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Giacinto Scoles

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Giacinto Scoles (2 de abril de 1935 – 24 de septiembre de 2024) fue un químico y físico italoamericano. Es conocido por desarrollar métodos de haces moleculares para el estudio de las débiles fuerzas de van der Waals entre átomos, moléculas y superficies. Desarrolló el bolómetro criogénico como detector universal de haces atómicos y moleculares, capaz de detectar un pequeño flujo de moléculas y responder a su energía interna. Esta es la base de la técnica de espectroscopia optotérmica que Scoles y otros utilizaron para obtener espectros rovibracionales de alta resolución y con una excelente relación señal-ruido.

Vida y carrera

Giacinto Scoles nació en Turín , Italia, y creció allí durante la Segunda Guerra Mundial. Pocos años después de la guerra, se mudó con su familia a España, donde pasó su adolescencia. Regresó a Italia y se graduó en la Universidad de Génova en 1959 con un título en química. Su primera publicación fue "Presión de vapor de líquidos isotópicos I", publicada en 1959 en Il Nuovo Cimento. Iniciando su investigación interdisciplinaria entre química y física, en 1960 fue nombrado profesor asistente en el Departamento de Física de la Universidad de Génova, donde impartió un curso de laboratorio y realizó experimentos sobre la separación de isótopos durante la adsorción física ( fisisorción ).

En 1961, Scoles cambió su área de investigación y se unió al grupo de Jan Beenakker en el Laboratorio Kamerlingh-Onnes de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. Allí fue coautor de uno de los primeros artículos sobre lo que pronto se conocería como el efecto Senftleben-Beenakker : la influencia de un campo magnético o eléctrico externo en las propiedades de transporte de gases poliatómicos diluidos. [ 1 ] La idea detrás de este efecto es que cada molécula poliatómica, incluso una simple paramagnética como N₂ , tiene un momento magnético , debido a su rotación de extremo a extremo, que puede usarse como un asa para hacerla precesar en un campo magnético externo . Si la frecuencia de precesión es suficientemente grande en comparación con la frecuencia de colisión , la sección transversal cinética promedio cambiará, y también lo harán las propiedades de transporte. De manera similar, para moléculas polares se pueden emplear campos eléctricos para lograr la precesión deseada. Esto contribuyó a la comprensión de la parte no esférica (es decir, la dependencia angular) del potencial intermolecular. Además, posteriormente se descubrieron varios fenómenos nuevos que se creían inexistentes en los gases neutros, como los efectos de transporte transversal en un campo magnético, comparables al efecto Hall en la conducción eléctrica.

En 1964, Scoles regresó a la Universidad de Génova como profesor asistente de física. Permaneció en Génova hasta 1971 y durante esos años estableció un laboratorio de haces moleculares dedicado a la investigación de las fuerzas intermoleculares en gases. Lo más significativo fue el desarrollo del bolómetro criogénico para detectar haces moleculares. Los bolómetros detectan aportes de calor mínimos (con un ruido del orden de 10⁻¹⁴ vatios por raíz cuadrada de hercio ) y, si bien se habían desarrollado previamente como detectores de radiación infrarroja, en este caso se utilizan para medir la energía interna y traslacional de un haz de átomos o moléculas. Junto con M. Cavallini y G. Gallinaro, instaló el aparato de prueba. [ 2 ] Scoles y sus colegas publicaron una serie de artículos que incluyen la determinación de la dependencia energética de la sección transversal de colisión integral de He dispersado por He, la observación de la "dispersión arcoíris" entre dos haces cruzados de Argón, [ 3 ] la primera medición de resonancias orbitales en la dispersión entre dos átomos (Hg y H). [ 4 ]

En 1971, Scoles se trasladó a la Universidad de Waterloo en Canadá como profesor de Química y Física. Allí, estableció el primer laboratorio exitoso de haces moleculares cruzados en Canadá. Contribuyó a la creación del Centro de Haces Moleculares y Química Láser de Waterloo , el Centro de Ciencia de Superficies en Tecnología , así como los seminarios semanales de física química y el Simposio anual de Física Química. Fue el director interino inicial del Centro Guelph-Waterloo para Estudios de Posgrado en Química , el primer programa de posgrado interuniversitario en Canadá. Scoles realizó estudios de sección transversal de dispersión diferencial de haces cruzados de interacciones átomo-átomo, átomo-molécula y molécula-molécula, [ 5 ] utilizando su detector de bolómetro. También comenzó a utilizar la difracción de átomos de helio para estudiar la estructura de superficies, tanto de cristales puros que a menudo experimentan cambios con respecto a la estructura del volumen (reconstrucción) como la estructura de capas superpuestas de átomos y moléculas adsorbidas en superficies. Junto con Terry Gough y el entonces estudiante de posgrado Roger Miller, Scoles introdujo la técnica de espectroscopia optotérmica de haces moleculares detectada por bolómetro, donde la excitación vibracional de un haz de moléculas es detectada por el bolómetro. Utilizaron esta técnica para estudiar la disociación vibracional de un complejo de dos o más moléculas unidas por fuerzas de Van der Waals. A principios de la década de 1980, Scoles comenzó los primeros estudios de la espectroscopia de moléculas adsorbidas en o sobre cúmulos de átomos de gases nobles.

Entre mediados y finales de la década de 1970, Scoles pasó parte de su tiempo en la Universidad de Trento , Italia, donde fundó un nuevo laboratorio de haces moleculares. La actividad del laboratorio de Trento se centró principalmente en la espectroscopia optotérmica y en experimentos de dispersión de hidrógeno atómico.

Scoles se trasladó a la Universidad de Princeton en 1986. Uno de los experimentos que Scoles llevó a Princeton fue el estudio de la espectroscopia IR de moléculas unidas a cúmulos de gas inerte, particularmente cúmulos de Ar y Xe. En este trabajo, desarrolló la "técnica de captura" [ 6 ] y comenzó su trabajo sobre nanogotas de helio superfluido , por el cual compartió el Premio Benjamin Franklin en Física. Los experimentos con helio, iniciados con los estudiantes S. Goyal y D. Schutt, proporcionaron los primeros espectros moleculares de solutos en helio líquido, un disolvente superfluido único. [ 7 ] Frank Stienkemeier se unió al grupo como investigador postdoctoral y junto con los estudiantes de posgrado John Higgins y Carlo Callegari (y el visitante sabático Wolfgang Ernst) establecieron la "era alcalina" del grupo. [ 8 ] El estudiante de posgrado James Reho introdujo técnicas de espectroscopia resuelta en el tiempo. [ 9 ] Erik Kerstel hizo una tesis sobre espectroscopia subdoppler de complejos con enlaces de hidrógeno, incluyendo los primeros espectros de este tipo en la región de sobretono vibracional. [ 10 ] Brooks Pate reunió a Scoles y Kevin K. Lehmann para lo que resultó ser una larga serie de experimentos (y muchas tesis doctorales) que caracterizaron la redistribución de energía vibracional intramolecular. Primero estudiaron las regiones espectrales fundamentales y de primer sobretono del estiramiento del hidrógeno y observaron formas de línea lorentzianas debido a la relajación irreversible para moléculas grandes con una densidad de estados muy alta . [ 11 ] Desarrollaron métodos de resonancia doble IR-microondas y posteriormente IR-IR para proporcionar asignaciones cuánticas inequívocas incluso de espectros altamente congestionados y para alcanzar energías más altas. [ 12 ] El trabajo de Andrea Callegari sobre el benceno, durante mucho tiempo un sistema modelo para tales estudios, se destaca entre muchos estudios de este tipo. Tras este trabajo, Carlo Callegari transformó el aparato en una máquina de gotas de helio, que se utilizó para el primer estudio de transiciones vibracionales de sobretono en nanogotas de helio. También se observaron los espectros rotacionales puros de HCCCN y HCN en helio. [ 13 ] Esto demostró que una sola gota podía absorber varios miles de fotones sin "bombear ópticamente" fuera de resonancia.

Scoles ayudó a establecer el Instituto de Materiales de Princeton y se convirtió en un colaborador cercano de Peter Eisenberger, su primer director. Scoles también trajo a Princeton su espectrómetro de difracción de helio para el estudio de la estructura de superficies. [ 14 ] Su enfoque pasó de las capas inorgánicas al estudio de monocapas autoensambladas, particularmente tioles de alcano sobre Au(111). [ 15 ] Scoles colaboró ​​con Eisenberger en el uso de rayos X como herramienta complementaria para el estudio de la estructura de superficies y demostró el poder de la combinación de ambos métodos. Scoles desarrolló experiencia en microscopía de fuerza atómica (AFM) para estudiar la estructura de superficies y, más recientemente, la modificación de superficies inducida por la punta utilizando la técnica de nanoinjerto [16,17] que había sido desarrollada previamente por su antiguo alumno Gang Yu Liu. En colaboración con Steve Bernasek, Scoles también ha estudiado la influencia de la excitación vibracional (nuevamente por primera vez en la región del primer sobretono CH) en la probabilidad de adhesión de una molécula (metano) a una superficie metálica. [ 16 ]

A partir de 2003, Scoles regresó a Italia a tiempo parcial, trabajando en el Sincrotrón Elettra de Trieste y en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados ( SISSA ). En SISSA se unió al grupo de Materia Condensada, donde comenzó a colaborar en problemas teóricos relacionados con nanogotas de helio y fisisorción. Al mismo tiempo, creó un grupo experimental en Elettra, centrado en la nanociencia, con especial atención a las monocapas autoensambladas y sus propiedades [19,20]. Posteriormente, Scoles amplió su investigación a los procesos biológicos a nanoescala, la biofísica y la nanomedicina, en colaboración con el Consorcio local de Biomedicina Molecular.

Scoles murió en Sassenheim , Países Bajos, el 24 de septiembre de 2024, a la edad de 89 años. [ 17 ] [ 18 ]

Premios y distinciones

Véase también

Referencias

  1. ↑ Beenakker, JJM; Scoles, G.; Knaap, HFP; Jonkman, RM (1 de agosto de 1962). "La influencia de un campo magnético en las propiedades de transporte de moléculas diatómicas en estado gaseoso". Physics Letters . 2 (1): 5– 6. Bibcode : 1962PhL.....2....5B . doi : 10.1016/0031-9163(62)90091-4 . ISSN 0031-9163 . 
  2. ↑ Cavallini, M.; Gallinaro, G.; Scoles, G. (1 de noviembre de 1969). "Notizen: un bolómetro superconductor como detector de alta sensibilidad para haces moleculares" . Zeitschrift für Naturforschung A. 24 (11): 1850–1851 . Bibcode : 1969ZNatA..24.1850C . doi : 10.1515/zna-1969-1135 . ISSN 1865-7109 . 
  3. ↑ Cavallini, M.; Gallinaro, G.; Meneghetta, L.; Scoles, G.; Valbusa, U. (15 de octubre de 1970). "Dispersión de arco iris y el potencial intermolecular del argón". Chemical Physics Letters . 7 (2): 303– 305. Bibcode : 1970CPL.....7..303C . doi : 10.1016/0009-2614(70)80314-1 . ISSN 0009-2614 . 
  4. ↑ Schutte, A.; Bassi, D.; Tommasini, F.; Scoles, G. (15 de enero de 1975). "Dependencia energética de las mediciones de sección transversal de colisión integral de alta resolución para la dispersión elástica de átomos de H y D por Hg a energías térmicas". The Journal of Chemical Physics . 62 (2): 600– 605. Bibcode : 1975JChPh..62..600S . doi : 10.1063/1.430459 . ISSN 0021-9606 . 
  5. ↑ Dondi, MG; Scoles, G.; Torello, F.; Pauly, H. (1 de julio de 1969). "Dependencia energética de la sección transversal total elástica de colisión de moléculas idénticas: 4He". The Journal of Chemical Physics . 51 (1): 392– 397. doi : 10.1063/1.1671737 . ISSN 0021-9606 . 
  6. ↑ Levandier, DJ; McCombie, J.; Pursel, R.; Scoles, G. (15 de junio de 1987). "Reacciones de formación de complejos en cúmulos neutros de gases nobles". The Journal of Chemical Physics . 86 (12): 7239– 7241. Bibcode : 1987JChPh..86.7239L . doi : 10.1063/1.452327 .
  7. ↑ Goyal, S.; Schutt, DL; Scoles, G. (10 de agosto de 1992). "Espectroscopia vibracional de hexafluoruro de azufre unido a cúmulos de helio". Physical Review Letters . 69 (6): 933– 936. Bibcode : 1992PhRvL..69..933G . doi : 10.1103/PhysRevLett.69.933 . PMID 10047072 . 
  8. ↑ Stienkemeier, F.; Higgins, J.; Ernst, WE; Scoles, G. (1 de mayo de 1995). "Espectroscopia láser de cúmulos de helio dopados con álcalis". Physical Review Letters . 74 (18): 3592– 3595. Bibcode : 1995PhRvL..74.3592S . doi : 10.1103/PhysRevLett.74.3592 . PMID 10058244 . 
  9. ↑ Higgins, John; Callegari, Carlo; Reho, James; Stienkemeier, Frank; Ernst, Wolfgang E.; Lehmann, Kevin K.; Gutowski, Maciej; Scoles, Giacinto (2 de agosto de 1996). "Dinámica química fotoinducida de trímeros alcalinos de alto espín". Science . 273 (5275): 629– 631. Bibcode : 1996Sci...273..629H . doi : 10.1126/science.273.5275.629 . PMID 8662549 . 
  10. ↑ Meyer, H.; Kerstel, ER Th.; Zhuang, D.; Scoles, G. (15 de abril de 1989). "Espectroscopia de sobretono con resolución rotacional sub-Doppler del dímero HCN". The Journal of Chemical Physics . 90 (8): 4623– 4625. Bibcode : 1989JChPh..90.4623M . doi : 10.1063/1.456694 .
  11. ↑ Kerstel, ERT; Lehmann, KK; Mentel, TF; Pate, BH; Scoles, G. (octubre de 1991). "Dependencia de la relajación vibracional intramolecular de la sustitución del átomo central: espectros optotérmicos de haces moleculares .nu.1 y 2.nu.1 de 3,3-dimetil-1-butino y trimetilsililacetileno". The Journal of Physical Chemistry . 95 (21): 8282– 8293. doi : 10.1021/j100174a050 . ISSN 0022-3654 . 
  12. ↑ Kerstel, ER Th.; Lehmann, KK; Gambogi, JE; Yang, X.; Scoles, G. (1 de diciembre de 1993). "La vida media de predissociación vibracional ν 1 de (HCN) 2 determinada a partir de mediciones de doble resonancia microondas-infrarroja del estado superior". The Journal of Chemical Physics . 99 (11): 8559– 8570. Bibcode : 1993JChPh..99.8559K . doi : 10.1063/1.465579 . ISSN 0021-9606 . 
  13. ↑ Reinhard, I.; Callegari, C.; Conjusteau, A.; Lehmann, KK; Scoles, G. (21 de junio de 1999). "Espectroscopia de microondas de resonancia simple y doble en cúmulos superfluidos de 4He " . Physical Review Letters . 82 (25): 5036– 5039. arXiv : physics/9905022 . Bibcode : 1999PhRvL..82.5036R . doi : 10.1103/PhysRevLett.82.5036 . S2CID 18223379 . 
  14. ↑ Chidsey, Christopher ED; Liu, Gang-Yu; Rowntree, Paul; Scoles, Giacinto (1 de octubre de 1989). "Orden molecular en la superficie de una monocapa orgánica estudiada mediante difracción de helio de baja energía". The Journal of Chemical Physics . 91 (7): 4421– 4423. Bibcode : 1989JChPh..91.4421C . doi : 10.1063/1.456776 . ISSN 0021-9606 . 
  15. ↑ Camillone, N.; Eisenberger, P.; Leung, TYB; Schwartz, P.; Scoles, G.; Poirier, GE; Tarlov, MJ (15 de diciembre de 1994). "Nuevas fases monocapa de n -alcanotioles autoensamblados en Au(111): Preparación, caracterización de superficie e imágenes". The Journal of Chemical Physics . 101 (12): 11031– 11036. Bibcode : 1994JChPh.10111031C . doi : 10.1063/1.467854 . ISSN 0021-9606 . 
  16. ↑ Higgins, J.; Conjusteau, A.; Scoles, G.; Bernasek, SL (22 de marzo de 2001). "Activación vibracional selectiva de estado (2ν 3 ) de la quimisorción de metano en Pt (111)". The Journal of Chemical Physics . 114 (12): 5277– 5283. Bibcode : 2001JChPh.114.5277H . doi : 10.1063/1.1349895 . ISSN 0021-9606 . 
  17. ↑ "Nos entristece anunciar el fallecimiento de Giacinto Scoles, profesor de SISSA y miembro destacado de nuestro grupo de Materia Condensada desde 2003 hasta 2010. Extendemos nuestras más sinceras condolencias a su familia y amigos en estos difíciles momentos" . SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati en Facebook . 1 de octubre de 2024. Consultado el 9 de octubre de 2024 .
  18. ↑ "Obituarios de empleados: octubre de 2024" . Universidad de Princeton . 8 de octubre de 2024. Consultado el 9 de octubre de 2024 .
  19. ↑ "Giacinto Scoles" . The Franklin Institute . 15 de enero de 2014. Consultado el 30 de enero de 2024 .
  20. ↑ "Giacinto Scoles" (en neerlandés). Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos . Archivado del original el 15 de julio de 2015. Consultado el 14 de julio de 2015 .
  21. ↑ "El Premio Lippincott" . La Sociedad Coblentz . Archivado del original el 1 de noviembre de 2007.

Referencias generales

  • Castronovo, Matteo; Bano, Fouzia; Raugei, Simone; Scaini, Denis; Dell'Angela, Martina; Hudej, Robert; Casalis, Loredana; Scoles, Giacinto (1 de marzo de 2007). "Efecto de estabilización mecánica del agua en un sistema tipo membrana". Journal of the American Chemical Society . 129 (9): 2636– 2641. Bibcode : 2007JAChS.129.2636C . doi : 10.1021/ja067462i . ISSN 0002-7863 . PMID 17288420 .  
  • Hu, Ying; Das, Aditi; Hecht, Michael H.; Scoles, Giacinto (1 de septiembre de 2005). "Nanoinjerto de proteínas de novo en superficies de oro". Langmuir . 21 (20): 9103– 9109. doi : 10.1021/la046857h . ISSN 0743-7463 . PMID 16171339 .  
  • Mazzarello, R.; Cossaro, A.; Verdini, A.; Rousseau, R.; Casalis, L.; Danisman, MF; Floreano, L.; Scandolo, S.; Morgante, A.; Scoles, G. (4 de enero de 2007). "Estructura de una monocapa de CH3S sobre Au(111) resuelta mediante la interacción entre cálculos de dinámica molecular y mediciones de difracción". Physical Review Letters . 98 (1) 016102. Bibcode : 2007PhRvL..98a6102M . doi : 10.1103/PhysRevLett.98.016102 . hdl : 11511/41603 . PMID 17358489 . 
  • Staii, Cristian; Wood, David W.; Scoles, Giacinto (1 de enero de 2008). "Verificación de la actividad bioquímica de proteínas nanoinjertadas en superficies de oro". Journal of the American Chemical Society . 130 (2): 640– 646. Bibcode : 2008JAChS.130..640S . doi : 10.1021/ja076157+ . ISSN 0002-7863 . PMID 18081283 .