Giacinto Scoles

Giacinto Scoles (nacido en 1935 en Turín, Italia ) es un químico y físico europeo y norteamericano que es mejor conocido por su desarrollo pionero de métodos de haz molecular para el estudio de las fuerzas débiles de van der Waals entre átomos, moléculas y superficies. Desarrolló el bolómetro criogénico como un detector universal de rayos atómicos y de moléculas que no solo puede detectar un pequeño flujo de moléculas, sino que también responde a la energía interna de las moléculas. Ésta es la base de la técnica de espectroscopía optotérmica que Scoles y otros han utilizado para obtener espectros de vibración de señal a ruido muy altos y de alta resolución.

Biografía

Scoles nació en Italia y se crió allí durante la Segunda Guerra Mundial. Unos años después de la guerra se trasladó, con su familia, a España, donde Scoles pasó su adolescencia. Regresó a Italia y se licenció en Química en la Universidad de Génova en 1959. Su registro de publicación comenzó con “Presión de vapor de líquidos isotópicos I” publicado en 1959 en Il Nuovo Cimento. Comenzando su investigación interdisciplinaria entre la química y la física, en 1960 fue nombrado profesor adjunto 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, cambió de 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 [1] sobre lo que pronto se conoció como el efecto Senftleben-Beenakker : la influencia de un campo magnético o eléctrico externo en las propiedades de transporte de gases poliatómicos diluidos. La idea detrás de este efecto es que cada molécula poliatómica, incluso una simple paramagnética como N ₂ , tiene un momento magnético , debido a su rotación de extremo a extremo, que se puede usar como mango para hacer que precese en un magnético externo. campo . Si la frecuencia de precesión es suficientemente grande en comparación con lafrecuencia de colisión , la sección transversal cinética promedio cambiará, al igual que las propiedades de transporte. Asimismo, para las moléculas polares se pueden emplear campos eléctricos para lograr la precesión deseada. Este campo ha proporcionado una gran cantidad de información sobre la parte no esférica (es decir, la dependencia del ángulo) del potencial intermolecular. Además, más tarde se descubrieron varios fenómenos nuevos que se creía que no existían en gases neutros, como los efectos de transporte transversal en un campo magnético, comparable al efecto Hall en la conducción eléctrica.

En 1964, Giacinto Scoles regresó a la Universidad de Génova como profesor asistente de física. En Génova permaneció hasta 1971 y en esos años estableció un reconocido laboratorio de haces moleculares dedicado a la investigación de fuerzas intermoleculares en gases. Lo más significativo fue el desarrollo del bolómetro criogénico para detectar haces moleculares. Los bolómetros detectan una pequeña entrada de calor (con un ruido del orden de ^10-14 vatios por hertz de raíz cuadrada ) y se habían desarrollado anteriormente como detectores de radiación infrarroja, pero aquí se utilizan para medir la energía interna y de traslación de un haz de átomos o moléculas. El aparato de ensayo montado junto con M. Cavallini y G. Gallinaro [2] ofrecía grandes ventajas con respecto a las técnicas convencionales utilizadas en ese momento y reducía el coste de construcción de las máquinas de vigas. Scoles y sus colegas publicaron una serie de artículos clave que incluyen la determinación de la dependencia energética de la sección transversal de colisión integral de He dispersado por He [3], la observación de "Rainbow Scattering" entre dos haces cruzados de Argón [4], la primera medida de resonancias en órbita en la dispersión entre dos átomos (Hg y H) [5].

En 1971, Scoles se trasladó a la Universidad de Waterloo , Canadá, como profesor de química y física. Allí, estableció el primer laboratorio exitoso de haces moleculares cruzados en Canadá. Ayudó a establecer el Centro de Waterloo para rayos moleculares y química láser , el Centro de ciencia de superficies en tecnología , así como los seminarios semanales de física química y el Simposio anual sobre física química, los cuales continúan hasta el día de hoy. Fue el director (interino) inicial del Centro Guelph-Waterloo para trabajos de posgrado en química., el primer verdadero programa de posgrado interuniversitario en Canadá. Scoles realizó estudios de sección transversal de dispersión diferencial de haz cruzado de interacciones átomo-átomo, átomo-molécula y molécula-molécula, utilizando su detector de bolómetro. También comenzó a usar la difracción del átomo de helio para estudiar la estructura de las superficies, tanto de cristales puros que a menudo sufren cambios desde la estructura general (reconstrucción) como también la estructura de las superposiciones.de átomos y moléculas absorbidos en superficies. Con Terry Gough y luego el estudiante graduado Roger Miller, Scoles introdujo la técnica de espectroscopia optotérmica de rayos moleculares detectada por bolómetro, en la que el bolómetro detecta la excitación vibratoria de un haz de moléculas. Utilizaron esta técnica para estudiar la disociación vibratoria de un complejo de dos o más moléculas unidas por las fuerzas de Van der Waals. A principios de la década de 1980, Scoles comenzó los primeros estudios de espectroscopía de moléculas adsorbidas en o sobre grupos de átomos de gas raros.

A mediados y finales de la década de 1970, Scoles pasó parte de su tiempo en la Universidad de Trento , Italia, donde estableció un nuevo laboratorio de haces moleculares. La actividad del laboratorio de Trento se centró principalmente en experimentos de espectroscopía opto-térmica y dispersión de hidrógeno atómico.

Giacinto 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 grupos de gases inertes, particularmente grupos de Ar y Xe. En este trabajo, desarrolló la ahora ampliamente utilizada "técnica de recogida" [6] y preparó el escenario para su posterior trabajo pionero sobre nanodroplets de helio superfluido , por el que recientemente compartió el premio Benjamin Franklin.en física. Los experimentos con helio, que comenzaron con los estudiantes S. Goyal y D. Schutt, proporcionaron los primeros espectros moleculares de solutos en helio líquido, un solvente superfluido único [7]. Frank Stienkemeier se unió al grupo como posdoctorado y junto con los estudiantes graduados John Higgins y Carlo Callegari (y el visitante sabático Wolfgang Ernst) establecieron la "edad alcalina" del grupo, lo que proporcionó una rica vena para explorar la dinámica química en este fascinante estado de la materia [ 8]. El estudiante de posgrado James Reho incorporó técnicas de espectroscopía de resolución temporal a la mezcla [9]. Erik Kerstel hizo una tesis sobre espectroscopía subdoppler de complejos con enlaces de hidrógeno, incluido el primer espectro de este tipo en la región de armónicos vibracionales [10]. Brooks Pate trajo a Scoles y Kevin K. Lehmannjuntos para lo que resultó ser una larga serie de experimentos (y muchas tesis de doctorado) que caracterizaron la Redistribución de energía Vibracional Intramolecular. Primero estudiaron las regiones espectrales fundamentales y del primer entonado de estiramiento del hidrógeno y observaron formas lineales de Lorentz debido a la relajación irreversible de moléculas grandes con una densidad de estados muy alta.[11]. Desarrollaron métodos de IR-microondas y más tarde IR-IR de doble resonancia para proporcionar asignaciones cuánticas inequívocas incluso de espectros altamente congestionados y para alcanzar mayores niveles de energía [12]. El trabajo de Andrea Callegari sobre el benceno, durante mucho tiempo un sistema modelo para tales estudios, se destaca entre muchos de esos estudios. Después de este trabajo, Carlo Callegari convirtió el aparato en una máquina de gotas de helio, que se utilizó para el primer estudio de las transiciones vibratorias armónicas en las nanogotas de helio. Además, se observaron los espectros rotacionales puros de HCCCN y HCN en helio [13]. Esto estableció que una sola gota podría absorber varios miles de fotones sin "bombear ópticamente" fuera de la resonancia.

Scoles jugó un papel decisivo en el establecimiento del Instituto de Materiales de Princeton y se convirtió en un colaborador cercano de Peter Eisenberger, su primer director. Scoles también llevó a Princeton su espectrómetro de difracción de helio para el estudio de la estructura de la superficie [14]. Su enfoque pasó de las superposiciones inorgánicas al estudio de monocapas autoensambladas, particularmente alcano tioles sobre Au (111) [15]. Scoles colaboró ​​con Eisenberger en el uso de rayos X como una herramienta de estructura de superficie complementaria y mostró el poder de la combinación de los dos métodos. Giacinto desarrolló su experiencia en microscopía de fuerza atómica (AFM) para estudiar la estructura de la superficie y, más recientemente, la modificación de la superficie 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,Giacinto también ha estudiado la influencia de la excitación vibracional (nuevamente por primera vez en la primera región armónica CH) sobre la probabilidad de adherencia de una molécula (metano) en una superficie metálica [18].

A partir de 2003, Scoles regresó a tiempo parcial a Italia, tomando citas en el Sincrotrón de Trieste Elettra 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 las nanogotas de helio y con fisisorción. Al mismo tiempo, inició 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 en procesos biológicos a nanoescala, biofísica y nanomedicina, en conexión con el Consorcio local de Biomedicina Molecular .

Premios y honores

• 2006 - Premio de Investigación de la Facultad de Química de la Universidad de Bochum
• 2006 - Medalla Benjamin Franklin en Física (con Jan Peter Toennies ) del Instituto Franklin .
• 2003 - Premio a la creatividad de la NSF 2003-5
• 2004 - Texas A&M University , Profesor de Frontiers in Chemical Research
• 2004 - Moscowitz Lecturer en la Universidad de Minnesota , octubre de 2004
• 2003 - Profesor invitado distinguido, Universidad de Florida , Gainesville.
• 2003 - Premio Earle K. Plyler de espectroscopia molecular de la American Physical Society (con Kevin K. Lehmann ).
• 2002 - Premio Peter Debye en Química Física de la Sociedad Química Estadounidense
• 2001 - HE Gunning Lecturer, Departamento de Química, Universidad de Alberta
• 2000 - Miembro extranjero electo de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos ^[1]
• 2000 - Doctorado honorario en ciencias de la Universidad de Waterloo
• 1999 - Samuel M. McElvain Conferencista, Universidad de Wisconsin – Madison
• 1997 - Miembro elegido de la Royal Society (Reino Unido)
• 1996 - Recipiente de un Doctorado Honoris Causa en Física de la Universidad de Génova
• 1995 - Recipiente de una beca senior de la Fundación Alexander von Humboldt
• 1995 - Recipiente del premio Lippincott de 1995 de la Optical Society of America , la Coblentz Society y la Society for Applied Spectroscopy
• 1986 - Beca Senior Killam.

Referencias

1. "Giacinto Scoles" (en holandés). Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos . Consultado el 14 de julio de 2015 .

• [1] JJM Beenakker, G. Scoles, HFP Knaap y RM Jonkman, Phys. Letón. 2 , 5 y 6 (1962).
• [2] Cavallini M. Gallinaro G. Scoles G., Z.Naturforsch 24a , 1850, (1969).
• [3] Dondi, MG, Scoles, G., Torello, F., Pauly, H., J. Chem. Phys. , 51 : 392 (1969).
• [4] Cavallini, M., Gallinaro G., Meneghetti L., Scoles G. y Valbusa U., Chem. Phys. Letón. 7 , 303 (1970).
• [5] Schutte A., Bassi D., Tommasini F. y Scoles G., Phys. Rev. Lett. 29 , 979, (1972).
• [6] DJ Levandier, J. McCombie, R. Pursel y G. Scoles, J. Chem. Phys. 86 , 7239 (1987).
• [7] S. Goyal, DL Schutt y G. Scoles, Phys. Rev. Lett. 69 , 933 (1992).
• [8] F. Stienkemeier, J. Higgins, WE Ernst y G. Scoles, Phys. Rev. Lett. 74 (18), 3592 - 95 (1995).
• [9] J. Higgins, C. Callegari, J. Reho, F. Stienkemeier, WE Ernst, KK Lehmann, M. Gutowski y G. Scoles, Science 273 629-631 (1996).
• [10] H. Meyer, ERTh. Kerstel, D. Zhuang y G. Scoles, J. Chem. Phys. 90 , 4623 (1989).
• [11] E. Kerstel, KK Lehmann, TF Mentel, BH Pate y G. Scoles, J. Phys. Chem. 95 , 8282 (1991).
• [12] ER Th. Kerstel, KK Lehmann, JE Gambogi, X. Yang y G. Scoles. J. Chem. Phys. 99 8559 - 8570 (1993).
• [13] I. Reinhard, C. Callegari, A. Conjusteau, KK Lehmann y G. Scoles, Phys. Rev. Lett. 82 , 5036 - 5039 (1999).
• [14] CED Chidsey, G.-Y. Liu, P. Rowntree y G. Scoles, J. Chem. Phys. 91 , 4421 (1989).
• [15] N. Camillone III, P. Eisenberger, TYB Leung, P. Schwartz, G. Scoles, GE Poirier y MJ Tarlov, J. Chem. Phys. 101 , 11031 (1994).
• [16] Y. Hu, A. Das, MH Hecht y G. Scoles, Langmuir 21 (20), 9103-9109 (2005).
• [17] C. Staii, DW Wood, G. Scoles, J. Am. Chem. Soc. 130 (2), 640-646 (2008).
• [18] J. Higgins, A. Conjusteau, G. Scoles y SL Bernasek, J. Chem. Phys. 114 (12), 5277-5283 (2001).
• [19] R. Mazzarello, A. Cossaro, A. Verdini, R. Rousseau, L. Casalis, MF Danisman, L. Floreano, S. Scandolo, A. Morgante y G. Scoles, Phys. Rev. Lett. 98 (1), art. Nº 016102 (2007).
• [20] M. Castronovo, F. Bano, S. Raugei, D. Scaini, M. Dell'Angela, R. Hudej, L. Casalis y G. Scoles, J. Am. Chem. Soc. 129 (9), 2636-2641 (2007).