Ли (Yuan Tseh Lee), Ян

Китайско-американский химик Ян Ли (Юань Цзели) родился в Циншуйе, на Тайване, в семье художника и преподавателя живописи Ли Цзеван и учительницы начальной школы Пей Цзай. Предки его родителей переселились на Тайвань из континентального Китая в XVI в. Во время второй мировой войны, когда японцы оккупировали Тайвань, Ли пришлось прервать свое обучение в школе, т. к. все население Циншуйя переселилось в горы: авиация союзников ежедневно бомбила город. После войны Ли окончил начальную и в 1955 г. среднюю школу, где не только великолепно учился, но и играл в духовом оркестре. Как один из лучших выпускников циншуйской средней школы, он был зачислен в Тайваньский государственный университет без вступительного экзамена.

Как позднее вспоминал сам Ли, выбор его будущей профессии во многом определило знакомство с биографией Марии Кюри: «Прекрасная жизнь этого удивительного человека, ее преданность науке, ее самоотверженность, ее идеализм, наконец, привели меня к решению стать ученым». Уже к концу первого года учебы Ли знал, что станет химиком. Недостаток средств и оборудования в университете компенсировался царящей в нем атмосферой свободы и творчества. Профессора были преданы своему делу, а студентов объединял дух студенческого братства. В 1959 г. Ли стал бакалавром естественных наук. Эта степень была ему присуждена за работу по изучению разделения элементов стронция и бария методом электрофореза на бумаге – направленного движения частиц, находящихся в жидкой или газообразной фазе во взвешенном состоянии, под действием внешнего электрического поля.

По окончании Тайваньского государственного университета Ли остался там в аспирантуре и в 1961 г. получил степень магистра за исследование природных радиоизотопов (радиоактивных изотопов или аналогов элементов) в хокуталите – минерале, найденном в осадочных породах горячих источников. Работая в качестве ассистента-исследователя у Ч. Х. Вонга, он применил метод рентгеновской кристаллографии для установления молекулярной структуры органолантанидных соединений трициклопентадиенилсмария.

В 1962 г. Ли поступил в Калифорнийский университет в Беркли для дальнейшего прохождения аспирантского курса. Считалось, что он работает у Дадли Р. Хершбаха, однако Ли предпочел проводить исследования под руководством Брюса Х. Мейхана. У Ли, изучавшего хемиионизационные процессы с участием электронно возбужденных молекул щелочей, возник особый интерес к ионно-молекулярным реакциям и динамике молекулярного рассеяния. В 1965 г. ученый получил докторскую степень и остался работать в лаборатории Мейхана в качестве стипендиата еще на полтора года, совершенствуя свое мастерство в области проектирования и конструирования мощного и сложного аппарата для измерения рассеяния атомов и молекул. Ему удалось добиться получения замечательно четкой и полной карты распределения продуктов реакции между положительно заряженными ионами азота и нейтральными молекулами водорода.

Тем временем Хершбах в 1963 г. перешел в Гарвардский университет и провел успешные эксперименты по исследованию динамики реакций между нейтральными атомами и молекулами с использованием скрещивающихся молекулярных пучков. Поскольку этот метод в то время зависел от прибора, который назывался детектором поверхностной ионизации, он был ограничен изучением систем, содержащих молекулы щелочей. Ли вошел в группу Хершбаха в 1967 г. и занялся проектированием нового, чрезвычайно сложного аппарата, позволяющего расширить сферу изучения рассеяния. В выполнении этой работы Ли очень помог его предыдущий опыт по созданию прибора для измерения ионно-молекулярного рассеяния. Вдохновленный поддержкой Хершбаха, Ли преуспел в преодолении многих технических трудностей благодаря оригинальным творческим нововведениям. Это особенно касается усовершенствования им метода накачки и применения трех стадий накачки для создания вращающегося сверх высоковакуумного детектора. Этим детектором был масс-спектрометр, в котором, чтобы проследить движение различных ионов в разных направлениях и, таким образом, разделить и идентифицировать их, используются магнитное и электрическое поля. Прибор был сделан за 10 месяцев, и теперь с его помощью ученый смог провести первое исследование обменной реакции между атомами галогенов (хлором и бромом). Ограничение объектов анализа щелочами было устранено. Новый прибор представлял собой первый действительно удачный универсальный аппарат для получения скрещивающихся молекулярных пучков. На несколько порядков более чувствительный, чем его предшественники, он кардинальным образом модернизировал изучение динамики реакций с помощью скрещивающихся молекулярных пучков и стал совершенно необходим для химических исследований.

Начиная с XIX в., еще до того, как Хершбах и Ли добились успеха в проведении опытов со скрещивающимися молекулярными пучками, понимание механизма химических реакций шло очень медленно. Выдвинутая в начале XX в. квантовая теория позволила ученым прояснить атомную и молекулярную структуры, а также найти объяснение многим наблюдаемым особенностям химического «поведения». Однако многое оставалось еще не понятым, и деятельность химиков по-прежнему ограничивалась прежде всего тем, что они смешивали вещества в различных условиях и подсчитывали продукты реакций. Теоретические модели были главным образом статическими. Скопления взаимодействующих молекул рассматривались как небольшие шары, занимающие одинаковый объем, ударяющиеся друг о друга и время от времени сливающиеся, в результате чего и появляются новые образования. Информация носила преимущественно статистический характер: имеющиеся сведения касались средних величин, а не конкретных случаев. С помощью метода скрещивающихся молекулярных пучков потоки молекул различного вида направлялись в область пересечения, где и происходила реакция. Благодаря оригинальным детекторам экспериментаторы теперь могли анализировать скорость, направления и энергию продуктов реакции, на основании чего делалось заключение относительно механизмов реакции и динамики столкновений между отдельными молекулами. Этот метод обеспечивал уникальное, ранее недостижимое, глубокое и подробное понимание сути процесса, например роли углового момента в реакциях и распределения освобожденной химическим путем энергии между скоростью полета и внутренними колебаниями продуктов реакции.

В 1968 г. Ли стал ассистент-профессором химии в Чикагском университете, в 1971 – адъюнкт-профессором, а в 1973 г. – полным профессором. В 1974 г. ученый вернулся в Калифорнийский университет на должность профессора химии и руководителя научных исследований в лабораторию Лоуренса в Беркли. Возглавляемая Ли лаборатория быстро прославилась благодаря своим совершенно неординарным работам в области физической химии и химической физики. Проведенное Ли исследование реакций между кислородом и такими большими молекулами углеводородов, как молекулы бензола и толуола, заложило основы для дальнейших работ в области химии горения. Творческое воображение Ли подсказало ему путь к соединению химии молекулярных пучков с лазерной технологией в целях решения многих химических проблем, например связанных с механизмом тройной диссоциации глиоксаля.

В 1986 г. Ли совместно с Хершбахом и Джоном Ч. Полани была присуждена Нобелевская премия по химии «за внесенный вклад в развитие исследований динамики элементарных химических процессов». На церемонии награждения отмечался вклад Ли в приложение метода скрещивающихся молекулярных пучков к относительно большим молекулам.

В 1963 г. Ли женился на Бернис Чинли By, с которой был знаком еще со школьной скамьи. У супругов два сына и дочь. В 1974 г. Ли получил американское гражданство. Ли известен как человек скромный и глубоко преданный науке. Дух творчества, царящий в его лаборатории, привлекает туда многих молодых талантливых ученых со всего мира.

Помимо Нобелевской премии, Ли был удостоен многих наград и премий. В их числе памятная награда Эрнеста Орландо Лоуренса по физике Управления энергетических исследований и разработок США (1981), почетное звание лектора имени Хэррисона Э. Хоува (1983) и награда Петера Дебая по физической химии (1986) Американского химического общества, а также национальная медаль «За научные достижения» Национального научного фонда (1986). Ученый является почетным доктором Университета Ватерлоо в Канаде.