Hans Kuhn (fyzikální chemik)

Hans Kuhn (1975)

Hans Kuhn (narozen 5. prosince 1919 v Bernu ; † 25. listopadu 2012 ve Troistorrents / Švýcarsko ) byl švýcarský profesor fyzikální chemie a ředitel Institutu Maxe Plancka pro biofyzikální chemii (Institut Karla Friedricha Bonhoeffera) v Göttingenu .

Život

Hans Kuhn studoval chemii na ETH v Curychu v letech 1938 až 1942 a promoval jako inženýr-chemik. Poté pracoval jako asistent na univerzitě v Basileji, kde v roce 1944, kdy Werner Kuhn Dr. phil. doktorát a habilitace v roce 1946 . V letech 1946 až 1947 pracoval jako doktorand u Linuse Paulinga na Kalifornském technologickém institutu v Pasadeně a v roce 1950 několik měsíců u Nielse Bohra v Kodani. V letech 1951 až 1953 byl Hans Kuhn profesorem na univerzitě v Basileji, v letech 1953 až 1970 profesorem a ředitelem Ústavu pro fyzikální chemii na Philippsově univerzitě v Marburgu . Od roku 1970 až do svého odchodu do důchodu v roce 1985 působil jako vedoucí oddělení „Molekulární systémový design“ na Institutu Maxe Plancka pro biofyzikální chemii (Institut Karla Friedricha Bonhoeffera) v Göttingenu.

Fritz Peter Schäfer , Peter Fromherz , Horst-Dieter Försterling , Viola Vogel a Dietmar Möbius byli studenti Hanse Kuhna; Erwin Neher byl asistentem ve svém oddělení. V roce 1948 se provdala za Elsi Hättenschwilerovou a porodila děti Elisabeth, Andreas, Evu a Christopha. Elsi zemřela v roce 2004.

Vědecká práce

Hans Kuhn zahájil svou disertační práci vyšetřováním rozmotávání molekul vláken v tekoucím roztoku. Werner Kuhn navrhl, aby nahradil molekulu niti modelem činky, aby se zjednodušilo teoretické zacházení. Hans Kuhn byl nadšený jednoduchostí a úspěšností modelu v kvantitativní analýze velkého počtu experimentů. Tato zkušenost, podporovaná prací s Linusem Paulingem a Nielsem Bohrem, byla rozhodující pro celoživotní dílo Hanse Kuhna ve výzkumu. Polymery poprvé popsal Werner Kuhn v roce 1934 jako řetězce statistických prvků vláken. V roce 1943 byl definován preferovaný statistický prvek. Nyní se označuje jako délka Kuhna . V učebnici „Principy fyzikální chemie“ se jí říká „prvek statistického řetězce“. Aby bylo možné přesněji popsat chování svinutých molekul niti než u modelu činky, vytvořil Hans Kuhn makroskopické modely kuliček molekul a zkoumal jejich hydrodynamické chování.

Polyeny: potenciální energie (deprese v důsledku zanedbaných atomových jader) a hustota π-elektronů. a) Nestabilita se stejnými délkami vazby. b) Stabilizace prostřednictvím střídání délek vazby přes délky vazeb v souladu s aproximací π elektronové hustoty (BCD).

S Paulingem se pokusil vysvětlit absorpci polyenů pomocí modelu elektronového plynu, což se nezdařilo. O dva roky později viděl, že model aplikovaný na kyaninová barviva vedl ke kvantitativní shodě očekávaných spekter s experimentem. Důvod jeho neúspěchu s polyeny viděl ve skutečnosti, že za stejných délek vazby dochází k nestabilitě, která vede ke střídání mezi jednoduchými a dvojitými vazbami, způsobeným podmínkou autokonzistence mezi předpokládanými délkami vazby a vypočtené rozdělení hustoty elektronů π. Pouze tak mohl pochopit absorpční spektra polyenů. Později byl tento předpoklad teoreticky oprávněný. Tento efekt se často označuje jako Peierlsova nestabilita : vycházeje z lineárního řetězce atomů ve stejné vzdálenosti, Peierls použil výpočet poruch prvního řádu s Blochovými vlnovými funkcemi, ale neukázal sebekonzistenci, která vede ke střídání jednoduchého a dvojitého vazby. Speciální vlastnosti vodivých polymerů jsou založeny na teoretickém vztahu mezi střídáním vazby a kompenzací délky vazby. Model elektronového plynu a jeho vylepšení se vyvinul v teorii absorpce světla organických barviv. V Marburgu vyvinuli Hans Kuhn a Fritz Peter Schäfer (krátce před dobou digitálního počítače) analogový počítač pro řešení dvojrozměrné Schrödingerovy rovnice . Tento počítač vyplňující prostor použil skupina Hanse Kuhna k výpočtu délek vazeb zajímavých π-elektronových systémů.

(a) Model pro tvorbu prvního replikujícího se oligomeru R. (b) Velmi zvláštní místo na prebiotické zemi. Šipka: velmi zvláštní cyklická změna teploty a mnoho dalších zvláštních podmínek, které zde panují. (c) Vývoj stále složitějších samoreprodukujících se forem obsazením oblastí s vlastnostmi, které je stále obtížnější překonat.

Na začátku 60. let Hans Kuhn vymyslel nové paradigma v chemii, syntézu různých molekul, které do sebe strukturně zapadají tak, že představují funkční komponenty, které jako celek tvoří předem naplánovanou funkční jednotku, supramolekulární stroj. Jeho skupina zkonstruovala prototypy těchto strojů vývojem nových technik pro výrobu a manipulaci s Langmuir-Blodgettovými filmy . Dnes jsou známé jako vrstvy Langmuir-Blodgett-Kuhn (vrstvy LBK) nebo jako filmy LBK. Mnoho nových procesů bylo vyvinuto v úzké spolupráci s Dietmarem Möbiem, a proto by měly být označovány jako vrstvy Langmuir-Blodgett-Möbius-Kuhn (vrstvy LMBK).

S problémem výroby supramolekulárních strojů úzce souvisela otázka původu života . Hans Kuhn chápal svůj příspěvek jako hledání teoreticky konzistentní a chemicky věrohodné cesty složené z mnoha po sobě jdoucích fyzikálně-chemických kroků, které vedou k genetickému aparátu. Samotný proces je v souladu s termodynamikou. Původ života není zvláštním problémem termodynamiky. Určité kroky jsou zvláště důležité pro pochopení jejich mechanismu, jako je přechod z replikačně-translačního aparátu na replikačně-transkripčně-translační aparát. Na tomto obrázku, ve snaze pochopit počátky života, musí být experimentátorova představivost a dovednosti při výrobě supramolekulárních strojů nahrazeny velmi zvláštním náhodným prostředím na velmi zvláštním místě na prebiotické zemi a jinde ve vesmíru, které obsahuje procesní pohony . Sjednocující paradigma vedlo ke konstrukci jednoduchých supramolekulárních strojů a k nalezení teoreticky konzistentní cesty k aparátu, který je v zásadě stejný jako genetický aparát biologie. To vyžadovalo jednoduché modely k popisu složitých situací. Při dalším vývoji v různých laboratořích byly vynalezeny a dále rozvíjeny důležité nové experimentální metody, které vedly k odlišnostem: supramolekulární chemie , molekulární elektronika , chemie systémů a důležité příspěvky k nanotechnologiím . Je podnětné a užitečné sledovat vzájemné propojení těchto výhledových oblastí. Měly by být zahrnuty do moderní učebnice fyzikální chemie.

Po svém odchodu do důchodu vyvinul Hans Kuhn se svým synem Christophem a Horst-Dieterem Försterlingem své rané dílo o hustotě elektronů a délkách vazeb, předchůdci „funkční teorie hustoty“ (DFT), do délek vazeb odpovídajících hustotě elektronů Metoda BCD. Přispěl k pochopení fotosyntézy fialových bakterií, protonové pumpy halobakterií a motoru ATP syntázy.

Ocenění

Písma

  • Teorie elektronových plynů barvy přírodních a umělých barviv. In: Laszlo Zechmeister (Ed.): Pokrok v chemii organických přírodních produktů. 16, 169, 1958, s. 404.
  • s Horst-Dieter Försterling: Fyzikální chemie v experimentech. Stáž. Verlag Chemie, Weinheim 1971, ISBN 3-527-25343-2 .
  • s Horst-Dieter Försterling: Cvičení fyzikální chemie. Základy, metody, experimenty. 3. vydání Wiley-VCH, Weinheim 1991, ISBN 3-527-28293-9 .
  • s Dietmarem Möbiem: Monolayer assemblies. Při vyšetřování povrchů a rozhraní. In: Bryant William Rossiter, Roger C. Baetzold (Eds.): Série fyzikálních metod chemie. Část B, kapitola 6, svazek 9B. 2. vydání. Wiley, New York 1993.
  • s Horst-Dieter Försterling, David H. Waldeck: Principy fyzikální chemie. 2. vydání. Wiley, Hoboken 2009, ISBN 978-0-470-08964-4 .

webové odkazy

Individuální důkazy

  1. ^ Nekrolog Institutu Maxe Plancka. Citováno 6. prosince 2012
  2. ↑ a b c d e f g h i j k l m n Stručný přehled vývoje chemie na univerzitě v Marburgu od roku 1609 do současnosti. (PDF; 4,4 MB) Deváté, vylepšené a rozšířené vydání. Chemistry Department of Philipps University, February 2020, str. 77 , zpřístupněno 28. března 2020 .
  3. ↑ Historie Institutu Maxe Plancka pro biofyzikální chemii v Goettingenu ( Memento od 11. února 2007 v internetovém archivu )
  4. ↑ model činky
  5. ^ H. Kuhn: Fascination in Modeling Motifs , Chapter 6 in R. Jaenicke and G. Semanza (Eds.) Selected Topics in History of Biochemistry: Personal Recollections VI (Comprehensive Biochemistry Vol 41) Elsevier Science 2000.
  6. ↑ W. Kuhn: O tvaru vláknitých molekul v řešeních Kolloid Zeitschrift 68: 2 (1934).
  7. ↑ W. Kuhn a H. Kuhn: Otázka navíjení molekul vláken v tekoucích řešeních Helv. Chim. Acta 26: 1394 (1943).
  8. ↑ a b Principy fyzikální chemie od Hanse Kuhna, Horst-Dietera Försterlinga a Davida H. Waldecka, 2. vydání, Wiley, Hoboken (2009)
  9. ↑ H. Kuhn: Viskozita, sedimentace a difúze molekul s dlouhým řetězcem v roztoku, jak je stanoveno experimenty na modelech ve velkém měřítku. J. Colloid Sci. 5: 331 (1950).
  10. ↑ H. Kuhn: Model elektronových plynů pro kvantitativní interpretaci absorpce světla organickými barvivy In: J. Helv. Chim. Acta , sv. 31, 1948, s. 1441.
  11. ^ H. Kuhn: Kvantově mechanická teorie absorpce světla organických barviv a podobných sloučenin In: J. Chem. Phys. , Svazek 17, 1949, s. 1198.
  12. ^ A b F. Bär, W. Huber, G. Handschig, H. Martin a H. Kuhn: Povaha modelu volného elektronového plynu. Případ polyenů a polyacetylenů. In: J. Chem. Phys. , Svazek 32, 1960, s. 470.
  13. ↑ RE Peierls : K teorii elektrické a tepelné vodivosti kovů Ann. Phys. 4, 1930, s. 121-148.
  14. ^ RE Peierls: Kvantová teorie pevných látek Clarendon, Oxford 1955.
  15. ^ RE Peierls: Překvapení v teoretické fyzice Princeton University Press, Princeton 1979, s. 73.
  16. ^ RE Peierls: Další překvapení v teoretické fyzice Princeton University Press, Princeton 1991, s. 29.
  17. ^ A b H. Kuhn: Teorie elektronových plynů barvy přírodních a umělých barviv . Pokrok v chemii organických přírodních produktů (L. Zechmeister ed.) 16: 169 (1958) a tamtéž. 17: 404 (1959).
  18. ^ H. Kuhn: Novější výzkumy modelu elektronových plynů organických barviv. Věnováno Wernerovi Kuhnovi v Basileji u příležitosti jeho 60. narozenin. In: Angew. Chem. , Sv. 71, 1958, str. 93-101.
  19. ↑ FP Schäfer: Analogový počítač a automatický zapisovač pro určování stacionárních vlnových funkcí a energetických hladin částice v poli dvourozměrného potenciálu , Dizertační práce Marburg 1960
  20. ^ H. Kuhn, W. Huber, G. Handschig, H. Martin, F. Schäfer, F. Bär: Povaha modelu volného elektronu. Jednoduchý případ symetrických polymetinů. In: J. Chem. Phys. , Svazek 32, 1960, s. 467.
  21. ↑ H. Kuhn: Analogické úvahy a analogové počítače pro kvantově mechanické zpracování absorpce světla barviv. ( Memento ze 4. července 2008 v internetovém archivu ) In: Chimia , svazek 15, 1961, s. 53-62.
  22. ↑ FF Seelig, W. Huber, H. Kuhn: Analogické úvahy a analogové počítače pro léčbu korelace elektronů π. In: Journal of Nature Research A . 17, 1962, s. 114–121 ( PDF , plný text).
  23. ^ HD Försterling, W. Huber, H. Kuhn: Projektovaná metoda elektronové hustoty π-elektronových systémů I. Distribuce elektronů v základním stavu. In: Int. J. Quant. Chem. , Sv. 1, 1967, s. 225.
  24. ^ HD Försterling, H. Kuhn: Metoda projektované elektronové hustoty π-elektronových systémů II. Vzrušené stavy. In: Int. J. Quant. Chem. , Sv. 2, 1968, s. 413.
  25. ↑ H. Kuhn: „Pokusy o výrobu jednoduchých, organizovaných systémů molekul“ Jednání Švýcarské společnosti pro přírodní výzkum, 245–66 (1965)
  26. ^ H. Bücher, KH Drexhage, M. Fleck, H. Kuhn, D. Möbius, FP Schäfer, J. Sondermann, W. Sperling, P. Tillmann, J. Wiegand: Řízený přenos excitační energie tenkými vrstvami. In: Molecular Crystals , svazek 2, 1997, s. 199.
  27. ^ H. Kuhn, D. Möbius: Systémy sestavování monomolekulárních vrstev a fyzikálně-chemické vlastnosti. In: Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. , Sv. 10, 1971, str. 620-637.
  28. ^ H. Kuhn: Samoorganizace molekulárních systémů a vývoj genetického aparátu. In: Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. , Sv. 11, 1972, str. 798-820.
  29. ^ H. Kuhn: Modelová úvaha o původu života. Struktura prostředí jako stimul pro vývoj chemických systémů. In: Naturwissenschaften , svazek 63, 1976, str. 68-80.
  30. ^ H. Kuhn, J. Waser: Molekulární sebeorganizace a vznik života. In: Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. , Sv. 20, 1981, str. 500-520.
  31. ^ H. Kuhn, J. Waser: Model vzniku života a perspektivy v supramolekulárním inženýrství. In: J.-P. Behr (editor): Princip zámku a klíče , Wiley Chichester, 1994, str. 247-306.
  32. ^ H. Kuhn, C. Kuhn: Diverzifikovaný svět: cesta vzniku života?! In: Angew. Chem. Int. Engl. , Sv. 42, 2003, str. 262-266.
  33. ^ H. Kuhn: Původ života - narušení symetrie ve vesmíru: Vznik homochirality. In: Current Opinion in Colloid & Interface Science , svazek 13, 2008, s. 3-11.
  34. ^ H. Kuhn: Je přechod od chemie k biologii záhadou? In: Systems Chemistry , svazek 1, 2010, s. 3.
  35. ↑ J.-M. Lehn: Supramolekulární chemie: koncepty a perspektivy. Wiley-VCH Weinheim, 1996.
  36. ^ M. Elbing, R. Ochs, M. Koentopp, M. Fischer, C. von Hänisch, F. Weigand, F. Evers, HB Weber, M. starosta: Jednomolekulární dioda. In: PNAS , svazek 102, 2005, str. 8815-8820.
  37. ^ M. Kindermann, I. Stahl, M. Reimold, WM Pankau, G. von Kiedrowski: Systémová chemie: kinetická a výpočetní analýza téměř exponenciálního organického replikátoru. In: Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. , Sv. 44, 2005, str. 6750-6755.
  38. ^ H. Hess, GD Bachand, V. Vogel: Napájení nanozařízení biomolekulárními motory. In: Chem. Eur. J. , svazek 10, 2004, str. 2110-2116.
  39. ^ Wernerova cena. In: scg.ch. 30. září 2020, zpřístupněno 29. března 2020 .
  40. ↑ Seznam oceněných. In: chem.uzh.ch. 1. dubna 2019, zpřístupněno 29. března 2020 .
  41. ^ Braunschweigische Wissenschaftliche Gesellschaft - seznam vítězů ocenění. In: bwg-nds.de. 26. března 2020, zpřístupněno 29. března 2020 .
  42. ^ Čestný doktorát na Philipps University v Marburgu. In: uni-marburg.de. Citováno 29. března 2020 .
  43. ^ Čestní členové SCS. In: scg.ch. 30. března 2020, zpřístupněno 29. března 2020 .
osobní data
PŘÍJMENÍ Kuhn, Hans
STRUČNÝ POPIS Švýcarský fyzikální chemik
DATUM NAROZENÍ 5. prosince 1919
MÍSTO NAROZENÍ Bern , Švýcarsko
DATUM ÚMRTÍ 25. listopadu 2012
MÍSTO SMRTI Troistorrents , Švýcarsko