Ъруин Лангмюър (Irving Langmuir)
27 януари 1881 г. – 16 август 1957 г.
Нобелова награда за химия, 1932 г.
(За откритията и изследванията в областта на химията на повърхностните явления.)
Американският химик Ъруин Лангмюър е роден в Ню Йорк, Бруклин. Той е третото дете в семейството на Чарлз и Сейди (Кеминг) Лангмюър. Баща му, шотландец по произход, работи като застрахователен агент, а родът на майка му произлиза от първите английски преселници пуритани, които слизат на брега с кораба "Мейфлауър". Лангмюър посещава училища в Париж, Ню Йорк и Филаделфия, а след това постъпва в института Прат в Бруклин, който завършва през 1899 г.
Като студент в Колумбийския университет Лангмюър се записва и в Геологическия институт, защото, както обяснява по-късно, "там даваха добра подготовка по химия". "Знания по физика там даваха повече, отколкото в химическия отдел, по математика повече, отколкото във физическия, а аз исках да уча всичките тези три дисциплини". През 1903 г. той получава диплома на инженер металург и заминава за Германия, където продължава своето обучение в Гьотингенския университет под ръководството на физикохимика Валтер Нернст. Занимавайки се с изследователска работа в Гьотинген, Лангмюър съсредоточил вниманието си върху дисоциацията на различни газове при съприкосновение с нажежена платинова жичка - тема, тясно свързана с бъдещите му промишлени изследвания на електрическото осветление. През 1906 г. Гьотингентският университет му присъжда докторска степен.
Когато получава две образования - по хиимя и по математическа физика - Лангмюър се изправя пред избор: да започне ли своята кариера в добре платената сфера на промишлената химия, както направил по-големият му брат Артър, или да посвети живота си на фундаментални научи изследвания. Като избира второто, той се връща в Америка и в продължение на три години работи като преподавател по химия в Стивънсъновия технологически институт в Хоубоукън (щат Ню Джърси).
Тъй като разбира, че има прекалено малко време за собствени изследвания, през лятото на 1909 г. Лангмюър напуска технологическия институт и отива в научноизследователската лаборатория на компанията "Дженерал елещктрик" в Шенектади (щат Ню Йорк). Лабораторията на "Дженерал електрик", която по това време се ръководи от Уилис Р. Уитни, разработва нова концепция за промишлени изследвания. Работата е в това, че първоначално промишленото използване на електричеството носи доход благодарение на знанията, които са събрани от академичните учени през XIX век. След това, през първото десетилетие на ХХ век, ръководството на "Дженерал еректрик" решава, че компанията трябва да даде собствен принос за развитието на научните знания. Уитни, който някога идва в лабораторията, след като завършва Масачузетския технологически институт, поощрява желанието на Лангмюър да разработи собствена програма за изследвания. "Когато отидох в лабораторията - разказва по-късно Лангмюър, - открих, че там има повече академична свобода, отколкото някога съм видял в който и да е университет". Тази свобода и великолепните възможности, които се предоставяли в лабораторията за провеждане на научни изследвания, откриват пред Лангмюър целия спектър на тези спорни и важни проблеми, които той е решавал по време на своята професионална дейност.
В основата на първия му принос за науката лежат изследванията, проведени от него при подготовката на докторската му дисертация. Те засягат характеристиките на жичките според способността им да горят в различни газове. Три години след като започва да работи в компанията "Дженерал електрик", Лангмюър оспорва общоприетата сред електроинженерите представа, че безупречната лампа се получава благодарение на безупречен вакуум. Вместо това той доказва, че ако колба на електрическа лампа се напълни с азот, лампата свети по-силно и по-ярко от всяка друга. Простотата и ефективността на новата електрическа лампа осигурява икономия на огромно количество енергия (което на свой ред позволява на потребителите да спестяват приблизително милион долара на ден от сметките си за електричество) и донася големи приходи на компанията "Дженерал електрик".
Интересът на Лангмюър към явленията, свързани с вакуума, го довежда до изобретяването през 1916 година на живачната високовакуумна помпа. Тази помпа е 100 пъти по-мощна от който и да е неин по-раншен предшественик и с нейна помощ Лангмюър успява да създаде ниско налягане, необходимо за изготвянето на вакуумни тръби, които се използват в радиотехниката. Приблизително по това време Лангмюър анализира тясна пластинка волфрам, покрита с ториев оксид, за да установи способността ѝ да излъчва електрони. Той открива, че волфрамовата жичка "дава най-добри резултати", ако е покрита със слой ториев оксид с дебелина само една молекула. Това откритие кара Лангмюър да се обърне към изучаването на повърхностните явления - молекулярна активност, която се наблюдава при тънки покрития или по повърхности. В този фактически двумерен свят той проучва адсорбцията и повърхностното напрежение, а също така поведението на тънките покрития на течни и твърди тела. Адсорбцията - способността на определени вещества да задържат на повърхността си молекули на други вещества - е изследвана през XIX век от шотландския химик Джеймс Дюър и американския физик Джозая Уилърд Гибс. Но обобщена, опираща се на резултати от експерименти концепция все още не е изработена. Основавайки се на наличните достижения в областта на теорията за строежа на атома, Лангмюър описва химическото поведение на повърхностите като поведение на отделни атоми и молекули, които заемат определени места като фигури на шахматна дъска. Той също така установява, че в явлението адсорбция участват 6 сили: кулонови сили, диполни междумолекулярни сили, валентни сили, сили на привличане на Ван дер Ваалс (наречени на името на Йоханес Дидерик Ван дер Ваалс), сили на отблъскване, непроницаемост на запълнените електронни обвивки и електронно налягане, което уравновесява силите на кулоновото взаимодействие. По време на Първата световна война на Лангмюър му се налага да прекъсне изследванията си върху химията на повърхностите, защото разработва механизъм за откриване на подводници за военноморските сили на САЩ.
След войната Лангмюър започва да се интересува от атомната структура, особено от въпросите, лежащи на границата между химията и физиката. Опирайки се на атомния модел, предложен от Нилс Бор, и на химическите теории на Гилбърт Н. Люис, той допринася за развитието на учението за атома, като описва химическата валентност (способността на атомите да образуват химически връзки) като зависеща от запълването с електрони на електронната "обвивка", намираща се около атомното ядро.
През 1923 г. Лангмюър започва продължило девет години изследване върху свойствата на електрическите разряди в газове. Ученият въвежда термина плазма за йонизирания газ, който се образува, когато по време на експериментите се използва извънредно силен променлив ток. Той разработва също така теорията за електронната температура и начин да се измери както електронната температура, така и йонната плътност с помощта на специален електрод, наречен сега на негово име. Контролираният термоядрен синтез се основава на теориите за плазмата, които са представени за първи път от Лангмюър.
От 1938 година до своята оставка Лангмюър се посвещава на изучаването на света на природата и особено на атмосферата. Той изследва формата на редовете, образувани от окосената трева, които представляват типичен рисунък на морските водорасли по открита за ветровете морска повърхност, а също така изучава и формирането на облаците от намиращи се във въздуха течни частици с различни размери. По време на Втората световна война Лангмюър участва в създаването на апаратура, осигуряваща димна завеса, която скрива войските и корабите от наблюдението на противника. Ученият работи също така над създаването на методи за предотвратяване на заледяването на самолетите. След войната Лангмюър се връща към интересуващите го занимания по метеорология и се изказва за създаване на контрол над природата, осъществяван с помощта на разсейване на облаците с помощта на сух лед (твърда въглеродна киселина) и сребърен йодид.
През 1912 г. Лангмюър се жени за Мерион Мерсеро. Съпрузите са свързани с увлечения като планинските походи, морските пътешествия, авиацията и любовта към класическата музика. Семейство Лангмюър възпитава приемен син и приемна дъщеря. Лангмюър, който постоянно е канен като лектор и популяризатор на научни знания, с удоволствие споделя своите възгледи за философията на науката и за взаимоотношенията между науката и обществото. Една от най-любимите му теми е: "Свободата, която е характерна за демокрацията и е необходима за научните открития".
Освен Нобеловата награда Лангмюър получава много други награди, сред които
медала Хюз на Лондонското кралско дружество (1918 г.), медала
Румфорд на Американската академия на науките и изкуствата (1920 г.), медала
Никълс (1920 г.) и Уилард Гибс (1930 г.) на Американското
химично дружество, медала Франклин на Франклиновия институт (1934 г.) и
медала Фарадей на Лондонския институт на електроинженерите (1944 г.).
Член е на американската Национална академия на науките и Лондонското кралско
дружество, президент е на Американското химическо дружество (1929 г.) и
Американската асоциация за съдействие за развитие на науката (1941 г.). Лангмюър
има присвоени 15 почетни научни степени. На негово име е наречена планина в
Аляска, а също така един от колежите на Нюйоркския държавен университет.
Превод от руски: Павел Б. Николов
