Químico y físico estadounidense (1935-2021)
James Bernhard Anderson (16 de noviembre de 1935 – 14 de enero de 2021) fue un químico y físico estadounidense. De 1995 a 2014 fue profesor de química y física de la cátedra Evan Pugh en la Universidad Estatal de Pensilvania . [1] Se especializó en química cuántica por métodos de Monte Carlo , dinámica molecular de colisiones reactivas, cinética y mecanismos de reacciones en fase gaseosa y teoría de eventos raros.
Vida
James Anderson nació en 1935 en Cleveland, Ohio, hijo de Bertil y Lorraine Anderson, dos estadounidenses de ascendencia sueca. Se crió en Morgantown, Virginia Occidental, y pasó los veranos de su infancia en la isla de Put-in-Bay, Ohio .
Anderson obtuvo una licenciatura en ingeniería química de la Universidad Estatal de Pensilvania , una maestría de la Universidad de Illinois y una maestría y un doctorado de la Universidad de Princeton .
Anderson se casó con su esposa Nancy Anderson (de soltera Trotter) en 1958. Tienen tres hijos y seis nietos.
Murió el 14 de enero de 2021 en State College, Pensilvania . [2]
Carrera
Anderson comenzó su carrera profesional como ingeniero en investigación y desarrollo petroquímico en Shell Chemical Company de 1958 a 1960 en Deer Park, Texas . Comenzó su carrera académica como profesor de ingeniería química en la Universidad de Princeton en 1964 y continuó como profesor de ingeniería en la Universidad de Yale en 1968 antes de trasladarse a la Universidad Estatal de Pensilvania en 1974. Desde 1995 hasta su jubilación en 2014, fue profesor Evan Pugh de Química y Física en la Universidad Estatal de Pensilvania. Anderson también se desempeñó como profesor visitante en la Universidad de Cambridge , la Universidad de Milán , la Universidad de Kaiserslautern , la Universidad de Göttingen , la Universidad Libre de Berlín y la Universidad RWTH Aachen .
Investigación
Anderson realizó contribuciones clave en varias áreas de la química y la física . Las principales áreas de impacto son: cinética de reacciones y dinámica molecular , el enfoque de "eventos raros" para las reacciones químicas, los métodos de Monte Carlo cuántico (QMC), la simulación de Monte Carlo de procesos radiativos y la simulación directa de Monte Carlo de sistemas de reacción.
Las primeras contribuciones de Anderson fueron experimentales y teóricas en el área de haces moleculares con fuente de tobera (haces supersónicos) y los combustibles para aviones a reacción y los skimmers para generar dichos haces. Esta investigación contribuyó al éxito en la generación de haces moleculares de alta energía y distribuciones de velocidad estrechas.
Los experimentos de Anderson con haces supersónicos para la reacción HI + HI → H 2 + I 2 le llevaron a realizar los primeros estudios utilizando métodos de trayectoria clásicos. Realizó los primeros cálculos del sistema FHH con un estudio de los requerimientos energéticos para la reacción H + HF → H 2 + F y continuó este trabajo con cálculos para F + H 2 → HF + H, una reacción básica para la comprensión de la dinámica molecular .
Los cálculos de trayectoria para la reacción HI + HI, un evento poco común, condujeron a su trabajo sobre la predicción de eventos raros en dinámica molecular mediante el muestreo de trayectorias que cruzan una superficie en el espacio de fases. Inicialmente llamada "teoría variacional de la velocidad de reacción" por James C. Keck (1960), [3] desde 1973 a menudo se la ha llamado "el método del flujo reactivo". Anderson amplió el método original de Keck y lo defendió contra una serie de críticos. Las primeras aplicaciones fueron a reacciones de tres y cuatro cuerpos, pero se ha extendido a reacciones en solución , a materia condensada , al plegamiento de proteínas y, más recientemente, a reacciones catalizadas por enzimas .
Anderson fue pionero en el desarrollo del método de Monte Carlo cuántico (QMC) para simular la ecuación de Schrödinger . Sus artículos de 1975-76 fueron los primeros en describir aplicaciones de métodos de paseo aleatorio a sistemas poliatómicos y sistemas de muchos electrones. Hoy en día, los métodos QMC suelen ser los métodos de elección para una alta precisión para una variedad de sistemas: moléculas pequeñas y grandes , moléculas en solución , gas de electrones , cúmulos , materiales sólidos , moléculas vibrantes y muchos otros.
Anderson logró aplicar el poder de las computadoras modernas a la simulación directa de sistemas reactivos. Su extensión de un método anterior para la dinámica de gases enrarecidos de Graeme Bird (1963) [4] elimina el uso de ecuaciones diferenciales y trata la cinética de la reacción sobre una base probabilística colisión por colisión. Es el método de elección para muchos sistemas de baja densidad con relajación y reacción acopladas, y con distribuciones de no equilibrio. Se ha aplicado a la simulación completa de detonaciones, así como a la predicción de detonaciones ultrarrápidas.
Premios y honores
Publicaciones seleccionadas
Consulte la página web de The Anderson Group archivada el 27 de septiembre de 2018 en Wayback Machine para obtener una lista completa de publicaciones.
Haces moleculares y chorros libres (haces supersónicos)
- Anderson, JB; Fenn, JB (1965). "Distribuciones de velocidad en haces moleculares provenientes de fuentes de tobera". Phys. Fluids . 8 (5): 780–787. Bibcode :1965PhFl....8..780A. doi :10.1063/1.1761320.
- Abuaf, N.; Anderson, JB; Andres, RP; Fenn, JB; Marsden, DGH (1967). "Rayos moleculares con energías superiores a un electrón-voltio". Science . 155 (3765): 997–999. Bibcode :1967Sci...155..997A. doi :10.1126/science.155.3765.997. PMID 17830486. S2CID 32104868.
- Anderson, JB; Davidovits, P. (1975). "Separación de isótopos en un haz sembrado". Science . 187 (4177): 642–644. Bibcode :1975Sci...187..642A. doi :10.1126/science.187.4177.642. PMID 17810060. S2CID 28655608.
Cálculos de trayectorias clásicas
- Anderson, JB (1970). "Requerimientos de energía para la reacción química: H + HF → H 2 + F". J. Chem. Phys . 52 (7): 3849–50. Código Bibliográfico :1970JChPh..52.3849A. doi :10.1063/1.1673576.
- Jaffe, RL; Anderson, JB (1971). "Análisis clásico de la trayectoria de la reacción F + H 2 → HF + H". J. Chem. Phys . 54 (5): 2224–2236. Código Bibliográfico :1971JChPh..54.2224J. doi :10.1063/1.1675156.
Teoría de eventos raros (método combinado de trayectorias espacio-fase)
- Anderson, JB (1973). "Teorías estadísticas de las reacciones químicas. Distribuciones en la región de transición". J. Chem. Phys . 58 (10): 4684. Bibcode :1973JChPh..58.4684A. doi :10.1063/1.1679032.
- Jaffe, RL; Henry, JM; Anderson, JB (1973). "Teoría variacional de las velocidades de reacción: aplicación a F + H 2 ⇔ HF + H". J. Chem. Phys . 59 (3): 1128. doi :10.1063/1.1680158.
- Anderson, JB (1975). "Una prueba de la validez del método combinado fase-espacio/trayectoria". J. Chem. Phys . 62 (6): 2446. Bibcode :1975JChPh..62.2446A. doi :10.1063/1.430721.
- Jaffe, RL; Henry, JM; Anderson, JB (1976). "Dinámica molecular de las reacciones de intercambio de yoduro de hidrógeno e hidrógeno-yodo". J. Am. Chem. Soc . 98 (5): 1140–1155. doi :10.1021/ja00421a016.
- Anderson, JB (1995). "Predicción de eventos raros en dinámica molecular". Avances en física química . 91 : 381.
Montecarlo cuántico
- Anderson, JB (1975). "Una simulación de paseo aleatorio de la ecuación de Schrödinger: H 3 + ". J. Chem. Phys . 63 (4): 1499. Bibcode :1975JChPh..63.1499A. doi :10.1063/1.431514.
- Anderson, JB (1976). "Química cuántica por recorrido aleatorio: H 2P, H3+ D3h 1A1, H2 3Σu+, Be 1S". J. Chem. Phys . 65 (10): 4121–4127. Código Bibliográfico :1976JChPh..65.4121A. doi : 10.1063/1.432868 .
- Anderson, JB (1979). "Química cuántica por recorrido aleatorio: H 4 cuadrado". Revista internacional de química cuántica . 15 : 109–120. doi :10.1002/qua.560150111.
- Garmer, DR; Anderson, JB (1988). "Energías potenciales para la reacción F + H 2 → HF + H mediante el método de paseo aleatorio". J. Chem. Phys . 89 (5): 3050. Bibcode :1988JChPh..89.3050G. doi :10.1063/1.454960.
- Diedrich, DL; Anderson, JB (1992). "Un cálculo preciso de Monte Carlo de la altura de la barrera para la reacción H + H 2 → H 2 + H". Science . 258 (5083): 786–788. doi :10.1126/science.258.5083.786. PMID 17777031. S2CID 31105184.
- Sokolova, S.; Lüechow, A.; Anderson, JB (2000). "Energética de los cúmulos de carbono C 20 a partir de cálculos de Monte Carlo cuántico de todos los electrones". Chem. Phys. Lett . 323 (3–4): 229–233. Bibcode :2000CPL...323..229S. doi :10.1016/S0009-2614(00)00554-6.
- JB Anderson, (Libro) Monte Carlo cuántico: orígenes, desarrollo, aplicaciones , Oxford University Press, 2007. ISBN 0195310101 .
Simulación de procesos radiativos
- Anderson, JB; Maya, J.; Grossman, MW; Lagushenko, R.; Waymouth, JF (1985). "Tratamiento de Monte Carlo del encarcelamiento de la radiación de resonancia en lámparas fluorescentes". Phys. Rev. A . 31 (5): 2968–2975. Bibcode :1985PhRvA..31.2968A. doi :10.1103/PhysRevA.31.2968. PMID 9895851.
Simulación directa de reacciones químicas
- Anderson, JB; Long, LN (2003). "Simulación directa de Monte Carlo de sistemas de reacción química: predicción de detonaciones ultrarrápidas". J. Chem. Phys . 118 (7): 3102–3110. Bibcode :2003JChPh.118.3102A. doi :10.1063/1.1537242.
Simulaciones de reacciones catalizadas por enzimas
- Anderson, JB; Anderson, LE; Kussmann, J. (2010). "Simulaciones de Monte Carlo de secuencias de reacciones catalizadas por enzimas de uno o varios pasos: efectos de la difusión, tamaño celular, fluctuaciones enzimáticas, colocalización y segregación". Journal of Chemical Physics . 133 (3): 034104. Bibcode :2010JChPh.133c4104A. doi :10.1063/1.3459111. PMID 20649305.
- Nangia, S.; Anderson, JB (2011). "Efectos de la temperatura en las reacciones catalizadas por enzimas dentro de una célula: simulaciones de Monte Carlo para reacciones acopladas y difusión". Chemical Physics Letters . 556 : 372–375. doi :10.1016/j.cplett.2012.11.079.
Referencias
- ^ The Anderson Group Archivado el 27 de septiembre de 2018 en Wayback Machine en la Universidad Estatal de Pensilvania. Consultado el 20 de octubre de 2020.
- ^ "Obituario de James Anderson (1935–2021) – Centre Daily Times". www.legacy.com . Consultado el 21 de enero de 2021 .
- ^ Keck , JC (1960). "Teoría variacional de las velocidades de reacción química aplicada a las recombinaciones de tres cuerpos". J. Chem. Phys . 32 (4): 1035. Bibcode :1960JChPh..32.1035K. doi :10.1063/1.1730846.
- ^ Bird, GA (1963). "Enfoque hacia el equilibrio transicional en un gas esférico rígido". Phys. Fluids . 6 (10): 1518. Bibcode :1963PhFl....6.1518B. doi :10.1063/1.1710976.
