ХИГЕР, АЛАН

ХИГЕР, АЛАН (Heeger, Alan) (р. 1936) (США). Нобелевская премия по химии 2000 года (совместно с А.Макдиармидом и Х.Ширакава).

Родился 22 января 1936 в одном из маленьких городков штата Айова в семье еврейских дореволюционных иммигрантов из России. В другом городке, Экроне, он пошел в начальную школу. Там же родился его младший брат. Отец, менеджер, умер, когда Алану было 9 лет. Мать перебралась в Омаху, чтобы жить с родственниками. Здесь Алан окончил школу, после чего поступил в университет Небраски и закончил его с отличием в 1957.

Затем Хигер перебрался в Пало-Альто для работы фирме «Локхид», чтобы одновременно работать над диссертацией в Калифорнийском университете в Беркли. Из этой затеи ничего путного не вышло – чтобы делать диссертацию, пришлось бросить работу.

Он хотел быть физиком-теоретиком и обратился к Чарлзу Киттелу, который вернулся со стажировки у знаменитого Л.Ландау и потребовал, чтобы Хигер сдал ему экзамен. После собеседования Киттел посоветовал Хигеру заняться экспериментальными исследованиями. Хигер присоединился к экспериментальной группе Алана Портиса.

Он не оставил планов стать теоретиком и уже после первого дня экспериментов предложил Портису собственную теорию антиферромагнетиков, которая была забракована. Однако диссертация в области физики твердого тела была защищена в 1961, и Хигер в следующем году поступил на кафедру физики Пенсильванского университета. Он изучал свойства тетрацианохинодиметана, это было одной из проблем физики металлов.

В 1975 началось его сотрудничество с коллегой-химиком А.Мак-Диармидом. Работали оба, обучая друг друга: Хигера учился химии, а Мак-Диармид – физике. Они были заняты решением проблемы создания неметаллических проводников электрического тока на неорганической основе. В 1975 Хигер сообщил Мак-Диармиду о недавно вышедшей статье Морта Лабеса, в которой тот описал высокопроводящий полимерный материал общей формулы (SN)_x. Выяснилось, что еще в 1950-х Мак-Диармид синтезировал соединения S₄N₄. По просьбе Хигера он синтезировал соединения формулы (SN)_x, и они систематически исследовали их свойства.

Во время визита Мак-Диармида в Киотский университет, где работал Х.Ширакава, занимавшийся полимеризацией ацетилена, они обменялись своими образцами полиацетилена (CH)_x и (SN)_x. Именно во время этого визита произошла ошибка стажера Ширакавы, приведшая к получению серебристого полиацетилена. В результате синтеза полиацетилен накапливается в реакционной колбе в виде ничем не примечательного черного порошка. Однажды стажер случайно добавил катализатор в тысячекратном избытке по сравнению с его обычным количеством (в граммовых вместо миллиграммовых количествах). К удивлению экспериментаторов на поверхности жидкости образовалась красивая серебряная пленка. Сразу возник очевидный вопрос: «Если полученный пластик своим блеском похож на металл, не может ли он и проводить электрический ток?».

Мак-Диармид и Ширакава решили объединить усилия. Ширакава на год приехал в Пенсильванский университет, где к ним присоединился Хигер. Уже в первых экспериментах они смогли несколько увеличить электропроводность полиацетилена. Способ же увеличения электропроводности полимера в 10 000 000 раз оказался неожиданно прост – следовало лишь обработать пленку полимера парами брома или иода. Так был создан полимер, обладающий электропроводностью металлов.

Однако, хотя так приготовленный полиацетилен и сопоставим по электропроводности со многими металлами, к сожалению, его нельзя использовать в практике, так как при контакте с воздухом он быстро теряет эту способность. В результате поисков лучших вариантов появились новые сопряженные полимеры, например, полипиррол, полианилин и политиофен.

Идея сочетать способность к легкой формовке и низкий удельный вес полимеров с электропроводностью металлов получила интенсивное развитие. Поскольку электропроводность может быть изменена в широких пределах (от уровня полупроводников до электропроводящих металлов), стали очевидными возможные коммерческие аспекты использования: батареи, конденсаторы, антистатики, антикоррозийные материалы и др.

Именно в наше время интенсивное развитие связано с переводом полимеров в полупроводниковое состояние. Это вызвано недавним открытием – некоторые сопряженные полимеры проявляют электролюминесцентные свойства, они светятся, если через них пропустить электрический ток. Люминесцентные материалы могут иметь множество применений. Скоро можно будет увидеть их первое практическое использование в световых дисплеях мобильных телефонов и в информационных досках, когда станут реальностью экраны телевизоров из люминесцентных пластиков.

Процесс, вызывающий электролюминесценцию, может быть обращен – поглощение света будет создавать заряд и, следовательно, электрический ток. Таков принцип действия солнечных батарей. Преимущества пластиков велики, а изготовлять из них гибкие поверхности несложно да и обойдется недорого. Солнечные пластиковые элементы нужны в самых различных областях деятельности, и их ждет широчайшее применение уже в самом недалеком будущем.

В 1977 Хигер стажировался в АН СССР, а в следующем году – в Японии.

В 1982 Хигер стал профессором физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, в 1982 – директором Института полимеров и органических твердых веществ при университете, а в 1986 начал сотрудничество с профессионалом в области полимеров Полом Смитом, который ввел его в проблемы механических свойств полимеров. Вместе с ним Хигер в 1990 основал корпорацию «UNIAX» с тем, чтобы сделать полимеры-проводники коммерческим продуктом. В 1990-е "UNIAX" стала ведущим центром в области науки и технологии проводящих полимеров.

В 2000 Хигер вместе с А.Мак-Диармидом и Х.Ширакавой стали лауреатами Нобелевской премии «за открытие и разработку полимеров-проводников».

Работы: Improved efficiency in semiconducting polymer light-emitting diodes / J.Elect. Mat. 1991. V. 20. № 11 (with D.Braun, H.Kroemer); New efficiency blue light emitting polymer for light-emitting diodes / Chem. Comm. 1999. V. 18.

Кирилл Зеленин