ra de cúpula geodésica exiba grande semelhança com C60. As pessoas em geral, por vezes, referem-se ao Buckminsterfullereno, e até mesmo estrutura de cúpula do Sr. Fuller, como bucky-bola.

FOTO: Pavilhão norte-americano da Exposição Mundial de 1967 (na Ilha de Santa Helena, Montreal, Quebec, Canadá) projetada por Fuller. Atualmente é chamada de “Biosfera de Montreal”.

Buckminsterfullerene é o maior objeto observado para exibir dualidade onda-partícula; teoricamente, todo objeto exibe esse comportamento.

Os fullerenos possuem propriedades fotofísicas e eletroquímicas e na presença de oxigênio, as moléculas de fulerenos podem oferecer alta toxicidade. A intercalação de metais alcalinos com moléculas de C60 pode gerar materiais supercondutores.

Em pressões da ordem de 250 mil atmosferas, os fulLerenos transformam-se em diamantes. Os fulerenos também podem ter aplicações biomédicas, tais como a atividade antiviral, antioxidante, antimicrobiana, transporte de drogas de efeito redioterápico e contrastes para diagnóstico por imagem.

LEIA
https://www.britannica.com/biography/Richard-Smalley
Richard E. Smalley | Químico e físico americano

Richard E. Smalley, na íntegra Richard Errett Smalley, (nascido em 6 de junho de 1943, Akron, Ohio, EUA – morreu em 28 de outubro de 2005, Houston, Texas), químico e físico americano, que dividiu o Prêmio Nobel de Química de 1996 com Robert F. Curl, Jr. e Sir Harold W. Kroto por sua descoberta conjunta de carbono-60 (C60, ou buckminsterfullereno) e os fulerenos.

Smalley recebeu um Ph.D. da Princeton University em 1973. Após o pós-doutorado na University of Chicago, ele começou sua carreira de professor na Rice University (Houston, Texas) em 1976. Ele foi nomeado Gene and Norman Hackerman Professor de Química em 1982 e tornou-se professor de física em 1990.

Foi na Rice University que Smalley e seus colegas descobriram os fulerenos, a terceira forma conhecida de carbono puro (diamante e grafite são as outras duas formas conhecidas). Smalley havia projetado um aparato de feixe de agrupamento supersônico de laser que poderia vaporizar qualquer material em um plasma de átomos e então ser usado para estudar os agrupamentos resultantes (agregados de dezenas a muitas dezenas de átomos). Em uma visita ao laboratório de Smalley, Kroto percebeu que a técnica pode ser usada para simular as condições químicas na atmosfera de estrelas de carbono e, assim, fornecer evidências convincentes para sua conjectura de que as cadeias de carbono se originaram nas estrelas.

Em uma agora famosa série de experimentos de 11 dias conduzidos em setembro de 1985 na Rice University por Kroto, Smalley e Curl e seus colegas de trabalho James Heath, Yuan Liu e Sean O’Brien, o aparelho de Smalley foi usado para simular a química em a atmosfera de estrelas gigantes girando o laser de vaporização em grafite. O estudo não apenas confirmou que as cadeias de carbono poderiam ser produzidas, mas também mostrou, por acaso, que uma espécie de carbono até então desconhecida contendo 60 átomos se formou espontaneamente em abundância relativamente alta. Os átomos dos fulerenos são organizados em uma concha fechada. C60, a menor molécula de fulereno estável, consiste em 60 átomos de carbono que se encaixam para formar uma gaiola, com as ligações que lembram o padrão das costuras de uma bola de futebol. A molécula recebeu o nome de buckminsterfullerene, ou buckyball, porque sua forma é semelhante às cúpulas geodésicas projetadas pelo arquiteto e teórico americano R. Buckminster Fuller.

Um dos principais defensores da nanotecnologia, Smalley desempenhou um papel fundamental no estabelecimento em 2000 da National Nanotechnology Initiative, um programa federal de pesquisa e desenvolvimento.

LEIA: OBITUÁRIO
https://science.sciencemag.org/content/310/5756/1916.full

Richard Errett Smalley, que morreu em 28 de outubro de 2005 após uma luta de 7 anos contra o câncer, abnegadamente usou sua estatura e sabedoria para inspirar uma revolução mundial da nanotecnologia. Suas descobertas, seu entusiasmo inesgotável por entusiasmar os jovens com a ciência e seu despertar do mundo para possíveis soluções nanotecnológicas para a crise de energia deixaram um legado duradouro. Em apenas 40 anos de aplicação de seu poderoso intelecto à ciência e tecnologia, seu trabalho levou a tipos inteiramente novos de materiais e campos de estudo, aparatos revolucionários para investigações científicas e comercialização e um profundo entendimento do comportamento em escalas nano e moleculares. Ao longo do caminho, ele compartilhou o Prêmio Nobel de Química de 1996 por codescobrir a molécula de fulereno C60 em forma de bola de futebol.

Nascido em Akron, Ohio, em 6 de junho de 1943, o interesse de Smalley pela ciência começou no início da adolescência, quando ele e sua mãe coletaram organismos unicelulares de um lago local e os estudaram com um microscópio. Aprendeu com o pai a construir e consertar equipamentos mecânicos e elétricos e com a mãe o desenho mecânico, para ser mais sistemático no trabalho de design. Muitas décadas depois, a paixão de Rick pelo design criativo ainda era evidente nas paredes de seu escritório – diagramas mostrando suas mais recentes melhorias em equipamentos para a produção de nanotubos de carbono. Embora suas contribuições para a física e a engenharia fossem marcos, a química foi seu primeiro amor. A tabela periódica detalhada dos elementos que ele desenhou nas vigas do sótão onde estudou quando jovem marcou seu fascínio precoce pela química.

Ele perseguiu esse amor, desde os estudos de graduação no Hope College e na Universidade de Michigan até a Shell Chemical Company, onde trabalhou como químico de controle de qualidade em uma fábrica de polipropileno. Rick disse: “Estes foram dias fascinantes, envolvendo grandes volumes de material, sérios problemas do mundo real, com grandes consequências financeiras”. Ele aprendeu sobre processos em escala industrial e a importância de catalisadores eficientes, que foram úteis muito mais tarde, quando ele iniciou o aumento de escala da síntese de nanotubos de carbono. Após 4 anos, ele retomou os estudos acadêmicos e obteve seu Ph.D. em 1973 na Princeton University, com foco na física química da fase condensada e sistemas moleculares com o orientador de tese Elliott Bernstein.

Durante o estudo de pós-doutorado com Donald Levy e Lennard Wharton da Universidade de Chicago, e mais tarde com Daniel Auerbach, Rick ajudou a desenvolver uma técnica poderosa: espectroscopia de laser de feixe supersônico. Como resultado, os físicos químicos podem agora simplificar drasticamente a espectroscopia de moléculas complexas. Usando a parte mais fria do gás em expansão, os pesquisadores conseguiram atingir temperaturas abaixo de 1 K, congelando assim as rotações de moléculas e complexos de tamanho moderado. Depois de ingressar no corpo docente da Rice University em 1976, Smalley trabalhou junto com Robert Curl para produzir uma sequência de avanços pioneiros aplicáveis ​​para fazer e caracterizar feixes supersônicos muito frios de grandes moléculas, radicais e aglomerados atômicos com números precisamente conhecidos de átomos.

Em agosto de 1985, Smalley e Curl se juntaram a Harold Kroto da Universidade de Sussex para um curto projeto de verão para estudar distribuições de aglomerados de carbono interessantes encontradas por Andrew Kaldor na Exxon usando um aparelho construído pelo grupo de Smalley. Depois de uma noite lendária juntando recortes de papelão de hexágonos e pentágonos em sua mesa de cozinha, usando os insights de Kroto sobre a importância dos anéis de cinco carbonos, Smalley apresentou a “bola de futebol” de carbono como a única maneira sensata de 60 átomos de carbono ser montado para produzir os espectros observados. Um novo campo de investigação científica nasceu, então, alimentado por uma barragem aparentemente contínua de novos resultados empolgantes do laboratório de Rick e de outros em todo o mundo, que mostraram a diversidade de tipos de gaiolas de carbono, como sua produção poderia ser aumentada, o diversas maneiras de modificá-los e suas novas propriedades físicas e químicas.

Em 1993, Rick redirecionou grande parte do trabalho de seu grupo para nanotubos de carbono, que podem ser vistos como versões cilíndricas das moléculas da gaiola de carbono, e Rick e seus colegas se tornaram líderes no campo. Suas habilidades experimentais foram novamente críticas à medida que sua equipe desenvolveu a ablação a laser e os processos de monóxido de carbono de alta pressão para a fabricação de nanotubos de carbono de parede única. O rápido progresso científico mundial foi auxiliado pelo acesso de Rick a esses nanotubos de alta qualidade, primeiro por meio de um esforço sem fins lucrativos na Rice University e, em seguida, por meio da empresa de sucesso que ele fundou em 1999, Carbon Nanotechnologies, Inc.

Muitos chamam Rick de avô da nanotecnologia. Ele foi o autor mais citado em nanotecnologia na última década, e suas principais descobertas científicas e tecnológicas inspiraram esforços de comercialização em todo o mundo. Por causa do papel fundamental de Rick na criação da Iniciativa Nacional de Nanotecnologia, ele foi o único acadêmico convidado para a cerimônia de assinatura do Salão Oval em novembro de 2003. Sua visão de usar a nanotecnologia para ajudar a resolver a crise de energia e melhorar a saúde por meio da nanomedicina está motivando os governos a financiar programas eficazes. Muitos se dedicarão a uma meta que Rick enfocou durante seus últimos 4 anos de vida: um cabo de nanotubo de carbono quântico muito mais forte do que o aço, que carregaria uma corrente 10 vezes mais alta do que aquela transportada pelo fio de cobre e teria uma massa seis vezes menor.

Com sua morte, o mundo perdeu um grande intelecto em química, física e engenharia, mas também perdemos um grande defensor da ciência e da tecnologia e um grande educador e mentor. Robert Curl disse que “Rick era um visionário, e seu carisma e lógica fizeram com que aqueles com quem ele trabalhava aderissem à visão. Rick nos convenceu de que poderíamos ser melhores, mais fortes e arriscar mais se apenas tentássemos. Espero que não nos esqueçamos do seu legado … fará uma diferença transformadora duradoura. ” Com seu jeito humilde, Rick simplesmente disse que a ciência e a vida continuam.

APLICAÇÕES
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm

AUTOBIOGRAFIA DE RICHARD E. SMALLEY
Atenção! O texto a seguir foi traduzido pelo Google Translator e uma revisão superficial foi executada. Recomenda-se a leitura do texto original em inglês. Uma revisão mais acurada será feita com o devido tempo.

Nasci em Akron, Ohio, em 6 de junho de 1943, um ano antes do Dia D, a invasão aliada na Normandia. O caçula de quatro filhos, fui criado em uma família maravilhosamente estável e amorosa de fortes valores do Meio-Oeste. Quando eu tinha três anos, minha família se mudou para Kansas City, Missouri, onde morávamos em uma bela casa grande em um adorável bairro de classe média alta. Eu cresci lá (pelo menos na medida em que alguém pode ser considerado adulto ao sair para a faculdade aos 18 anos) e estava convencido de que Kansas City, Missouri, era o centro exato do universo conhecido.

Minha mãe, Esther Virginia Rhoads, era a terceira de seis filhos de Charlotte Kraft e Errett Stanley Rhoads, um rico fabricante de móveis na área de Kansas City. Ela gostou tanto do nome incomum Errett que o deu como meu nome do meio. Ela escolheu o nome de Ricardo em homenagem ao rei inglês cruzado (o Coração de Leão), mas sendo uma boa americana e devidamente desconfiada da realeza, ela gostava de me chamar de “Sr. Presidente ”em vez disso. Ela tinha grandes planos para mim e me amava além de qualquer razão.

Meu pai, Frank Dudley Smalley, Jr., era o segundo de quatro filhos de Mary Rice Burkholder e Frank Dudley Smalley (Sênior), um funcionário do correio ferroviário em Kansas City. Embora meu pai atendesse pelo nome de June (abreviação de Junior), ele nunca perdoou totalmente o pai por não ter lhe dado um nome próprio e por não ter aspirado a mais na vida. Meu pai começou a trabalhar como carpinteiro e depois como o demônio da gráfica, trabalhando para o jornal local, The Kansas City Star, e mais tarde para uma revista comercial de implementos agrícolas, Implement and Tractor. Na época em que se aposentou em 1963, ele já havia se tornado CEO dessa empresa e de um grupo de várias outras que publicavam jornais especializados na próspera indústria da agricultura em todo o hemisfério ocidental. Ele era incrivelmente trabalhador, talentoso e fascinado tanto por negócios quanto por tecnologia. Ele tinha uma mente maravilhosamente analítica e adorava discussões, discussões abertas e filosofia caseira. Durante a depressão no início dos anos 1930, ele se casou com minha mãe (que se apaixonou por seus olhos azuis) e foi imediatamente despedido do trabalho. A história de sua carreira é de total dedicação ao trabalho e à família, uma dedicação que se manteve durante uma série de tribulações, muitas das quais só agora estou começando a apreciar. Ele também me amava, mas podia se ver em mim e conhecia minhas falhas por completo. Até tarde na vida, nunca fui bom o suficiente para meu pai, e suponho que isso seja parte do que me motiva até agora, bem depois de sua morte em 1992.

Meu interesse pela ciência tem muitas raízes. Alguns vieram de minha mãe quando ela terminou seu B.A. Graduei-me na faculdade enquanto eu era adolescente. Ela se apaixonou pela ciência, principalmente como resultado das aulas sobre os Fundamentos da Ciência Física ministradas por um magnífico professor de matemática da Universidade de Kansas City, Dr. Norman N. Royall, Jr. Fui infectado por esse professor de segunda mão, através de centenas de horas de conversas aos joelhos de minha mãe. Foi com minha mãe que aprendi sobre Arquimedes, Leonardo da Vinci, Galileo, Kepler, Newton e Darwin. Passamos horas juntas coletando organismos unicelulares de um lago local e observando-os com um microscópio que ela havia recebido de presente de meu pai. Quase sempre conversávamos e líamos juntos. Com ela aprendi a maravilha das ideias e a beleza da Natureza (e da música, pintura, escultura e arquitetura). Com meu pai aprendi a construir, a desmontar e a consertar equipamentos mecânicos e elétricos em geral. Passei muitas horas em uma marcenaria que ele mantinha no porão de nossa casa, construindo dispositivos, trabalhando tanto com meu pai quanto sozinha, muitas vezes tarde da noite. Minha mãe me ensinou desenho mecânico para que eu pudesse ser mais sistemático em meu trabalho de design, e continuei nas aulas de desenho ao longo dos meus 4 anos no ensino médio. Essa brincadeira com construir, consertar e projetar foi minha atividade favorita durante minha infância e foi uma preparação maravilhosa para minha carreira posterior como experimentalista trabalhando nas fronteiras da química e da física.

O principal ímpeto para meu ingresso na carreira científica, entretanto, foi o lançamento bem-sucedido do Sputnik em 1957 e a crença então atual de que a ciência e a tecnologia estariam onde a ação estaria nas próximas décadas. Embora eu tenha sido um aluno um tanto errático por muitos anos, de repente me tornei muito sério com minha educação no início do meu primeiro ano no outono de 1959. Montei um estudo particular no sótão parcialmente mobiliado e sem aquecimento de nossa casa, e começou a passar longas horas na solidão estudando e lendo (e fumando cigarros). Este foi o ano em que comecei a estudar química pela primeira vez. Felizmente, esses anos foram alguns dos melhores para o sistema de escolas públicas em Kansas City, e minha escola secundária local, Southwest High, foi uma das mais eficazes em qualquer lugar nos Estados Unidos, conforme medido por pontuações em testes de desempenho padrão e a fração de alunos indo para a faculdade. Meu professor, Victor E. Gustafson, foi uma grande inspiração. Ele tinha acabado de começar a lecionar no ano anterior, e estava cheio de amor por sua matéria e pelo ensino, e tinha uma ambição ainda não embotada de alcançar até mesmo o mais lento dos alunos. Além disso, essa foi a primeira aula que tive com minha irmã, Linda, que era um ano mais velha do que eu e era uma aluna muito melhor do que eu. O resultado foi que, no final do ano, minha irmã e eu terminamos com as duas primeiras notas da classe. Quase nunca perdemos uma pergunta em um exame. Foi uma experiência estimulante para mim e ainda é o ponto de inflexão mais importante em minha vida, mesmo da minha perspectiva atual de quase quatro décadas depois. Foi a prova de um teorema da existência. Depois de meu primeiro ano, eu sabia que poderia ter sucesso na ciência. No ano seguinte, fui igualmente bem em física com um professor maravilhoso, J.C. Edwards, mas minha alma já havia sido impressa por minha exposição à química no ano anterior.

A irmã mais nova da minha mãe, Dra. Sara Jane Rhoads, foi uma das primeiras mulheres nos Estados Unidos a alcançar o posto de Professora Titular de Química. Depois de obter seu Ph.D. em 1949 com William von Eggers Doering, que então estava na Universidade de Columbia, ela dedicou sua vida ao ensino e à pesquisa no Departamento de Química da Universidade de Wyoming. Ela recebeu a Medalha Garvan da American Chemical Society em 1982 por suas contribuições para a química orgânica física, particularmente no estudo dos rearranjos Cope e Claisen. Ela era a única cientista em nossa extensa família e era uma das mais brilhantes e, em geral, uma das pessoas mais impressionantes que já conheci. Ela era minha heroína. Eu costumava chamá-la, carinhosamente, de “O Colosso de Rhoads”. Seu exemplo foi um fator importante que me levou a entrar na química, em vez de física ou engenharia. Uma das memórias mais agradáveis da minha juventude foi o verão (1961) que passei trabalhando em seu laboratório de química orgânica na Universidade de Wyoming. Foi por sugestão dela que decidi estudar no Hope College naquele outono em Holland, Michigan. Hope tinha então (e ainda tem) um dos melhores programas de graduação em química dos Estados Unidos.

No Hope College, passei dois anos em estudos frutíferos, mas decidi me transferir para a Universidade de Michigan em Ann Arbora depois que meu professor favorito, Dr. J. Harvey Kleinheksel, morreu de um ataque cardíaco, e o professor de química orgânica com quem eu esperava para fazer pesquisas, o Dr. Gerrit Van Zyl, anunciou sua aposentadoria. Embora os dois anos seguintes em Ann Arbor tenham sido bem-sucedidos, eu estava tão envolvido em um tempestuoso caso de amor com uma linda garota no Hope College que não conseguia me concentrar tanto na ciência quanto deveria. Eu, no entanto, aprendi muito. Acima de tudo, aprendi com meus colegas, e particularmente com John Seely Brown, um estudante graduado em matemática que morava em um apartamento no final do corredor em uma pequena casa fora do campus (ele é atualmente Diretor do Palo Alto Research Center da Xerox, PARC) . John demonstrou uma audácia de pensamento e ambição intelectual que raramente vi em qualquer pessoa. Meus colegas de casa e eu estávamos infectados com a noção de que poderíamos dominar qualquer assunto e, às vezes, conseguíamos pelo menos sentir que nos aproximávamos.

Na época da minha graduação em 1965, o mercado de trabalho para cientistas nos Estados Unidos estava em alta, e até mesmo graduados em química com apenas um diploma de bacharelado eram muito procurados. Em vez de ir direto para a pós-graduação, decidi trabalhar na indústria química para ganhar um pouco de tempo para ver o que realmente queria fazer na ciência e viver um pouco no mundo “real”. Acabou sendo uma decisão incrível.

No outono de 1965, comecei a trabalhar em tempo integral em Woodbury, New Jersey, em uma grande fábrica de polipropileno de propriedade da Shell Chemical Company. Comecei como químico trabalhando no laboratório de controle de qualidade da planta, uma operação 24 horas por dia que em meados dos anos 60 era um paraíso de alta tecnologia. Meu primeiro chefe foi um químico chamado Donald S. Brath. Ele ensinou a seus jovens profissionais que “os químicos podem fazer qualquer coisa”, e o tempo em que trabalhei com ele foi uma experiência maravilhosamente ampla. Fiz uma parceria com engenheiros químicos na fábrica para estudar problemas com a qualidade do produto polimérico. O sistema de catalisador Ziegler-Natta então em uso pela Shell para produzir polipropileno isotático não era nem de perto tão eficiente quanto os atualmente em uso, e o nível de inorgânicos remanescentes no polímero era alto. Muito do que nos preocupava naquela época girava em torno desse problema de alto conteúdo de “cinzas” e como isso afetava os aplicativos downstream. Foram dias fascinantes, envolvendo grandes volumes de materiais, sérios problemas do mundo real, com grandes consequências financeiras.

Eu amei.

Depois de dois anos, mudei para o Centro Técnico de Plásticos no mesmo local em Woodbury, e me dediquei ao desenvolvimento de métodos analíticos para vários aspectos das poliolefinas e dos materiais envolvidos em sua fabricação, modificação e processamento. Embora achasse meu trabalho na Shell muito agradável, percebi que era hora de fazer pós-graduação, então comecei a estudar seriamente e a enviar inscrições. Na época, eu estava mais interessado em química quântica e recebi várias ofertas de estágios de pós-graduação em excelentes escolas. Eu estava perto de aceitar uma oferta do Instituto de Química Teórica da Universidade de Wisconsin quando os adiamentos automáticos dos alunos de graduação do Draft para as Forças Armadas dos Estados Unidos foram eliminados. Isso foi no início de 1968, durante uma grande fase de crescimento na Guerra do Vietnã, e decidi que seria mais prudente permanecer na Shell por um tempo, já que meu adiamento industrial ainda estava em vigor.

Em minhas horas de folga nos últimos anos, conheci Judith Grace Sampieri, uma jovem secretária maravilhosa da Shell. Casamo-nos em 4 de maio de 1968. Logo depois disso, até mesmo o adiamento industrial foi perdido, e decidimos que eu também poderia me inscrever novamente para a pós-graduação. Como a família de Judy morava em Nova Jersey, decidi me inscrever na Universidade de Princeton e fui aceita. No final do outono de 1968, fui reclassificado como 1A para o projeto e relatado ao centro de processamento em Newark para meu exame físico. No final do dia acabei no grupo que havia passado. Disseram-nos para colocar nossos negócios em ordem, pois em breve seríamos chamados. No entanto, em um grande golpe de sorte, dentro de uma semana, minha esposa me disse que estava grávida, e em apenas algumas semanas meu conselho de recrutamento me reclassificou para um status que não me lembro, exceto que significava que eu não seria convocado . Em 9 de junho de 1969, Judy e eu fomos abençoados com o nascimento de um lindo filho, Chad Richard. Mais tarde naquele verão, eu o segurei no meu colo quando Neil Armstrong pisou pela primeira vez na lua.

No outono de 1969, mudei minha nova família para Princeton para começar os estudos e pesquisas para o doutorado. no Departamento de Química. Tive a sorte de estar no primeiro grupo de alunos de pós-graduação a trabalhar com Elliot R. Bernstein, que estava apenas começando como professor assistente em Princeton, após ter passado alguns anos de pós-doutorado na Universidade de Chicago com Clyde A. Hutchison III , após o treinamento de doutorado com G. Wilse Robinson na CalTech. A pesquisa de Elliot na época envolvia sondas espectrais ópticas e de microondas detalhadas de cristais únicos moleculares puros e mistos resfriados em hélio líquido. Eu não sabia nada sobre isso na época em que entrei para o grupo. Eu tinha certeza de que seria experimental e teoricamente complexo e desafiador, mas parecia que valeria a pena o esforço. Meu projeto de pesquisa foi o estudo detalhado da 1,3,5-triazina, um análogo heterocíclico do benzeno que esperávamos fornecer um campo de teste pungente para as teorias do efeito Jahn Teller. No final, descobrimos que o campo de cristal ao redor de cada molécula era insuficientemente simétrico para fornecer os testes que originalmente buscávamos, mas muito foi aprendido. Mais importante do meu ponto de vista, aprendi com Elliot Bernstein um estilo de pesquisa penetrante e intenso que nunca tinha conhecido antes, e aprendi muito sobre a física química da fase condensada e dos sistemas moleculares.

No verão de 1973, nos mudamos para o lado sul de Chicago para que eu pudesse começar um período de pós-doutorado com Donald H. Levy na Universidade de Chicago. Levy havia estudado ressonância magnética de fase gasosa com Alan Carrington, e feito algumas das pesquisas mais impressionantes em qualquer lugar do mundo com ressonância dupla óptica / microondas e o efeito Hanle no NO2 e outras pequenas moléculas de casca aberta. Estes foram os primeiros dias em que os lasers de corante ajustável estavam começando a transformar a espectroscopia molecular e o grupo de Levy estava na liderança. O espectro óptico do NO2 era o problema mais problemático para os espectroscopistas moleculares. Mesmo tendo apenas três átomos, o espectro visível tinha muito mais estrutura do que qualquer um poderia entender. Mas como o NO2 estava prontamente disponível e exibia um amplo espectro de absorção exatamente onde os novos lasers podiam operar prontamente (500-640 nm), era um objeto favorito de estudo. Don Levy e um de seus alunos, Richard Solarz, haviam feito alguns avanços importantes com o NO2 no início daquele verão, então, depois que cheguei a Chicago, comecei a pensar no que poderia fazer a seguir. Meu maior problema era que meu treinamento em Princeton havia sido em espectroscopia de matéria condensada, e as técnicas espectrais de fase gasosa de resolução ultra-alta sendo usadas pelo grupo de Levy levariam meses para serem entendidas. A física detalhada de moléculas poliatômicas giratórias com spin é extremamente complexa. Eu estava familiarizado apenas com a física das moléculas ainda congeladas em uma estrutura de cristal perto do zero absoluto.

Quando chegamos em Chicago, Don Levy estava na Alemanha para uma visita de vários meses, então tive a oportunidade de fazer algumas leituras prolongadas e de me preparar para o exame oral final para o doutorado. diploma de volta em Princeton. Naquela época, no Departamento de Química de Princeton, o exame oral final consistia na defesa de três propostas originais de pesquisa. Passei muitas horas na Univ. Biblioteca do departamento de química de Chicago lendo artigos de periódicos recentes, em busca de possíveis tópicos para essas propostas de pesquisa. Certo dia, li um novo artigo de Yuan Lee e Stuart Rice sobre a reação de feixe cruzado de flúor com benzeno (J. Chem. Phys. 59, 1427 (1973)] em um dos aparelhos de feixe molecular “universal” de Yuan. o tipo de experiência que levaria Yuan Lee a compartilhar o Prêmio Nobel em 1986 com John Polanyi e Dudley Herschbach. Fiquei profundamente impressionado com uma passagem no jornal que dizia que a expansão supersônica usada para fazer o feixe molecular do benzeno era forte o suficiente para esfriar essencialmente todos os graus de liberdade rotacional. Isso era exatamente o que eu precisava. Como ainda não entendia as moléculas em rotação, talvez pudesse simplesmente impedi-las de girar!

Como resultado desse dia emocionante na biblioteca de Chicago, uma das propostas que apresentei ao Ph.D. de Princeton. O comitê mais tarde naquele outono deveria usar uma expansão supersônica para resfriar o NO2 a ponto de apenas um único estado de rotação ser preenchido e, em seguida, usar um laser de corante sintonizável para estudar o espectro agora bastante simplificado. Descobri em outras leituras que as técnicas atuais de expansão supersônica na verdade não esfriariam o suficiente, então acrescentei o uso de um “seletor de estado” de ressonância elétrica para fazer uma classificação final de apenas um único estado rotacional para estudo. Eu recomendei, de fato, que a máquina de feixe seletor de estado de 10 metros de Lennard Wharton em Chicago pudesse ser usada.

Quando Levy voltou da Alemanha, contei-lhe essa proposta e a discutimos com alguma profundidade. Ele ficou intrigado, mas temia que muito NO2 se dimerizasse em N204 antes que o resfriamento suficiente fosse obtido. Algumas semanas depois, discutimos o assunto novamente e ficamos empolgados o suficiente para caminhar pelo corredor e perguntar a Lennard Wharton o que ele achava. Len acendeu como uma lâmpada.

Wharton argumentou que deveríamos primeiro fazer o experimento com NO2 expandido em um jato supersônico livre e deixar o experimento selecionado pelo estado, muito mais elaborado, para depois. Eu disse a ele que não seria frio o suficiente – a temperatura de rotação mais baixa relatada para uma molécula poliatômica em um feixe supersônico que eu estava ciente na época era 30 K ainda muito quente para alcançar a simplificação de que precisávamos. Wharton sorriu ironicamente e girou na cadeira para pegar um caderno de pesquisa da prateleira atrás dele. Depois de ler algumas páginas, ele olhou para cima e perguntou “3 K seria legal o suficiente?”. Ele já havia construído uma fonte de feixe supersônico crio-bombeado de hidrogênio líquido com argônio e, no caderno de pesquisa, havia medido os dados da distribuição de velocidade mostrando que a temperatura translacional estava resfriada a 3 K. Isso, eu sabia pelo meu doutorado. proposta, seria bastante frio no caso do NO2 para reduzir a população rotacional a apenas alguns níveis. Nós simplesmente misturaríamos uma porcentagem ou mais de NO2 no argônio e fazer um feixe supersônico “semeado”. Isso evitaria a formação de N204, que preocupava Don Levy, e possivelmente resfriaria os graus de liberdade rotacionais para perto da temperatura de translação do gás portador de argônio. Assim começou a colaboração que levou à espectroscopia de laser de feixe supersônico.

Na noite de 8 de agosto de 1974 (a noite em que Nixon renunciou à presidência dos Estados Unidos), gravamos o primeiro espectro de NO2 refrigerado a jato. Na manhã seguinte, Don Levy viu o espectro pela primeira vez e reconheceu imediatamente seu significado. A física molecular mudou. Agora poderíamos estudar pelo menos pequenas moléculas poliatômicas com o mesmo nível penetrante de detalhes anteriormente obtido apenas para átomos e diatômicas.

Um ano depois, Lennard Wharton voltou de uma viagem à França onde visitou Roger Campargue e aprendeu sobre o conceito de “zona de silêncio” que existe em um gás em expansão em densidades suficientemente altas. Enquanto esta zona é cercada por ondas de choque onde o gás é aquecido a temperaturas muito altas, dentro da zona o gás em expansão é exatamente tão frio e imperturbado como seria se o gás se expandisse em um vácuo perfeito, não formando nenhuma onda de choque. Campargue havia aprendido a fabricar um “skimmer” ultrasharp que poderia penetrar o “disco Mach” no final da zona e transmitir o gás fluindo ao longo da linha central da zona de silêncio para formar os feixes supersônicos mais intensos e frios já produzidos. Wharton disse a Don Levy e a mim que, usando o hélio em tal aparato, poderíamos facilmente obter o capuz para 1 K e talvez até menos. Eu fiquei chocado. Eu sabia que 1 K era baixo o suficiente para congelar o movimento rotacional até de moléculas de tamanho médio, como benzeno e naftaleno, e todos esses tipos de léculas agora podiam ser estudadas sem congestão rotacional.

Mais tarde, naquele mesmo dia, em uma conversa no corredor, Len Wharton e eu percebemos que não precisávamos do skimmer. O feixe de laser da sonda poderia facilmente penetrar nas ondas de choque sem perturbação, e poderíamos visualizar apenas a fluorescência das moléculas ultracold excitadas por laser na zona de silêncio. Rapidamente construímos um novo aparato que incorporou essas ideias. Com a visão espectroscópica de Don Levy e com uma série de alunos de pós-graduação, publicamos os artigos pioneiros não apenas em espectros resfriados a jato de moléculas comuns, como NO2 e tetrazina, mas também nos primeiros complexos de van der Waals com hélio (por exemplo, HeI2) , e com a colaboração vital de Daniel Auerbach o primeiro estudo de feixe supersônico de um complexo de átomo de metal-gás raro, NaAr.

No verão de 1976, minha família e eu nos mudamos para Houston, Texas, onde aceitei o cargo de professor assistente no departamento de química da Rice University. Eu conhecia Rice principalmente por causa da bela espectroscopia a laser que estava sendo feita por Robert F. Curl, e queria colaborar com ele da mesma forma que fiz com Don Levy. O primeiro aparelho de feixe supersônico que montei foi uma máquina de jato livre semelhante à que eu tinha usado em Chicago, mas adaptada para usar lasers de corante pulsado no ultravioleta para que pudéssemos estudar moléculas mais comuns, como o benzeno. Minha primeira proposta à National Science Foundation foi por um aparelho muito maior e mais ambicioso que, pela primeira vez, usaria bicos supersônicos pulsados. Com esses dispositivos pulsados montados em uma grande câmara, esperava que pudéssemos atingir um aumento de 10-100 vezes na intensidade do feixe e no resfriamento e, ao sincronizar com os lasers pulsados tanto no visível quanto no ultravioleta, seríamos capazes de estudar uma vasta gama de moléculas grandes, radicais e clusters. Por ser o segundo aparelho que construímos, foi denominado “AP2”.

Com o AP2, rapidamente estabelecemos o recorde mundial de resfriamento rotacional de uma molécula poliatômica (0,17 K). Nós inventamos a ionização ressonante de dois fótons (R2PI) com detecção espectrométrica de massa de tempo de voo como um meio de sondar o espectro de moléculas no feixe supersônico. Usamos isso para sondar a estrutura e a dinâmica molecular de grandes moléculas aromáticas, focalizando particularmente a questão da redistribuição vibracional intramolecular. Também desenvolvemos um meio de produzir fragmentos de moléculas poliatômicas (radicais livres como benzil e metoxi) direcionando um laser pulsado para um bico supersônico pulsado especialmente projetado e estudando-os resfriados no feixe supersônico.

No final dos anos 1970, em colaboração com Andrew Kaldor e seu grupo na Exxon, estendemos as capacidades do AP2 para que pudéssemos estudar uma grande molécula contendo urânio (um hexafluoroacetilacetonato-, forma tetahidrofurancomplexada do UO2). Era a época da crise do petróleo, quando havia a crença generalizada de que a fissão nuclear com urânio seria a única alternativa de longo prazo. A Exxon estava trabalhando intensamente em esquemas de separação de isótopos baseados em laser, e Kaldor estava liderando um grupo para buscar a rota molecular. Nosso experimento no AP2 finalmente revelou um belo aumento do espectro de dissociação multifotônica infravermelho desse complexo UO2 volátil resfriado no feixe supersônico, exatamente o que a Exxon estava procurando. Infelizmente, começamos a ter sucesso com esses experimentos somente após o “evento” de liberação nuclear em Three Mile Island em 28 de março de 1979. Em um ano, a Exxon tomou uma decisão em nível corporativo de sair do negócio de separação de isótopos. Mas Kaldor ficou tão impressionado com os recursos do AP2 que queria o seu próprio nos laboratórios corporativos em Linden, de qualquer maneira. Sob contrato com a Exxon, desenvolvemos uma versão menor do aparelho e construímos duas versões. Um foi mantido em Rice e viveu por muitos anos com uma história científica muito produtiva. Logicamente, ele foi chamado de AP3. O clone do AP3 foi enviado para a Exxon no final de 1982.

Depois de alguns anos de pesquisa intensiva, encontramos uma maneira de usar um laser pulsado direcionado a um bico para vaporizar qualquer material, permitindo pela primeira vez que os átomos de qualquer elemento da tabela periódica fossem produzidos a frio em um feixe supersônico. Mais importante, desenvolvemos uma maneira de controlar o agrupamento desses átomos em pequenos agregados, que foram então resfriados na expansão supersônica. Agora, pela primeira vez, foi possível vagar pela tabela periódica e fazer um estudo detalhado das propriedades das partículas em escala nanométrica que consistem em um número preciso de átomos. O campo dos feixes de aglomerados de metal e semicondutores nasceu. Enviamos à Exxon esse novo acessório para seu clone AP3 e ambos os grupos começaram a desenvolver rapidamente o novo campo.

Como agora é bem conhecido, o grupo Kaldor foi o primeiro a colocar carbono em um aparato de feixe de aglomerado de vaporização a laser e ver a incrível distribuição de números pares de aglomerados de carbono que agora sabemos serem os fulerenos. Dentro de um ano, nós representamos fez o mesmo experimento, mas agora em uma versão melhorada do AP2 que foi modificada para o estudo de aglomerados de semicondutores. A história do que descobrimos neste aparelho em setembro de 1985 foi contada muitas vezes.

O desenvolvimento subsequente de minha pesquisa em clusters de metal e semicondutores e os fulerenos está muito envolvido para recontar aqui. Cada vez mais, a variante tubular dos fulerenos tem dominado nossas atividades. Agora, nosso lema é “se não for um tubo, não fazemos isso”. Estamos convencidos de que novas tecnologias importantes serão desenvolvidas nas próximas décadas a partir de tubos, fibras e cabos de fulereno, e estamos nos movendo o mais rápido possível para dar vida a tudo isso.

Vários anos atrás, o AP2 foi desmontado e vendido em pedaços para outros grupos de pesquisa, e a câmara principal onde os primeiros experimentos com bicos pulsantes foram realizados foi vendida para um negociante de sucata ao longo do Houston Ship Channel. Agora não existem máquinas de feixe supersônico de qualquer tipo no laboratório. Os tempos mudam.

Mas a vida e a ciência continuam.

Esta autobiografia / biografia foi escrita na época da premiação e posteriormente publicada na série de livros Les Prix Nobel / Nobel Lectures / The Nobel Prizes. As informações às vezes são atualizadas com um adendo enviado pelo Laureado.

Richard E. Smalley morreu em 28 de outubro de 2005.

TEXTO ORIGINAL EM
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1996/smalley/biographical/