АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Зевейл, Ахмед

А́хмед Ха́сан Зеве́йл (араб. أحمد حسن زويل‎, англ. Ahmed H. Zewail; 26 февраля 1946, Даманхур, Египет — 2 августа 2016, Пасадина, Лос-Анджелес, Калифорния, США) — египетско-американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии за 1999 год и многих других наград. Получил высокое признание на родине — в Египте.

Член Национальной академии наук США (1989)[4], Папской академии наук (1999), Датской королевской академии наук (2000), иностранный член Лондонского королевского общества (2001)[5], Шведской королевской академии наук (2003), Российской академии наук (2003)[6], Французской академии наук (2005)[7], Китайской академии наук (2009).

Нобелевскую премию получил «за исследование переходных состояний, возникающих во время химических реакций, с использованием фемтосекундной техники».

Общие сведения
Ахмед Хасан Зевейл
араб. أحمد حسن زويل‎
Имя при рождении араб. أحمد حسن زويل‎
Дата рождения 26 февраля 1946(1946-02-26)[1][2][…]
Место рождения
Дата смерти 2 августа 2016(2016-08-02)[2][3][…] (70 лет)
Место смерти
Страна
Научная сфера химия, физика
Место работы
Образование
Учёная степень доктор философских наук
Учёное звание профессор
Научный руководитель Робин Хохштрассер
Известен как основоположник фемтохимии
Награды и премии

Нобелевская премия — 1999 Нобелевская премия по химии (1999)
Медаль Пристли (2011)
Международная премия короля Фейсала (1989)

Большая лента ордена Нила Кавалер египетского ордена Заслуг
Кавалер суданского ордена Республики 2 степени Большая лента Национального ордена Кедра (Ливан) Кавалер ордена Заида
Офицер ордена «За заслуги» (Франция) Кавалер ордена Почётного легиона Кавалер ордена Республики (Тунис)
Сайт its.caltech.edu/~femto/

Биография

Родился в Даманхуре («Город-Гора»), примерно в 60 км от Александрии в Египте, в семье государственного служащего. С детства часто посещал мечеть[8].

Окончил с отличием Александрийский университет в Египте (бакалавр 1967, магистр 1969). Ещё во время учебы он начал там работать. Тогда же познакомился со своей будущей супругой Мерват, которая была его студенткой. Они поженились сразу после того, как она окончила университет. Затем Зевейл с супругой уехал в США для продолжения образования. До 1974 года он занимался в Пенсильванском университете, где получил степень доктора философии. С 1974 по 1976 год он проходил постдокторантуру в Беркли как стипендиат IBM[9].

С 1976 года работал в Калифорнийском технологическом университете (Калтех): сначала ассистент-профессор, с 1978 года — ассоциированный профессор, с 1982 года — профессор химической физики, в 1990-94 годах — Полинговский профессор химической физики, с 1995 года — Полинговский профессор химии и профессор физики. В 1996—2007 годах там же заведовал лабораторией молекулярных наук Национального научного фонда США[9]. С 2005 года являлся директором Центра физической биологии для сверхбыстрой науки и технологии, при этом до конца жизни сохранял за собой должности именного профессора химии Лайнуса Полинга и профессора физики[10].

В 1982 году получил гражданство США. Проживал с семьёй в Калифорнии[8].

Скончался в результате множественной миеломы[11]. Был похоронен в Каире с государственными почестями в присутствии руководства страны[12].

Научные исследования

Вклад Зевейла в фемтохимию

До Зевейла в отношении быстрых реакций существовало мнение, что по достижении эры пикосекундной спектроскопии, принцип неопределённости Гейзенберга предотвратит дальнейший прогресс в регистрации движения атомов, участвующих в переходных состояниях реакций. В статье Зевейла «Les Prix Nobel» описан путь развития идеи Зевейла в отношении структурных деталей и динамики переходных состояний в химических реакциях. Он считал, что должна быть исследована именно оптическая когерентность, то есть когерентность между возбуждённым электронным состоянием и основным состоянием, а не между двумя спиновыми состояниями одного и того же возбуждённого состояния. Зевейл опубликовал в журнале Accounts of Chemical Research важную статью «Оптическая дефазировка молекул (…) методом когерентной лазерной спектроскопии»[13]. Это привлекло внимание многих выдающихся учёных.

Ключевой эксперимент, ознаменовавший рождение фемтохимии, состоял в использовании молекулярных пучков, сверхбыстрых лазеров и методологии «помпа-зонд» для исследования фотодиссоциации цианогена иодида[14]:

hv + ICN→I + CN.

В этом исследовании Зевейл и коллеги 1987 установили, что появление свободного фрагмента CN происходит примерно через 200 фс[15]. Вскоре после этого его группа опубликовала статью[16], которая привлекла большое внимание кинетиков и теоретиков. Это была пикосекундная синхронизация комплекса столкновений в биомолекулярной реакции в реальном времени — рождение ОН из Н + СО2[16]. В этом исследовании участвовал Р. Б. Бернстайн, который внёс ключевой вклад, отстаивая технику, разработанную Куртом Виттигом[17] и основанную на внутренней взаимной ориентации молекул в слабосвязанном ван-дер-ваальсовом аддукте. Фотолиз галогенида водорода инициировал бимолекулярную реакцию

H + OCO→OH + CO,

выталкивающую атом H в ближайший CO2. Столкновение было примерно коллинеарным. Команда Зевейла использовала пикосекундный лазерный импульс для фотодиссоциации HX, а затем пикосекундный лазерный зонд с задержкой для продукта OH. Таким образом, они смогли отследить образование и распад реакционного комплекса HOCO. Ключевой особенностью этого эксперимента было то, что первый импульс устанавливал нулевое время для бимолекулярной реакции, давая возможность серии импульсов регистрировать эволюцию коррелированных продуктов «в реальном времени».

Работы Зевейла по фемтосекундной спектроскопии имеют фундаментальное значение для развития современной физики. Они создали концептуальную и технологическую базу для становления аттосекундной физики, отмеченной Нобелевской премией в 2023 году, что позволило науке перейти от наблюдения за движением атомных ядер к изучению сверхбыстрой динамики электронов[18][19].

Вопрос о механизме разложения молекулы с двумя эквивалентными связями

Зевейл решил вопрос о разрыве эквивалентных связей, изучив фотодиссоциацию дииодтетрафторэтана (C2F4I2) на тетрафторэтен и два атома иода. Он и Хундкар[20] обнаружили, что две связи C — I разрываются последовательно, а не согласованно[21]. В дальнейшем Зевейл использовал технику фемтохимической спектроскопии для изучения множества типов органических реакций: Дильса-Альдера, Норриша I и II, цис-транс и другие изомеризации, перициклические реакции присоединения и расщепления, а также нуклеофильные замещения (типы SN), бимолекулярные реакции переноса электрона, кислотно-основные реакции и таутомеризация в ДНК.

Замена фотонов электронами для изучения сверхбыстрых и других процессов

Зевейл осознавал, что по сравнению с электронами, фотоны обладают некоторыми серьёзными недостатками. Помимо общепризнанного факта, что спектроскопические процессы регулируются правилами отбора и, следовательно, не все динамические изменения в молекуле можно отследить с помощью поглощения и испускания фотонов, Зевейл знал, что электроны, как первичные источники, во многом превосходят фотоны. Таким образом, сравнивая рентгеновские лучи и электроны, Зевейл понял, что сечение рассеяния электронов на пять-шесть порядков больше, чем у рентгеновских лучей. Отсюда следует, что электроны лучше подходят для исследования сред с низкой плотностью (например, газофазных реакций, воды и других молекул, адсорбированных на твёрдых поверхностях). Кроме того, энергия, выделяемая на один акт рассеяния, примерно на три порядка меньше, чем в случае рентгеновских лучей. Также электронная оптика такова, что пучками электронов легче манипулировать, чем рентгеновскими лучами, и исследовать материю всех форм с помощью таких инструментов, как электронные микроскопы; и, наконец, электроны рассеиваются практически всеми атомами, хотя для лёгких элементов довольно слабо.

В 1991 году статья, которую Зевейл опубликовал вместе с Дж. К. Уильямсоном[22], в которой они сообщили об использовании фемтосекундной дифракции для изучения молекулярных пучков иодида натрия, поразила многих ведущих членов сообщества электронной микроскопии[23]. Его появление было ранним признаком начала новой эры в кристаллографии и микроскопии. Мало того, что сразу стало возможным увидеть, как могут быть записаны сверхбыстрые картины дифракции электронов, это также сулило эпоху, в которой сверхбыстрая визуализация в близком к атомному масштабу, а также спектроскопия потерь энергии электронов могут регистрироваться параллельно.

Зевейл и его группа разработали различные экспериментальные методы электронной микроскопии, в том числе 4D-электронной микроскопии (три пространственных измерения плюс измерение времени). Полный отчёт обо всех основных статьях, которые он и его команда исследовали с помощью различных видов 4D электронной микроскопии, содержится в собрании работ Зевейла.

Технология 4D-электронной микроскопии продолжает активно развиваться. В частности, в 2024 году были представлены электронные микроскопы, способные фиксировать движение электронов в аттосекундном масштабе[24], а также интегрированные с фемтосекундным лазером сканирующие микроскопы[25]. Кроме того, в 2026 году появились более доступные системы 4D-STEM на базе стандартных сканирующих электронных микроскопов[26].

Общественная и политическая деятельность

Ещё до того, как Зевейл получил приглашение от президента Барака Обамы работать в Консультативном научном совете (PCAST, 2009—2013), а также действовать в качестве первого посланника США по науке на Ближнем Востоке (с 2009 года)[27], Ахмед Зевейл написал множество политически и социально ориентированных статей в ряде международных газет, включая The Independent (Великобритания), The Huffington Post, The New York Times, The Christian Science Monitor, The Los Angeles Times, The Times (Великобритания), Financial Times (Великобритания), Al Ahram (Египет) и многие другие. Его известность в родном Египте после присуждения наград вызвала множество предположений (ещё в 2003 году) о том, что он может быть подходящим человеком, чтобы пойти по стопам президента Мубарака. Во время и после «арабской весны» к нему возобновились призывы выступить в качестве политического лидера. Зевейл проявлял интерес к мировой политике, что выражалось в его статьях[28], однако никогда не хотел занимать политический пост. В феврале 2012 года он сделал официальное заявление об отказе баллотироваться в президенты Египта, решив сосредоточиться на науке[29].

Признание

Награды и премии
Почётные степени

Семья

Первый брак Ахмеда Зевейла закончился разводом (1979); у пары было две дочери, Маха и Амани. В 1989 году Ахмеда Зевейл снова женился[31] на докторе Деме Фахам из Сирии, которую встретил в Эр-Рияде, Саудовская Аравия, когда он и его будущий тесть получили премию короля Фейсала (профессор Фахам, отец Демы, был большим авторитетом в арабско-сирийской литературе). У Ахмеда и Демы было два сына, Набиль и Хани.

Личные качества

Кроме выдающихся способностей учёного-экспериментатора и лектора, Зевейл также был общительным и открытым человеком, не пренебрегал общением со студентами. Профессор Дадли Хершбах из Гарварда описал, как в ноябре 1992 года Ахмед посетил Кембридж, штат Массачусетс, чтобы провести совместный семинар по физической химии Гарварда и Массачусетского технологического института[32]:

«Помимо яркой речи о фемтохимии, он „возился“ с профессорско-преподавательским составом, студентами и постдоками. Во время своего двухдневного визита Ахмед был восхитительно жив, как в описании своей работы, так и в задавании множества вопросов».

Коллеги о Зевейле

По словам друга Ахмеда Зевейла и лауреата Нобелевской премии по химии (2006 г.), Роджера Корнберга:

"Его [Ахмеда Зевейла] любовь к науке, любовь к людям и любовь к жизни — лишь предисловие к описанию всей совокупности качеств этого удивительного человека. Мне вспоминаются строки из Шекспира: «Его жизнь была нежной, и элементы были настолько смешаны в нем, что Природа могла встать и сказать всему миру: „Это был Человек“». Он подбадривал меня, способствовал моему успеху, и был с первых минут моим верным другом. Я никогда не встречал никого настолько тёплого и искреннего в этом отношении."

Гарри Грей, председатель отдела химии и кадрового комитета химического машиностроения Калифорнийского технологического института, вспоминает:

«Я был впечатлен дипломной работой, которую он [Ахмед Зевейл] проделал в Пенсильвании с Робином Хохштрассером, а также его постдокторским исследованием с Чарльзом Харрисом. Я пригласил Ахмеда в Калтех на собеседование. Его выступление было потрясающим, может быть, даже слишком хорошим, поскольку некоторые из более консервативных преподавателей не были уверены, что он был прав. Мы сделали ему предложение. Ахмед согласился и в 1976 году перешел в Калифорнийский технологический институт. В течение нескольких месяцев Ахмед руководил талантливой и преданной своему делу исследовательской группой, разрабатывая и конструируя инструменты для исследования самых ранних событий в химических реакциях»

Председатель Нобелевского комитета Шведской королевской академии наук, Бенгт Норден, представил Зевейла на церемонии вручения Нобелевской премии 1999 года следующими словами:

«Использование Зевейлом быстрой лазерной техники можно сравнить с использованием его техники Галилеем, которую он направил ко всему, что освещало небесный свод. Зевейл испытал свой фемтосекундный лазер буквально на всем, что движется в мире молекул»

Память

  • В 1998 году в Египте выпущены почтовые марки с его изображением[33]. В 2016 году почта Египта выпустила памятную марку[34].
  • В Александрии есть площадь его имени с установленным памятником[35], а в 2023 году в Городе науки и технологий Зевейла открыт его музей.
  • В его честь названы премии: Премия в области сверхбыстрой науки и технологии (Американское химическое общество, 2005), Премия в Американском университете в Каире (2001) и Премия в области молекулярных наук (2010).

Примечания

  1. ↑ 1 2 Ahmed H. Zewail // NNDB (англ.) — 2002.
  2. ↑ 1 2 Ahmed H. Zewail // Encyclopædia Britannica (англ.)
  3. ↑ Ahmed Hassan Zewail // Музей Соломона Гуггенхайма — 1937.
  4. ↑ Зевейл, Ахмед на сайте Национальной академии наук США  (англ.)
  5. ↑ Zewail; Ahmed Hassan (1946 - 2016) // Сайт Лондонского королевского общества (англ.)
  6. ↑ Профиль Ахмеда Зевайла на официальном сайте РАН
  7. ↑ Les membres du passé dont le nom commence par Z Архивная копия от 27 марта 2020 на Wayback Machine (фр.)
  8. ↑ 1 2 Наука в мусульманском мире: интервью с лауреатом Нобелевской премии Ахмедом Зеваилем | Qumuq görüş. Дата обращения: 12 мая 2016. Архивировано 6 августа 2016 года.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Архивированная копия. Дата обращения: 12 мая 2016. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
  10. ↑ Ahmed Zewail, 1946–2016. Caltech. Дата обращения: 26 апреля 2026.
  11. ↑ Chergui, 2016, p. 69.
  12. ↑ Nobel prize-winning chemist buried with military honours in Egypt. Дата обращения: 26 апреля 2026. Архивировано 22 декабря 2016 года.
  13. ↑ Ahmed H. Zewail. Optical molecular dephasing: principles of and probings by coherent laser spectroscopy (англ.) // Accounts of Chemical Research. — 1980-10. — Vol. 13, iss. 10. — P. 360–368. — ISSN 1520-4898 0001-4842, 1520-4898. — doi:10.1021/ar50154a004.
  14. ↑ N. F. Scherer, J. L. Knee, D. D. Smith, A. H. Zewail. Femtosecond Photofragment Spectroscopy: The Reaction ICN → CN + I (англ.) // The Journal of Physical Chemistry. — 1985-11. — Vol. 89, iss. 24. — P. 5141–5143. — ISSN 1541-5740 0022-3654, 1541-5740. — doi:10.1021/j100270a001.
  15. ↑ Marcos Dantus, Mark J. Rosker, Ahmed H. Zewail. Real‐time femtosecond probing of ‘‘transition states’’ in chemical reactions (англ.) // The Journal of Chemical Physics. — 1987-08-15. — Vol. 87, iss. 4. — P. 2395–2397. — ISSN 1089-7690 0021-9606, 1089-7690. — doi:10.1063/1.453122. Архивировано 19 апреля 2022 года.
  16. ↑ 1 2 Norbert F. Scherer, Lutfur R. Khundkar, Richard B. Bernstein, Ahmed H. Zewail. Real‐time picosecond clocking of the collision complex in a bimolecular reaction: The birth of OH from H+CO 2 (англ.) // The Journal of Chemical Physics. — 1987-07-15. — Vol. 87, iss. 2. — P. 1451–1453. — ISSN 1089-7690 0021-9606, 1089-7690. — doi:10.1063/1.453280.
  17. ↑ S. Buelow, G. Radhakrishnan, J. Catanzarite, C. Wittig. The use of van der Waals forces to orient chemical reactants: The H+CO 2 reaction (англ.) // The Journal of Chemical Physics. — 1985-07. — Vol. 83, iss. 1. — P. 444–445. — ISSN 1089-7690 0021-9606, 1089-7690. — doi:10.1063/1.449839.
  18. ↑ Нобелевская премия по физике 2023. Elementy.ru (2023). Дата обращения: 26 апреля 2026.
  19. ↑ Сравнение с фемтосекундной физикой. Physics42.ru. Дата обращения: 26 апреля 2026.
  20. ↑ Lutfur R. Khundkar, Ahmed H. Zewail. Picosecond photofragment spectroscopy. IV. Dynamics of consecutive bond breakage in the reaction C 2 F 4 I 2 →C 2 F 4 + 2I (англ.) // The Journal of Chemical Physics. — 1990-01. — Vol. 92, iss. 1. — P. 231–242. — ISSN 1089-7690 0021-9606, 1089-7690. — doi:10.1063/1.458469.
  21. ↑ Majed Chergui, John Meurig Thomas. From structure to structural dynamics: Ahmed Zewail's legacy // Structural Dynamics. — 2017-07-01. — Т. 4, вып. 4. — С. 043802. — doi:10.1063/1.4998243. Архивировано 26 июня 2020 года.
  22. ↑ J. C. Williamson, A. H. Zewail. Structural femtochemistry: experimental methodology (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 1991-06-01. — Vol. 88, iss. 11. — P. 5021–5025. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — doi:10.1073/pnas.88.11.5021. Архивировано 19 января 2022 года.
  23. ↑ John Meurig Thomas. Femtosecond diffraction (англ.) // Nature. — 1991-06. — Vol. 351, iss. 6329. — P. 694–695. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/351694a0.
  24. ↑ Создан самый быстрый в мире микроскоп: он может наблюдать за движением электронов. New-Science.ru. Дата обращения: 26 апреля 2026.
  25. ↑ Интеграция сканирующего электронного микроскопа с фемтосекундным лазером. MyNeuralNetworks.ru. Дата обращения: 26 апреля 2026.
  26. ↑ V Brně uvedli mikroskop, který vidí do nitra materiálu. Má zlevnit jejich vývoj. Lupa.cz (январь 2026). Дата обращения: 26 апреля 2026.
  27. ↑ Dr. Ahmed Zewail (1946–2016). The White House. National Archives and Records Administration (5 августа 2016). Дата обращения: 26 апреля 2026.
  28. ↑ W. Silen, T. E. Machen, J. G. Forte. Acid-base balance in amphibian gastric mucosa // The American Journal of Physiology. — 1975-09. — Т. 229, вып. 3. — С. 721–730. — ISSN 0002-9513. — doi:10.1152/ajplegacy.1975.229.3.721. Архивировано 30 декабря 2020 года.
  29. ↑ Nobel Prize winner Zewail’s struggle to bring Egypt out of the ‘dark ages’. PBS NewsHour. Дата обращения: 26 апреля 2026.
  30. ↑ Nobelpristager besøger DTU - DTU. Дата обращения: 31 августа 2016. Архивировано 11 сентября 2016 года.
  31. ↑ И. Харгиттаи. Откровенная наука. Беседы со знаменитыми химиками. М., 2003. С. 440.
  32. ↑ Dudley Herschbach. Ahmed Zewail: Ultra-Scientist and Citizen (англ.) // Personal and Scientific Reminiscences. — WORLD SCIENTIFIC (EUROPE), 2017-10. — P. 1–13. — ISBN 978-1-78634-435-9, 978-1-78634-436-6. — doi:10.1142/9781786344366_0001.
  33. ↑ Газета. Ru — К чему привело открытие фемтосекундной спектроскопии. Дата обращения: 12 мая 2016. Архивировано 5 июня 2016 года.
  34. ↑ Yearly Stamp Plate for 2016. Egypt Post. Дата обращения: 26 апреля 2026.
  35. ↑ Statue opening in Alexandria. Alexandria Governorate. Дата обращения: 26 апреля 2026.

Литература

  • Zewail A. Voyage through Time: Walks of Life to the Nobel Prize. — World Scientific, 2002.
  • Kornberg, R. 2018 Ahmed Zewail: larger than life. In Personal and scientific reminiscences: tributes to Ahmed Zewail (ed. M. Chergui, R. A.Marcus, J. M. Thomas & D. Zhong), pp. 15-16. Singapore:World Scientific Publishing Company. (doi:10.1142/9781786344366_0002)
  • Longair, M. 2018 Brief encounters with Ahmed Zewail. In Personal and scientific reminiscences: tributes to Ahmed Zewail (ed. M. Chergui, R. A. Marcus, J. M. Thomas & D. Zhong), pp. 161—166. Singapore: World Scientific Publishing Company. (doi:10.1142/9781786344366_0022)

Ссылки

Дополнительно по теме

Категории