Stephens, Philip

Philip Stevens
Philip John Stephens
Jméno při narození Philip John Stevens
Datum narození 9. října 1940( 1940-10-09 )
Místo narození Staffordshire , West Bromwich, Spojené království
Datum úmrtí 31. července 2012 (ve věku 71 let)( 2012-07-31 )
Místo smrti Los Angeles , USA
Státní občanství Velká Británie
obsazení teoretický chemik
Otec Frank Stevens
Matka Christine Stevensová
Manžel Nora Browning, Anne-Marie Pustis
Děti Melanie Stephensová
Ocenění a ceny Člen Královské společnosti v Londýně ( 2008 )

Philip John Stephens (Eng. Philip John Stephens , 9. října 1940, Staffordshire , West Bromwich, Velká Británie  - 31. července 2012, Los Angeles , Kalifornie , USA ) - teoretický chemik, zavedl do praktické aplikace spektroskopii magnetického kruhového dichroismu a vibrací cirkulární dichroismus. Vyvinuté metody pro stanovení kruhového dichroismu v širokém frekvenčním rozsahu s vysokou citlivostí.

Dětství

Philip Stevens se narodil 9. října 1940 ve vesnici Staffordshire (West Bromwich) Frankovi a Christine Stevensovým. Prvním dítětem v této rodině byla Helen, které bylo v době, kdy se Filip objevil, téměř pět let. Otec - Frank - byl vystudovaný chemik, dlouhou dobu pracoval v chemické firmě vyrábějící plasty , avšak v důsledku Velké hospodářské krize firma ukončila činnost, což donutilo Franka nastoupit do funkce vedoucího oddělení tisku v r. West Bromwich. Filipovi předkové z otcovy strany byli obchodníky s potravinami a jeho babička z matčiny strany byla učitelkou na základní škole.

I přes zdánlivý nedostatek vzdělání měla Filipova rodina silného pracovního ducha, což se projevilo i na Filipově povaze, a byla připravena poskytnout chlapci to nejlepší vzdělání. Všichni členové rodiny se navíc aktivně zapojovali do práce metodistické církve ve West Bromwichi a měli sklony k hudbě (otec hrál na varhany v metodistické kapli, Philip a Helena se v kostele učili na klavír).

Filip byl od dětství vášnivým čtenářem, dokázal rychle a přesně vyhledávat a vstřebávat informace, na základní škole byl výborným žákem, přičemž intelektuálně výrazně převyšoval své vrstevníky, v důsledku čehož místo uvažování odpovídající věku skupiny třetího ročníku, byl poslán do skupiny myslících sedmého ročníku.

Z Philipových koníčků v dětství lze také zaznamenat jeho vášeň pro fotbal . Spolu se svým otcem a sestrou byli horlivými fanoušky týmu West Bromwich Albion.

V roce 1950 vstoupil Philip do školy King Edward VI School v Edgbastonu, kde bylo veškeré vzdělání zredukováno na vstup do Oxfordu nebo Cambridge . Ve škole Philip studoval fyziku, chemii, biologii, matematiku a také angličtinu, francouzštinu, němčinu, latinu, historii, zeměpis, hudbu a umění a poslední tři roky studia věnoval hloubkovému studiu chemie, fyziky a matematiky ke složení přijímacích zkoušek na vysokou školu . Jak poznamenali Filipovi učitelé, byl neuvěřitelně schopný a nesmírně živý.

Také během školních let byl Philip aktivním členem skautského oddílu a rád se nejen učil, ale také ze zajímavých výletů.

Phillip byl při výběru specializace při vstupu na univerzitu silně ovlivněn jak vedoucím katedry chemie, Dr. Bernardem Guyem, tak vedoucím katedry fyziky Dr. Haroldem Mayorem. Philipův otec plně sdílel jeho vášeň pro chemii a v roce 1958, po úspěšném složení přijímacích zkoušek, byl Philip zapsán do Církve Kristovy, aby od podzimu 1958 studoval chemii.

Studium na Oxfordu

Na univerzitě Philip vynikal jak akademicky, tak společensky. Byl výborným žákem, zároveň i vynikajícím vyhledávaným klavíristou-korepetitorem. Na pozadí vášně pro hudbu se Philip setkal s matematikem Anthonym Philipem, se kterým spolu vystupovali, a poté se stali přáteli a zůstali přáteli na celý život.

Z hlediska školení měl Philip tři roky přednášek, seminářů a workshopů a rok výzkumné činnosti, která měla skončit odevzdáním diplomové práce . Philip navštěvoval semináře z chemie u Jamese Bridge a učiteli byli v té době teoretický chemik David Buckingham, biochemik Paul W. Kent a organický chemik Jeremy Knowles.

V červnu 1962 Philip přednesl pod vedením Davida Buckinghama svou diplomovou práci „Vyšetřování Starkova jevu a jeho aplikace na stanovení dipólových momentů molekul obsahujících jeden jaderný kvadrupól “. Tato práce byla inspirována monografií „Mikrovlnná spektroskopie“ (Charles Hard Townes a Arthur Leonard Shavlov, 1955) a dovedla Philipa nejen k jeho diplomu, ale také k jeho první publikaci.

Na podzim roku 1962, opět pod dohledem Davida Buckinghama, začal Philip pracovat na disertační práci zahrnující dvě nesouvisející témata: studium vysokých chemických posunů protonů ve vysokém poli pozorovaných ve spektrech atomů vodíku v nukleární magnetické rezonanci (NMR). spojené s přechodnými kovy a vývoj teoretického vysvětlení Faradayova jevu . Vývoj prvního tématu byl inspirován oxfordskou přednáškou Josepha Chatta, práce na druhém tématu zcela souvisela s pokusy o teoretickou interpretaci spekter optické rotace magnetické disperze (angl. MORD) - taková spektra získala dříve B. Briat, M. Billardon a J. Badoz (Briat a kol., 1963) a popsané V. E. Shashuou (Shashua, 1964).

V letech 1962 až 1964 dal Philip úplný teoretický základ pro optickou rotační magnetickou disperzní spektroskopii a spektroskopii magnetického kruhového dichroismu (MCD). Primitivnost zařízení však neumožňovala široké využití inovativních metod spektroskopie v praxi. Vědecký pozorovatel Paul N. Schatz z University of Virginia, který přijel dohlížet na výzkum Philipovy doktorské disertační práce, se spolu s Davidem Dowsem z University of Southern California zavázali, že postaví přístroj pro záznam spekter magnetického kruhového dichroismu. V roce 1967 byl na University of Virginia uveden do provozu první přístroj pro záznam magnetických CD spekter.

Začátek vědecké činnosti

Po dokončení studií na Oxfordu pokračoval Philip ve výzkumu teorie pole ligandů a spektroskopie přechodných kovů. Dostal příležitost studovat ve dvou nejlepších laboratořích zabývajících se tímto tématem: v letech 1964-1965 v laboratoři Carla J. Balhausena na Orsted Institute, University of Copenhagen , Dánsko , a v laboratoři Donalda S. McClure. na James Frank Institute, University of Chicago , v letech 1965 až 1967.

Práce v Kodani (1964-1965)

Philippe byl schopen získat MCD spektra z magnetických disperzních spekter optické rotace kombinací svých vzorců odvozených během práce na jeho disertační práci s literárními údaji z knih Balhausena (1962) a Griffitha (1961), za použití Kramers-Kronigovy matematické proměna. Stevensovo přiřazení a interpretace MCD spektra pro [CoCl 4 ] 2- ionty znamenaly začátek publikace velkého množství přiřazení spekter pro sloučeniny podobné struktury.

V této době byla také publikována široce citovaná recenze "Magnetic Optical Activity", kterou napsal spolu s Davidem Buckinghamem.

Práce v Chicagu (1965–1967)

V Chicagu se Philip připojil k laboratoři Don McClure. Stevens strávil léto 1967 ve Virginii , kde byl uveden do provozu nový přístroj pro MCD spektroskopii, který učil Schatzův tým teoretické základy této metody. V letech 1966 až 1968 bylo publikováno 8 prací, které ukazují význam a nastiňují přednosti MCD jako spektroskopické metody.

Philip se svým výkladem MKD vystoupil na konferenci v Columbii , Ohio . Aktivní diskuse o Stevensově teorii však ukázala, že je platná pouze za podmínky, že je použitelná Born-Oppenheimerova aproximace . Jinak je teorie nesprávná. K vyřešení tohoto problému Philip formuloval a aplikoval metodu momentů k extrakci molekulárních parametrů ze spekter MCD.

Práce na University of Southern California

Na podzim roku 1967 nastoupil Philip Stevens jako odborný asistent na katedře chemie na University of Southern California . Díky rychlému a přesnému vymezení svého výzkumného plánu získal Philip stipendium Alfreda Sloana a získal grant od National Institutes of Health. To vše mělo zajistit produktivní práci na univerzitě ve spolupráci s Otto Skneppem, Arie Warschelem a Charlesem McCannem.

Pokud jde o nevědeckou činnost, Stevens působil jako děkan katedry chemie po dvě tříletá funkční období.

Magnetický kruhový dichroismus (MCD)

V roce 1970 Philipp publikoval dlouhý článek věnovaný úplnému popisu teorie MCD [1] . Ve spolupráci s Georgem Osbornem začal studovat CD spektra iontů uložených v krystalových mřížkách různých sloučenin, jako je Al 2 O 3 (v pokračování svého výzkumu v laboratoři McClure).

Rok 1972 byl výchozím bodem pro důležitou spolupráci s Williamem Eatonem v National Institutes of Health. Společný výzkum zahrnoval studium nízkoenergetických přechodů v hemoglobinových proteinech . Poté se Stevens začal zabývat i jinými metaloproteiny , zejména těmi obsahujícími měď [2] . a proteiny obsahující shluky železa a síry. Na toto téma měl Phillip produktivní spolupráci s Andrewem Thomsonem (práce na proteinech obsahujících shluky železa a síry [3] ), Charlesem McKenem z University of Southern California (práce na enzymu dusíkatou), Barbarou Burgessovou z University of California at Irvine (práce o ferredoxinu I z Azotobacter vinelandii [4] .), jakož i s Arie Vorshelem (zobecnění výpočetní práce [5] ).

Vibrační cirkulární dichroismus (VCD)

V roce 1973 začala Philippova práce na studiu fenoménu oscilačního cirkulárního dichroismu, který byl nejprve prováděn souběžně se studiem MCD a v 90. letech se stal hlavním tématem jeho výzkumu.

Poté, co obdržel finanční prostředky na projekt studia blízkého IR vibračního cirkulárního dichroismu, se k Jacku Chengovi připojili Lawrence A. Nafey z University of Oregon a Timothy A. Keiderling z Princetonské univerzity ve Philipově skupině.

V roce 1975 Philipp potvrdil zprávu o CCD ve skupině C*-H čistého kapalného 2,2,2-trifluormethyl-1-fenylethanolu při 2920 cm– 1 [6] a publikoval CCD spektra základních CH, OH, a NH skupiny v několika dalších chirálních molekulách v kapalné fázi [7] .

Od roku 1973 Philipova laboratoř na University of Southern California aktivně prováděla výzkum s cílem zlepšit hardware metody CCD, ale sám Philip se tohoto vývoje nepodílel, raději se zabýval teoretickým aspektem problému a ponořil se do základních kvantově mechanické výpočty. Philipp tedy objevil, že teoretický výpočet CD spektra je ve skutečnosti redukován na výpočet elektrických a magnetických dipólových momentů pro každý vibrační přechod v molekule. A v roce 1985 Philip obdržel a zveřejnil rovnici, která umožňuje vyjádřit vibrační sílu CD ve formě vhodné pro kvantově chemické výpočty [1] .

Následně Philippe použil svou rovnici k výpočtu CD spekter aplikovaných na chirální molekuly. To umožnilo, aby se spektroskopie vibračního cirkulárního dichroismu stala klíčovým nástrojem při určování absolutních konfigurací chirálních center molekul. Praktická využitelnost výsledků jeho výzkumu přinesla Philipu Stevensovi dobré dividendy [8] .

Osobní život a rodina

V létě 1961 se Philip v Itálii setkal se svou budoucí manželkou Norou Browningovou. Poté byla studentkou středověké francouzštiny na Radcliffe College, vysoké škole svobodných umění v Cambridge ve státě Massachusetts. Stevens požádal Noru o ruku ještě v Itálii, v roce 1962 se přestěhovala do Oxfordu a v létě téhož roku se vzali ve West Bromwichi.

Svůj manželský život začali na podzim roku 1962 v komunálním domě na severu Oxfordu, následně se v roce 1964, poté, co Philip získal doktorát, přestěhovali do Kodaně. Tam začala Nora studovat medicínu doma, aby mohla navštěvovat Stanfordskou lékařskou fakultu. V roce 1966 se Phillipovi a Norovi v Chicagu narodila dcera Melanie.

Nora tragicky zemřela v roce 1973 a nechala Philipa a Melanie o samotě, ale Philip se úspěšně vyrovnal jak s vědeckými aktivitami, tak s rolí otce. Podle Melanie byl Philip starostlivý, ale zároveň přísný rodič.

Melaniiny vzpomínky na jejího otce:

Můj otec měl velmi rád kulinářské experimenty a měl úžasnou sadu kuchařek ze svých milovaných New York Times. Povzbuzoval mě, abych si vyzkoušel vaření, i když to nebylo tak chutné jako jeho. Koupil mi malý sešit, do kterého jsem si svědomitě zapisovala recepty, které mě naučil. První příspěvek byl o tom, jak uvařit jedno vejce. Byl jsem tak nadšený ze své nově nalezené dovednosti, že jsem druhý den ráno vstal, abych si udělal vajíčko. Uvařila jsem vodu, pustila do ní vajíčko a netrpělivě čekala, až se uvaří. Když se mi zdálo, že už uplynuly tři minuty, vyndala jsem vajíčko z pánve a poklepala na talíř. Místo dokonalého vajíčka uvařeného na měkko, které jsem očekávala, jsem viděla želatinový bílek a žloutek, které se jen tak rozlily po talíři. Když táta vstal, podělil jsem se s ním o výsledky mého politováníhodného experimentu. Rozveselil mě a koupil mi časovač na vajíčka. Jízda na horské dráze s mým otcem byla nesmírně vzrušující zkušenost. Seděli jsme na samém konci vlaku, kde je chvění ze strany na stranu nejsilnější. Při prvním malém klesání začal křičet. Když vlak nabral rychlost, vyhodil ruce do vzduchu a zakřičel z plných plic. Nebylo možné nenásledovat jeho příklad. Cítil jsem se trochu sebevědomě, stále jsem mával rukama ve vzduchu a křičel a smál se. Na konci jízdy se ostatní cestující vždy ohlédli, aby viděli, kdo jsou ty bláznivé děti na zadním sedadle. Otec vždy reagoval na jejich překvapené pohledy širokým úsměvem, načež jsme společně odešli.

Když jsem dostal řidičák, nemohl jsem se dočkat, až si konečně budu moci půjčit tátovo auto. Než mi předal klíče, musel jsem ukázat, že jsem schopen vyměnit pneumatiky sám. Trvalo to hodinu, ale i tak jsem to udělal. V budoucnu jsem to nikdy nedělal sám od sebe, ale vnitřní pochopení, že to udělám, když to bude nutné, mě celé ty roky neopustilo.

V roce 1980 se Philippe seznámil s Anne-Marie Pustisovou, která vyučovala francouzštinu na Melaniině škole v Los Angeles, v roce 1982 spolu začali chodit a v roce 1988 se vzali. Byli krásný krásný a šťastný pár.

Nemoc a smrt

V šedesáti letech začal mít Philip problémy s pamětí a začalo se objevovat neobvyklé chování. V roce 2008 byl zvolen Fellow of the Royal Society [9] , účastnil se různých oslav pořádaných na jeho počest, různých setkání a přednášek. Philipova nemoc ( demence ) však pokročila a Philip strávil poslední roky v Los Angeles v péči Ann-Marie a Melanie. Zemřel 31. července 2012 na frontální temporální demenci (diagnózu stanovilo posmrtně Centrum pro paměť a stárnutí na University of Southern California). V červenci 2012 vyšla učebnice spektroskopie cirkulárního dichroismu pro organické chemiky od Philipa Stevense (spoluautoři Frank J. Devlin a James R. Cheesman [10] ., v březnu 2013 bylo uspořádáno sympozium na University of Southern Kalifornie na počest Stevensovy památky „Chirální optická spektroskopie ve strukturní chemii a biologii, teorii a experimentu“.

Osobní vlastnosti

Philip byl mimořádně nadaný: hudba, matematika, teoretická chemie - ve všech oblastech byl opravdu vynikající. Byl bystrý, ve své laboratoři vybíral lidi s vynikajícími praktickými dovednostmi a sám dokonale chápal podstatu všech experimentů, ačkoliv se jich sám přímo neúčastnil. Uměl podrobně a jasně prezentovat teoretický materiál, díky čemuž byly jeho přednášky mimořádně přesné a jasné.

Jeho publikace v primární literatuře čítají něco málo přes 200, ale od roku 2008 je citován více než 1000krát ročně. Byl jedinečným vědcem, který se nechtěl podřídit „vědecké módě“ a dosáhl nebývalých výsledků: vynálezu dvou metod analýzy používaných v různých oblastech vědy.

Jeho přínos vědě připomíná epitaf publikovaný v časopise University of Southern California [11] .

Ocenění, tituly, pozvánky

Poznámky

  1. 1 2 P. J. Stephens. Teorie magnetického cirkulárního dichroismu. J. Chem. Phys. 52, 3489-3516, 1970.
  2. PJ Stephens, DM Dooley, J. Rawlings, J. h. Dawson, L.-E. Andreasson, BG Malmstrom & HB Gray. Spektroskopické studie Rhus vernicifera a Polyporus versicolor laccase. Elektronické struktury měděných míst. J. Am. Chem. soc. 101, 5038-5046, 1979.
  3. PJ Stephens, AJ Thomson, T.A. Keiderling, J. Rawlings, KK Rao & D.O. Hall. Charakterizace klastrů v proteinech železo-síra pomocí magnetického cirkulárního dichroismu. Proč. Natl Acad. sci. USA 75, 5273-5275, 1978.
  4. PJ Stephens, TV Morgan, F. Devlin, JE Penner-hahn, KO Hodgson, RA Scott, CD Stout & BK Burgess. Feredoxin I Azotobacter vinelandii ochuzený o [4Fe-4S]-Cluster: nový 3Fe železo-sírový protein. Proč. Natl Acad. sci. USA 82, 5661-5665, 1985.
  5. P. J. Stephens, D. R. Jollie & A. Warshel. Proteinová kontrola redox potenciálu železo-sirných proteinů. Chem. Rev. (Bioinorg. Enzymol.) 96, 2491-2513, 1996.
  6. P.J. Stephens, L.A. Nafie & J.C. Cheng. Vibrační cirkulární dichroismus 2,2,2-trifluor-1-fenylethanolu. J. Am. Chem. soc. 97, 3842-3843, 1975.
  7. PJ Stephens, L.A. Nafie & T.A. Keiderling. Vibrační cirkulární dichroismus. J. Am. Chem. soc. 98, 2715-2722, 1976.
  8. PJ Stephens FJ Devlin & JJ Pan. Stanovení absolutních konfigurací chirálních molekul pomocí spektroskopie vibračního cirkulárního dichroismu (VCD). Chiralita 20, 643-663, 2008.
  9. Wayne Lewis. Philip Stephens jmenován do královské společnosti . Chemik USC College uznávaný za svou průkopnickou práci analyzující molekulární strukturu . USCDonsife (1. června 2008) . Získáno 4. prosince 2015. Archivováno z originálu 4. prosince 2015.  (Angličtina)
  10. PJ Stephens, FJ Devlin & JR Cheeseman. VCD spektroskopie pro organické chemiky. Boca Raton, Fl: CRC Press, 2012.
  11. Pamela J. Johnsonová. In memoriam: Philip J. Stephens, 71 let . Emeritní profesor chemie byl jmenován členem Royal Society Fellow, elitní skupina nejvýznamnějších světových vědců . USCDonsife (7. srpna 2013) . Získáno 4. prosince 2015. Archivováno z originálu 4. prosince 2015.  (Angličtina)

Odkazy