о работы. Избранница Сиборга, Хелен Григгс работала в Беркли секретарём Эрнста Лоуренса. Она и Сиборг встречались с 1941 года, вместе они отправились на поезде из Беркли в Чикаго и на небольшой остановке в Неваде оформили свои отношения. Хотя процедура заключения брака была короткой и аскетичной, все последующие 56 лет до смерти Сиборга они прожили счастливо. У Сиборгов было шестеро детей, оба супруга разделяли увлечения друг друга, например — пешие прогулки по природе. Сам Гленн часто называл Хелен «Моё самое ценное открытие».
Молодожёны прибыли в Чикаго в тот момент, когда Манхэттенский проект достиг критической точки. В декабре 1942 года удалось осуществить первую контролируемую цепную ядерную реакцию в устройстве, которое под руководством Энрико Ферми было смонтировано под трибунами университетского футбольного стадиона Стэгг-Филд. Реактор Ферми называли «кучей» — он был сложен из брусков графита, которые должны были сдерживать скорость цепной реакции. Уран и оксид урана размещались между графитовыми брусками. Атомная гонка началась. Многонациональная команда Ферми, в которую вошли в том числе и эмигрировавшие в 1933 году из Германии учёные (Фриш, Бете, Силард, Фукс, Теллер, Блох и другие), а также Нильс Бор, вывезенный из оккупированной Германией Дании, знали, что немецкие учёные во главе с лауреатом Нобелевской премии Вернером Гейзенбергом работают над аналогичным проектом. Казались перспективными два направления работ. Часть учёных пыталась отделить активный уран-235 от менее активного (но более распространенного в земной коре) урана-238. В то же время другие исследователи во главе с Сиборгом пытались извлекать плутоний-239 из продуктов, наработанных в реакторе. Это было опасно и сложно. Сиборг писал:
«Моя цель казалась невыполнимой — разработать автоматический процесс для производства элемента, существующего в количествах столь малых, что никто его не видел. Производство должно было быть экранировано толстыми бетонными стенами, и после его запуска никто не мог бы оказаться на его территории для настройки оборудования или его починки, не получив при этом смертельной дозы радиации. Были и неудачи. Однажды ночью полка рухнула, потому что работник перегрузил ее, поставив экранирующий радиоактивное излучение свинец. Падение полки разбило пузырёк на столе и четверть мировых запасов плутония впиталась в номер газеты Sunday Tribune. Но нам как-то удавалось выдерживать график».
К концу 1944 года стало ясно, что война в Европе успеет закончиться до того, как любая из воюющих сторон успеет создать атомное оружие, но работа над проектом продолжалась. Новая цель проекта теперь заключалась в принуждении Японии к капитуляции. Многие учёные опасались, что применение атомного оружия вызовет значительные жертвы среди гражданского населения, и Сиборг был в числе этих учёных. Он подписал обращение в администрацию президента США, в котором излагалась идея того, что запугать Японию и принудить её к капитуляции можно будет простой демонстрацией действия атомной бомбы на необитаемом островке в Тихом океане. В администрации Трумэна сочли такой подход непрактичным, и в августе 1945 года Хиросима была разрушена урановой бомбой, а Нагасаки — плутониевой. Вскоре война закончилась, но атомная эра началась.
В 1946 году Сиборг вернулся к научной работе в Беркли. Работая с плутонием, он детектировал следы других трансурановых элементов, и ему хотелось завершить исследования и опубликовать их результаты. Однако помимо практических вопросов работы и обращения с этими элементами, возникали проблемы и общетеоретического характера — куда размещать эти элементы в Периодической системе? Вопрос был далеко не праздным. Редкоземельные элементы, более известные как лантаноиды, тоже не могли найти себе клетки в таблице Менделеева, пока Нильс Бор не разработал модель атома со стационарными орбитами.
В 1921 году Бор предположил, что 14 элементов, следующих в Периодической системе за лантаном, образуют внутренние переходные серии, а число их внешних, то есть валентных электронов остаётся равным трём, пока не заполнится внутренний 4f-электронный подуровень. Он предположил, что не открытый ещё в то время элемент, завершающий эту серию, должен находиться в Периодической системе в той же группе, в которой расположены гафний и цирконий. Этот элемент был открыт Дирком Костером и Дьёрдем де Хевеши, которые, убедившись, что свойства этого элемента соответствуют теоретическим предсказаниям Бора, назвали его гафнием (Hafnia — латинское название Копенгагена). Дальше — больше. Бор также предположил, что элементы под актинием должны образовать вторую внутреннюю переходную серию, в которой должен заполняться 5f-электронный подуровень. Большая часть химиков относилась к этому со скептицизмом. Они продолжали помещать торий (атомный номер 90, максимальное значение валентности — 4) в четвёртую группу, под титаном, цирконием и гафнием, при том, что в те времена уран (атомный номер 92, максимальная валентность — 6) казался обитателем шестой группы и соседом хрома, молибдена и вольфрама. Когда были открыты первые трансурановые элементы, казалось логичным поместить нептуний в седьмую группу — под марганец и рений, а плутоний в восьмую — к рутению и осмию. Результаты исследований Сиборга говорили другое, и в 1945 году он опубликовал Периодическую систему с новой структурой, в которой актиноиды располагались в качестве отдельной серии элементов прямо под лантаноидами. Первоначально многие химики рассматривали такой редизайн как безумную идею, но со временем эта структура таблицы Менделеева стала стандартной.
Исследования америция (№ 95) и кюрия (№ 96) подтвердили, что их наиболее устойчивой степенью окисления была степень окисления +3. Дальнейшие работы показали, что каждый трансурановый элемент также характеризуется степенью окисления +3. Далее Сиборг продемонстрировал близость химических свойств трансурановых элементов, их схожесть со свойствами лантаноидов, что давало все больше и больше свидетельств в пользу существования привычной сейчас для химии группы актиноидов. Аргументы Сиборга основывались на изучении химических свойств. Эту информацию удавалось получать с огромным трудом, так как для исследования были доступны лишь крошечные образцы новых элементов. Сиборг мог объяснить наблюдаемые явления и с точки зрения физики. Он отмечал в своей Нобелевской лекции:
«Энергии подуровней 5f- и 4d- настолько близки, что энергия перехода электрона с одного подуровня на другой пренебрежимо мала».
В последующие годы Сиборг с соавторами улучшал и разрабатывал методики для получения и изучения новых трансурановых элементов — берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделеевия, нобелия и, в конце концов, сиборгия. Продолжая координировать эту исследовательскую программу, Сиборг был вовлечён и в другие проекты. С 1958 по 1961 год Сиборг был ректором Университета Калифорнии, Беркли. В октябре 1958 года Сиборг объявил о снятии запретов на политическую деятельность, и запрет на поддержку коммунизма среди студентов был снят. Он был сторонником проведения спортивных мероприятий с участием университетской команды «Калифорнийские медведи», причём лозунг команды «Вперёд, медведи» (Go Bears) был анаграммой его фамилии — Seaborg. Калифорнийские Медведи выиграли свой первый и единственный Спортивный чемпионат Национальной студенческой ассоциации по баскетболу в 1959 году, во времена ректорства Сиборга. С 1961 по 1971 год Сиборг был председателем Комиссии по атомной энергии США, в которой он сыграл важную роль в международных переговорах, результатом которых в итоге стала декларация ООН о нераспространении атомного оружия (которая, увы, в наше время, не выполняется). Президенты США консультировались с Сиборгом, в его воспоминаниях есть эпизод, что Линдон Джонсон однажды вытащил учёного из бассейна для срочной консультации по телефону, которую он давал, стоя в плавках и даже не успев использовать полотенце.
Сиборг сохранял активность до последних дней жизни. В 1998 году в Бостоне на заседании Американского химического общества Сиборг перенес инсульт, что привело его к смерти полгода спустя, 25 февраля 1999 года в своем доме. Имя Сиборга увековечено не только в Периодической системе, но и в небесах. В 1984 году в его честь был назван астероид — 4856 Сиборг. Это подходящая честь для того, кто как герои вселенной Звездного пути, смело мог сказать: «Моя цель — смело идти туда, куда не ступала нога человека».
2007. Каталитические поверхности Эртля
Чтобы читатель имел представление о том, что происходит в химии в настоящий момент, впереди его ждет девять коротких сюжетов о Нобелевских премиях по химии 2007–2015 года и один длинный рассказ о Нобелевской премии этого года (рассказ об ученых и замечательных веществах, награждённых Нобелевской премией по химии в 2016 году, вошёл в «Жизнь замечательных веществ»).
Нобелевская премия по химии 2007 года была присуждена почетному профессору факультета физической химии Берлинского Института им. Фрица-Габера Герхарду Эртлю «…за новаторские исследования в области химии поверхности…».
Химические реакции на поверхности катализаторов играют определяющую роль во многих промышленных производствах. Химия поверхности объясняет суть многих процессов от коррозии металла до разрушения озонового слоя (в последнем случае ключевые стадии реакций могут протекать на поверхности маленьких кристаллов льда в стратосфере). Производство полупроводников — другая область, зависящая от информации по особенностям химии поверхности.
Герхард Эртль был одним из первых исследователей, оценивших потенциал химии поверхности. Шаг за шагом он разработал методологию химии поверхности, демонстрируя, как различные экспериментальные методики позволяют получить всестороннюю картину протекания реакции на поверхности.
Химия поверхности требует продвинутого высоковакуумного экспериментального оборудования, так как ее главная цель — наблюдение за поведением индивидуальных атомов или молекул, например, на высокочистых поверхностях металла. Малейшее загрязнение при выполнении такого рода наблюдательных и измерительных экспериментов подвергает опасности их результат. Получение полноценной картины реакции, протекающей на поверхности, требует высокоточных измерений и комбинации разносторонних экспериментальных методик.