Майкл Д. Файер

Майкл Дэвид Файер (родился 12 сентября 1947 года) — американский физик-химик. Профессор химии имени Дэвида Малвейна Эрсама и Эдварда Кертиса Франклина в Стэнфордском университете .

Он учился в Калифорнийском университете в Беркли , как в бакалавриате, так и в аспирантуре. Он получил докторскую степень по химии в 1974 году под руководством профессора Чарльза Б. Харриса . ^[1] Файер начал свою академическую карьеру в Стэнфордском университете в качестве доцента в 1974 году. ^[2]

Файер был пионером и запустил фундаментальную трансформацию того, как исследуются динамика и динамические взаимодействия сложных молекулярных систем. Многочисленные экспериментальные подходы, которые он инициировал, навсегда изменили способ, которым химики, биологи, молекулярные физики и материаловеды исследуют ключевые аспекты природы.

К началу 1970-х годов, как раз когда Файер начинал свою карьеру, в лазерной технологии появились достижения, позволяющие создавать импульсы света, достаточно короткие для достижения временных масштабов молекулярных движений. ^[1] Хотя Файер внес вклад в разработку лазеров, его настоящий новаторский вклад заключается в методах, которые мы используем для изучения молекулярных движений. Даже с помощью сверхкоротких импульсов света все еще невозможно наблюдать, в обычном смысле этого слова, за движущимися молекулами. Файер разработал и продолжает разрабатывать и применять то, что называется сверхбыстрыми нелинейными оптическими экспериментами для изучения молекулярной динамики в сложных молекулярных системах, таких как жидкости, стекла, кристаллы и биологические системы. Сверхбыстрые нелинейные методы включают последовательности световых импульсов. В типичном эксперименте три импульса света падают на образец, и, что примечательно, нелинейные взаимодействия в образце приводят к появлению четвертого импульса света, который покидает образец в уникальном направлении. Если эксперименты проводятся с видимым светом, вы фактически можете увидеть это нелинейное производство дополнительного светового импульса. ^[1] Три пучка сверхкоротких световых импульсов входят в образец, но четыре пучка света выходят из образца. Именно этот четвертый пучок света содержит информацию об образце. Существует много версий этого типа эксперимента, которые Файер разработал и применил для понимания молекулярных материалов. В зависимости от времени импульсов, цвета импульсов и направления импульсов, поступающих в образец, можно исследовать различные свойства. Файер развивал область сверхбыстрой оптической спектроскопии посредством своих разработок и использования этих новых методов для объяснения свойств сложных молекулярных систем. ^[1]

Вклад Файера можно разделить на два периода. В первый, примерно с 1974 по 1993 год, сверхбыстрые нелинейные эксперименты Файера проводились с использованием видимого или ультрафиолетового света. ^[1] Это были цвета, которые были доступны с лазерной технологией того времени. В начале 1990-х годов Файер понял, что можно сделать большой скачок, если эксперименты можно будет распространить на инфракрасные области оптического спектра. ^[1] Инфракрасный свет воздействует на молекулярные колебания, которые являются движениями атомов, составляющих молекулы. Используя инфракрасный свет, можно более непосредственно исследовать структурную динамику молекулярных систем, чем с использованием видимого или ультрафиолетового света. Однако был необходим источник сверхкоротких инфракрасных световых импульсов, поэтому Файер объединился с физиками Стэнфорда, чтобы использовать лазер на свободных электронах для изучения молекулярных процессов с использованием сверхбыстрых инфракрасных нелинейных экспериментов. ^[1] Эти первые эксперименты с использованием лазера на свободных электронах, который был длиной в два футбольных поля и для которого требовалась бригада, вызвали взрыв интереса к инфракрасным нелинейным методам. Менее чем за десять лет стало возможным проводить эксперименты с использованием лазеров, которые можно было разместить в обычной лаборатории и для которых не требовался лазер на свободных электронах. Файер внес значительный вклад в сторону оборудования, но его главным творческим влиянием стало использование новых сверхбыстрых инфракрасных методов и технологий для широкого спектра принципиально важных молекулярных проблем. Эти методы превратились в то, что сейчас называется сверхбыстрой многомерной инфракрасной спектроскопией. ^[1] Методы, которые популяризировал Файер, сейчас распространены по всему миру.

Файер был избран в Американскую академию искусств и наук в 1999 году и в Национальную академию наук в 2007 году. ^[3]

Лауреат стипендии Гуггенхайма 1982 года , ^[4] Файер был удостоен нескольких наград Американского физического общества, включая премию Эрла К. Плайлера 2000 года по молекулярной спектроскопии «За разработку оптических и инфракрасных сверхбыстрых спектроскопических методов и особенно за эксперименты с использованием этих методов для измерения динамических процессов в конденсированных фазовых системах» и премию Артура Л. Шавлова 2012 года по лазерной науке «За основополагающий вклад в лазерную науку в развитии сверхбыстрой нелинейной и многомерной колебательной спектроскопии». ^[5] Файер является лауреатом премии Э. Брайта Уилсона 2007 года по спектроскопии Американского химического общества «За его основополагающий вклад в понимание динамики и переноса возбуждения в сложных конденсированных системах посредством его разработки сверхбыстрой нелинейной лазерной спектроскопии, переходной решетки и методов инфракрасного фотонного эха». ^[6] В 2009 году он получил премию Эллиса Р. Липпинкотта от Оптического общества Америки «За основополагающий вклад в понимание динамики и взаимодействий в жидкостях посредством разработки и применения сверхбыстрых нелинейных колебательных экспериментальных методов и спектроскопии». ^[7] Файер также был объявлен лауреатом премии Ахмеда Зевайла 2014 года в области сверхбыстрой науки и технологий «За разработку когерентной инфракрасной спектроскопии и ее применения для измерения сверхбыстрой динамики в сложных молекулярных системах». ^[8] Он также является лауреатом премии Уильяма Ф. Меггерса 2022 года от Optica и стипендиатом Optica. ^[9]

В дополнение к своим научным исследованиям Файер посвятил много энергии продвижению научного образования. Он написал две книги по квантовой теории, одну для преподавания на уровне аспирантуры и одну для неспециалистов. Его книга по квантовой механике для аспирантуры Elements of Quantum Mechanics , Oxford University Press, 2000, представляет собой продвинутое введение в квантовую теорию.

Книга Файера Absolutely Small – How Quantum Theory Explains Our Everyday World , AMACOM, 2010, представляет собой строгое введение в концепции квантовой механики и ее применение к молекулярным и атомным системам, которые окружают нас, но без математики. Книга популярна среди неученых, интересующихся наукой, а также среди ученых, которые не работают в области молекулярной физики и хотят концептуального понимания квантовой теории, не увязая в бесчисленных уравнениях.

Файер женат на Терри Файер уже более сорока лет, у него двое детей, Виктория и Уильям.