КАРЛЕ, ДЖЕРОМ

КАРЛЕ, ДЖЕРОМ (Karle, Jerome) (1918—2013) (США). Нобелевская премия по химии, 1985 (совместно с Х.Хауптманом).

Родился 18 июня 1918 в Нью-Йорке, в семье Луиса Карле и Сэйди (Кан) Карфанкл. Вырос в Бруклине и окончил в 1933 среднюю школу Авраама Линкольна. Потом Учился в нью-йоркском Сити-колледже, где познакомился со своим будущим коллегой Хербертом А.Хауптманом, студентом из Бронкса. В колледже изучал, главным образом, химию и биологию и в 1937 получил степень бакалавра. Продолжил получение образования в Гарвардском университете, где через год ему была присуждена магистерская степень по биологии.

В течение следующих полутора лет Карле работал в Государственном управлении здравоохранения в Нью-Йорке, а затем поступил в Мичиганский университет. В 1943 стал магистром естественных наук и за диссертацию по газовой электронографии получил докторскую степень по физической химии.

Во время Второй мировой войны Карле был участником научного проекта военно-морских сил США, а позднее – ассистентом-исследователем Манхэттенского проекта – научных разработок по созданию атомной бомбы. После окончания войны, в 1946, вошел в штат военно-морской научно-исследовательской лаборатории в Вашингтоне. Здесь он снова встретился с Хауптманом. 1950-е прошли для Карле под знаком их сотрудничества: оба работали над созданием прямого метода расшифровки трехмерных молекулярных структур с помощью рентгеновской кристаллографии.

Рентгеноструктурный анализ используется для определения пространственной конфигурации молекул при воздействии рентгеновских лучей на чистый кристалл вещества.

Когда пучок рентгеновских лучей направлен на кристалл вещества, некоторые лучи проходят через кристалл, а другие отклоняются под влиянием электронов атомных ядер. Отклоненные лучи фиксируются на фотографической пленке в виде тысяч пятен, образующих характерный рисунок. Этот рисунок очень отдаленно напоминает точное распределение атомов внутри кристалла. Доступные исследователям методы требовали трудоемкого и длительного анализа зарегистрированных на фотопленках пятен.

Путем анализа интенсивности точечных пятен на фотопленке и расположения точек Карле и Хауптману удалось, применив математические формулы, рассчитать фазу рентгеновского пучка, т.е. то, насколько отклонился каждый луч при прохождении через кристалл. На основании этих подсчетов была создана карта электронной плотности кристалла, которая показывала точное расположение атомов и, следовательно, давала картину молекулярной структуры вещества. Метод, разработанный Карле и Хауптманом, позволял непосредственно соотносить интенсивность и размещение точек с расположением атомов внутри молекулы.

В 1953 Карле и Хауптман опубликовали статью о результатах своей работы. Это чрезвычайно сложное, насыщенное математическими формулами сочинение, казалось, не имело отношения к химии, и его применимость для решения структурных проблем была встречена со скептицизмом, если не с враждебностью многими учеными, занимавшимися кристаллографией. Самой значительной преградой на пути принятия метода служило то, что мало кто из химиков разбирался в математическом аспекте предлагаемой процедуры. В результате Карле и Хауптман не получили никакой поддержки со стороны других исследователей в этой области, и прямой метод расшифровки структур оставался без применения в течение 15 лет.

Наиболее значительный вклад, внесенный Карле и Хауптманом в эту область после 1956, заключался в практическом применении разработанного ими метода, особенно в отношении кристаллов, которые не обладают осевой симметрией.

Признание проделанной учеными работы пришло лишь в конце 1960-х, когда жена Карле, Изабелла, физико-химик и сотрудник военно-морской научно-исследовательской базы, применила их метод на практике при анализе больших молекул. Результаты проведенных ею опытов убедили специалистов в области кристаллографии в полезности и высокой степени точности прямого метода расшифровки структур.

Методы, которые разработали Карле и Хауптман, привели к серьезным достижениям в области кристаллографии и сейчас являются той системой, которая применяется при анализе большинства новых соединений. Они практически используются для изучения больших сложных органических молекул, принимающих участие в метаболизме. Xауптман и Карле создали математический метод для определения пространственной структуры молекул кристаллов таких важных веществ, как гормоны, антибиотики и витамины.

Метод Карле и Xауптмана позволил сократить время, необходимое на воссоздание пространственной (трехмерной) структуры, с месяцев (а иногда и нескольких лет) до одного-двух дней, что стало возможным в 1980-х после разработки соответствующего программного компьютерного обеспечения.

В 1968 году научно-исследовательской лабораторией военно-морских сил США была учреждена специально для Карле должность руководителя научных исследований, и он возглавил лабораторию структуры вещества.

Продолжая заниматься исследовательской работой в лаборатории военно-морских сил, Карле время от времени читал лекции по математике и физике в колледже Мэрилендского университета. Выступал с лекциями в Великобритании, Германии, Италии, Канаде, Польше, Бразилии и Японии, а, кроме того, вел Вашингтонский ежемесячный коллоквиум по кристаллам в геофизической лаборатории Института Карнеги.

В 1985 Карле и Х.Хауптману была присуждена Нобелевская премия «за выдающиеся достижения в разработке прямого метода расшифровки структур».

Умер Карле 2 июня 2013 в г.Аннадейл, штат Вирджиния.

Работы: Solution of structure-factor equations / Acta Cryst. 1951. V. 4 (with H. Hauptman); Solution of the Phase Problem I. The Centrosymmetric Crystal. Ann Arbor, Michigan, 1953 (with H. Hauptman).

Кирилл Зеленин