Смит, Иэн

Первые исследования И.Смита совместно с Каллиаром были посвящены теме флуоресценции оксида азота^[3]. Учёные исследовали электронно-возбужденные состояния монооксида азота. Самым важным вкладом этих работ было описание колебательной передачи энергии, а также определение колебательных частот основных состояний молекул N₂ и NO.

Для получения исследовательского опыта за границей, в 1964 году Иэн с супругой переехали в Торонто, где ученый работал с Джоном Полани. Ими изучались распределение энергии в химических реакциях путем регистрации инфракрасной хемилюминесценции продуктов реакции^[4].

В сентябре 1965 года Смит и его жена Сью вернулись в Кембридж. Иэн начал исследования в области импульсного фотолиза, изучая колебательные состояния продуктов реакции CS и SO, а также предпринял первые попытки классически рассчитать динамические траектории этой четырёхатомной реакции. К началу 1970-х работа группы Смита была тесно связана с механизмами лазеров на молекулярных газах. Также с 1973 г. изучалась кинетика и динамика реакций важного для атмосферы радикала ОН. К концу десятилетия в реакции OH и CO ученым на основании результатов экспериментов было предположено существование H-O-C-O интермедиата^[5]. В 1979 году выступал на Фарадеевской дискуссии с обзорным докладом о изученном им проблемах. Методом инфракрасной хемилюминесценции Смит с сотрудниками детально изучил распределение энергии в продуктах реакций. В частности, в реакции O + CS → CO + S было определено инверсное распределение молекул CO по колебательным уровням^[6], а также исследованы реакции с образованием гидроксильного радикала (OH) и фтороводорода (HF)^[7][8]. В 1980 году вышла монография И.Смита «Кинетика и динамика элементарных газовых реакций»^[9], включающая теоретические расчеты траекторий бимолекулярных реакций.

В 1984 году И.Смиту предложили стать заведующим кафедрой физической химии в Бирмингемском университете. Ученый хотел принять участие в реорганизации кафедры с богатым прошлым, но пребывавшей в некотором упадке в тот момент, и в июле 1985 года Иэн с семьей (на тот момент у него было уже 4 ребёнка) переехали в пригород Бирмингема. Первоначальная работа Смита в Бирмингеме продолжила исследования кинетики и динамики элементарных реакций, в частности атомов и свободных радикалов. Он приобрел или построил несколько лазеров, предназначенных для применения фотолитических методов образования таких атомов и радикалов, как O, H, CN и OH, с использованием лазерно-индуцированной флуоресценции для определения констант скорости реакций и распределения энергии в продуктах. Также продолжалось изучение важных для атмосферы Земли радикалов^[10]. Было выяснено, что скорость реакции CN с O₂ увеличивалась с понижении температуры до 99К, а не падала, как ожидалось.

Во время работы в Бирмингеме Смит познакомился с ученым Бертраном Роу, использующим новый метод исследования кинетики ионно-молекулярных реакций вплоть до очень низких температур, с помощью подхода CRESU. Иэн начал сотрудничество с французскими коллегами в области изучения скоростей реакции при предельно низких (на то время) температурами. В дальнейшем прибор CRESU был установлен в Бирмингеме, а лазеры — в лабораторию Роу в Мёдоне. Ученые получили отрицательную температурную зависимость для разных реакций, которые оставались быстрыми при низких (10-20К) температурах^[11]. Объяснялось это зависимостью скоростей реакций от вращательных состояний — Смит и Роу предположили, что низкие вращательные состояния реагируют быстрее, чем высокие. Ключевым совместным проектом Смита и Роу стало применение и развитие метода CRESU. Эта работа объединила аппарат Роу с методами импульсного лазерного фотолиза и лазерно-индуцированной флуоресценции, на которых специализировалась группа Смита. Подобный подход позволил измерять константы скорости реакций нейтральных частиц при температурах ниже 80 K, что имеет критически важное значение для астрохимии^[12]. Впоследствии, после переезда коллеги Смита Иэна Симса в Университет Ренна, установка CRESU была перевезена туда же. В результате Ренн стал центром исследований в области низкотемпературной кинетики, а Смит продолжал участвовать в работе группы.