Gerhard Ertl: biografia și contribuțiile în chimia suprafețelor (Nobel 2007)
Profesorul Gerhard Ertl este un fizician german din cadrul Departamentului de Chimie Fizică al Institutului Fritz Haber al MPG. S-a născut la 10 octombrie 1936 în Stuttgart, Germania. Profesorul Ertl a câștigat premiul Nobel pentru chimie în 2007.
Cercetările lui Ertl au pus bazele chimiei moderne a suprafețelor, care a ajutat la explicarea modului în care pilele de combustie produc energie fără poluare, cum catalizatoarele curăță gazele de eșapament ale mașinilor și chiar de ce ruginește fierul, a declarat Academia Regală Suedeză de Științe.
Munca sa a deschis calea pentru dezvoltarea unor surse de energie mai puțin poluante și va ghida dezvoltarea pilelor de combustie, a declarat Astrid Graslund, secretar al Comitetului Nobel pentru Chimie.
Academia Nobel a declarat că Ertl a oferit o descriere detaliată a modului în care reacțiile chimice au loc pe suprafețe. Descoperirile sale s-au aplicat atât în studiile academice, cât și în dezvoltarea industrială, a precizat academia. "Chimia suprafețelor poate explica chiar și distrugerea stratului de ozon, deoarece etapele vitale ale reacției au loc, de fapt, pe suprafețele unor mici cristale de gheață din stratosferă", se arată în citatul premiului.
Context și traseu științific
Gerhard Ertl a construit o disciplină științifică nouă, combinând rigurozitatea fizicii experimentale cu problemele practice ale chimiei și ale catalizei. Deși formația sa inițială este în fizică, munca sa s-a extins profund în chimia suprafețelor și în studiul catalizei heterogene. A condus echipe de cercetare la Institutul Fritz Haber, unde a creat laboratoare specializate pentru studierea reacțiilor chimice la nivel atomic asupra suprafețelor solide.
Metode și abordări experimentale
Ertl a fost pionier în folosirea unor tehnici experimentale sensibile la suprafață, care au permis observarea etapelor individuale ale reacțiilor chimice. Printre metodele pe care le-a combinat se numără:
- lucrul în condiții de ultra-high vacuum (UHV) pentru a obține suprafețe curate;
- faisoare de molecule (molecular beams) pentru controlul fluxului de reactanți și studiul cineticii;
- difracție cu electroni de joasă energie (LEED) și spectroscopii electronice (de exemplu, Auger, XPS, EELS) pentru identificarea speciilor adsorbite și a structurilor de suprafață;
- tehnici moderne de microscopie la scară atomică folosite ulterior pentru vizualizarea structurilor și a dinamicii reacțiilor la nivel nanometric.
Contribuții științifice cheie
Principalele realizări ale lui Ertl includ:
- demonstrerea modului în care moleculele se adsorb, se mișcă, reacționează și se desorb de pe suprafețe—o secvență de etape care stă la baza înțelegerii catalizei heterogene;
- studiul mecanismelor unor reacții industriale importante, cum ar fi sinteza amoniacului (procesele din spatele procedeului Haber–Bosch) și oxidarea monoxidului de carbon pe suprafețe metalice;
- descoperirea și descrierea fenomenelor dinamice la suprafețe, inclusiv reacții oscilatorii și formarea de modele spațiale în reacții catalitice (de exemplu, oxidarea CO pe suprafețe de platină), care au arătat că suprafețele active pot prezenta comportamente complexe în timp real;
- aplicarea cunoștințelor fundamentale la probleme practice: proiectarea și optimizarea catalizatorilor industriali, îmbunătățirea performanței pilelor de combustie și înțelegerea proceselor implicate în reducerea emisiilor auto.
Aplicații și impact
Rezultatele lui Ertl au avut efecte directe în industrie și în protecția mediului. Câteva exemple de impact:
- optimizarea catalizatorilor utilizați în convertizoarele catalitice pentru reducerea noxelor;
- fundamentul științific pentru proiectarea unor procese de producere a energiei mai curate, incluzând dezvoltarea și perfecționarea pilelor de combustie;
- o mai bună înțelegere a unor procese atmosferice, cum ar fi reacțiile care contribuie la distrugerea stratului de ozon, prin mecanisme care au loc pe suprafețele cristalelor de gheață din stratosferă.
Premii, recunoaștere și moștenire
Premiul Nobel pentru chimie (2007) a fost acordat pentru descrierea detaliată a reactiilor chimice pe suprafețe, recunoscând atât valoarea fundamentală a muncii sale, cât și aplicabilitatea acesteia în industrie și mediu. Moștenirea științifică a lui Ertl rămâne în metodologiile pe care le-a introdus și în generațiile de cercetători pe care i-a format; discipline noi din fizica și chimia suprafețelor continuă să se bazeze pe paradigmele pe care le-a stabilit.
Concluzie
Gerhard Ertl a transformat modul în care înțelegem reacțiile chimice la interfețe solide, conectând observațiile experimentale la nivel atomic cu probleme practice majore — cataliză industrială, reducerea poluării și dezvoltarea tehnologiilor energetice mai curate. Munca sa a făcut trecerea de la descrieri calitative la explicații cuantitative ale proceselor de suprafață, oferind instrumente și concepte folosite pe scară largă în cercetare și industrie.
Profesorul Gerhard Ertl, noiembrie 2007 (71 de ani)
Viața personală
Ertl și soția sa, Barbara, au doi copii și mai mulți nepoți. Printre hobby-urile sale se numără cântatul la pian și joaca cu pisicile sale.
Publicații
Profesorul Ertl este editor al Handbook of Heterogeneous Catalysis (Manual de cataliză eterogenă).
Educație
Profesorul Ertl a studiat fizica la Universitatea Tehnică din Stuttgart între 1955 și 1957. Din 1957 până în 1958 a studiat la Universitatea din Paris, iar din 1958 până în 1959 a studiat la Universitatea Ludwig Maximillians din München. S-a întors la Universitatea Tehnică din Stuttgart, unde a obținut o diplomă în fizică în 1961. Apoi a studiat la Universitatea Tehnică din München și a obținut un doctorat în 1965.
Lucrări academice
Muncă
După obținerea doctoratului, a rămas la München ca asistent și conferențiar între 1965 și 1968. Apoi, s-a mutat la Universitatea Tehnică din Hanovra, unde a lucrat ca profesor și director între 1968 și 1973. În 1973, profesorul Ertl s-a întors la Universitatea Ludwig Maximilian din München pentru a lucra ca profesor la Institutul de Chimie Fizică. A lucrat acolo până în 1986 și, în această perioadă, a fost un vizitator regulat al Institutului de Tehnologie din California, al Universității din Wisconsin-Milwaukee și al Universității din California, la Berkeley, unde a lucrat ca profesor invitat. În 1986, a devenit profesor la Universitatea Liberă din Berlin și la Universitatea Tehnică din Berlin. Din 1986, a fost director la Institutul Fritz Haber al MPG și, din 1996, profesor la Universitatea Humboldt din Berlin. Profesorul Ertl s-a pensionat în 2004.
Studii
Profesorul Ertl a studiat moleculele de amoniac, fier, monoxid de carbon și paladiu pentru a contribui la fabricarea convertoarelor catalitice moderne. A studiat platina pentru a afla mai multe despre atomii acesteia.
Profesorul Ertl a contribuit la dezvoltarea unor noi modalități de utilizare a microscoapelor. Unul dintre acestea a fost numit difracția de electroni de joasă energie (LEED), utilizat la începutul carierei sale, iar mai târziu a lucrat la spectroscopia de fotoelectroni în ultraviolete (UPS) și la microscopul cu tunelare de scanare (STM).
Premii
Profesorul Ertl și Gabor A. Somorjai au câștigat Premiul Wolf pentru Chimie în 1998 pentru rezultate remarcabile în domeniul științei suprafețelor și pentru descoperirea modului în care cristalele reacționează la experimente.
Profesorul Ertl a primit premiul Nobel pentru chimie în 2007 pentru mai multe studii în domeniul științei suprafețelor.
Întrebări și răspunsuri
Î: Cine este Gerhard Ertl și care este domeniul său de studii?
R: Gerhard Ertl este un fizician german care lucrează în cadrul Departamentului de Chimie Fizică al Institutului Fritz Haber din cadrul MPG. Domeniul său de studiu este chimia suprafețelor.
Î: Când și unde s-a născut Gerhard Ertl?
R: Gerhard Ertl s-a născut la 10 octombrie 1936 în Stuttgart, Germania.
Î: Care este semnificația activității lui Gerhard Ertl în domeniul chimiei de suprafață?
R: Activitatea lui Gerhard Ertl în domeniul chimiei suprafețelor a pus bazele chimiei moderne a suprafețelor, care a contribuit la explicarea diferitelor fenomene, cum ar fi modul în care pilele de combustie produc energie fără a polua, modul în care convertizoarele catalitice curăță gazele de eșapament ale mașinilor și chiar motivul pentru care fierul ruginește.
Î: Ce este premiul Nobel și când l-a câștigat Gerhard Ertl?
R: Premiul Nobel este un premiu internațional acordat în fiecare an pentru lucrări remarcabile în diverse domenii. Gerhard Ertl a câștigat premiul Nobel pentru chimie în 2007.
Î: Care este semnificația activității lui Gerhard Ertl în ceea ce privește sursele de energie mai puțin poluante?
R: Munca lui Gerhard Ertl a deschis calea pentru dezvoltarea unor surse de energie mai puțin poluante, ghidând dezvoltarea pilelor de combustie.
Î: Care sunt unele dintre aplicațiile descoperirilor lui Gerhard Ertl în domeniul chimiei suprafețelor?
R: Descoperirile lui Gerhard Ertl în domeniul chimiei suprafețelor au aplicații atât în studiile academice, cât și în dezvoltarea industrială. Ele pot explica distrugerea stratului de ozon și pot fi utilizate pentru a dezvolta surse de energie mai puțin poluante.
Î: Cine a recunoscut contribuția lui Gerhard Ertl la știință?
R: Academia Regală Suedeză de Științe a recunoscut contribuția lui Gerhard Ertl la știință, acordându-i Premiul Nobel pentru Chimie în 2007.
