Николас Чарльз Хэнди (; , Суиндоне — , Уилтшир) — британский химик-теоретик, работал в области квантовой механики, занимался различными методами квантовой химии.
Биография Николас Чарльз Хэнди родился в Суидоне года и провел свое детство в , Уилтшир. Его отец и дедушка были торговцами кукурузой, а его бабушка и дедушка по материнской линии были фермерами. Хэнди окончил в Дорсете. В 1960 году он учился в качестве студента в колледже Святой Катарины, в Кембридже. Он прослушал курс Пола Дирака — одного из основоположников квантовой механики. В Кембридже он изучил математику и прослушал курс лекций «Квантовая теория молекул» , преподававшего в то время теоретическую химию в университете. Хэнди сдал экзамен на «отлично» и в 1964 году начал исследования в аспирантуре под руководством Бойса, где теоретическая химия базировалась на кафедре органической и неорганической химии. Первые расчёты Хэнди по электронной структуре малых атомов и молекул были выполнены на компьютере EDSAC II собранного в Математической лаборатории Кембриджа в 1948 году. Несмотря на то, что Хэнди уделял много времени на исследования, он посвятил себя преподаванию как в Кембриджском колледже Святой Катарины, так и на своем факультете. Он также был управляющим своего колледжа, который занимался надзором за обслуживанием студентов и стипендиатов, и в конечном итоге стал его президентом. Более 30 лет Хэнди был очень ценным научным руководителем по математике для студентов Св. Катарины. Помимо периода в докторантуре в США и академических каникул, Хэнди провел всю свою академическую карьеру в Кембриджском университете и в колледже Св. Катарины. В 1979 году Хэнди был назначен лектором по теоретической химии в Кембридже. В 1989 году он получил звание «Читатель», а в 1991 году стал профессором квантовой химии (в то время в Кембридже такое продвижение было редкостью). Он был вдохновляющим научным руководителем студентов. В годы работы над докторской диссертацией он встретил Кэрол Гейтс на балу в Кембридже, и они поженились. Вместе с Кэрол они регулярно появлялись вместе на международные конференциях. Благодаря этому она познакомилась со многими членами сообщества квантовой химии. У них было два сына, Джулиан и Пол, и шесть внуков. После его отставки в 2004 году они переехали в Торнтуэйт. Вместе со своей семьей он помог построить там гидроэлектрическую турбину, и любил рассказывать, как это позволило его дому стать одним из немногих в регионе независимым от городской электросети. Николас Хэнди отличался честностью и прямотой. Ему успешно удавалось сбалансировать свою семейную жизнь со своей исследовательской, преподавательской и учебной работой, в то же время внося большой вклад в предмет исследования на национальном и международном уровнях.
Научная деятельность
Электронная корреляция Он работал над приближенным решением уравнения Шредингера для электронов. В начале 1970-х годов Хэнди самостоятельно продолжил свои исследования по улучшению транскоррелированного метода. Хэнди и Бойс разработали подход «F12», который является центральным свойством современной квантовой химии. А также разработали числовые методы для квадратуры. В Беркли в 1978—1979 начал работать с Шефером над процессами — и аналитическим расчётом сил и производных с более высокой энергией. В результате чего выпустил первую статью по этому вопросуHandy N. Multi-root configuration interaction calculations // Chem. Phys. Lett. 1980, v.74, p. 280—283., где представлен чрезвычайно простой и общий алгоритм для расчётов как полной CI (FCI), так и многоконфигурационной эталонной CI (MRCI). Вернувшись в Кембридж, совместно с Полом СаксомSchaefer H., Handy N. Exact solution (within a double zeta basis set) of the Schrödinger electronic equation for water // Chem. Phys. Lett. 1982, v.79, p. 202—304. опубликовали первую достоверную информацию о работе теории возмущений многих тел (MBPT), а также были представлены методы кластерных и многореферентных CI, ставшие признанными стандартами современной квантовой химии. Под руководством Роджера Амоса Хэнди продвинулся вперед в теоретической спектроскопии многоатомных молекул и собрал полный пакет общих программ CADPAC (Cambridge Analytic Derivatives Package — пакет аналитических производных Кембриджа)Amos R., Handy N. CADPAC5: the Cambridge Analytic Derivatives Package issue5.CambridgeCentre for Computational Chemistry // Chem. Phys. Lett., 1982, v. 199, p. 551—556.. В результате чего описал «трюк Ника»Schaefer H. On the evaluation of analytic energy derivatives for correlated wavefunctions. // J. Chem. Phys., 1984, v. 81, p. 5031-5033.. Вместе с Поплом и другими он перевел орбитальный формализм Брюкнера из ядерной физики в альтернативу метода объединённых кластеров (CCSD), которую они назвали теорией «двойников Брюкнера», а также дополнительно сформулировал поправки на возмущенияPople J., Handy N. Size-consistent Brueckner theory limited to double substitutions // Chem. Phys. Lett., 1996, v.164, p. 185—192..
Колебательные состояния В 1972 году после смерти Бойса Хэнди сформировал небольшую исследовательскую группу. Это позволило ему выдвинуть проект по расчёту колебательных состояний молекул. Эти расчёты были простыми с использованием теории возмущений, но Хэнди стал первым в разработке более точных вариационных методов. В 1975 году Хэнди и Розмари УайтхедWhitehead R., Handy N. Variational calculation of vibration-rotation energy levels for triatomic Molecules // J. Mol. Spectrosc., 1975, v.55, p. 356—373. показали, что вариационные расчёты могут давать колебательные частоты с ошибками. В 1978—1979 годах в своем творческом отпуске в Беркли, Хэнди с Миллером и Джоном Адамсом получили гамильтониан пути реакции для многоатомных системMiller W., & Adams J., Handy N. Reaction path Hamiltonian for polyatomic molecules // J. Chem.Phys., 1980, v. 72, p. 99-112.. Многолетнее сотрудничество, начатое со Стюартом Картером, а затем продолжившееся с Картером и Джоэлом Боуманом, породило общую компьютерную программу MULTIMODE. Последней статьей, опубликованной Хэнди в год его смерти, был расчёт MULTIMODE с Картером и Боуменом молекулы C2H4 и C2D4Carter S., & Bowman J., Handy N. Multimode calculations of rovibrational energies of C2H4 and C2D4 // Mol. Phys., 2012, v.110, p. 775—781..
Теория функционала плотности В 1993 году Хэнди в соавторстве с Крисом Мюрреем и Грегом Ламингом описал технический метод теории функционала плотности DFTC. Murray Handy N. Quadrature schemes for integrals of Density Functional Theory // Mol. Phys., 1993, v.78, p. 997—1014.. В 1995 году Хэндив сотрудничестве с Поплем и Питером Джиллом опубликовал ключевую статью о контаминации спина в DFTPople J., Handy N. Spin unrestricted character of Kohn-Sham orbitals for open-shell systems // Int. J. Quantum Chem., 1995, v.56, p. 303—305.. В 1998 проводил исследование электронных возбуждений с использованием нестационарного DFT (TDDFT). Это привело к тому, что Хэнди и Дэвид Тозер предложили простую коррекцию потенциала обменной корреляции на потенциале обобщенного градиентного приближения (GGA)Tozer D., Handy N. Improving virtual Kohn-Sham orbitals and eigenvalues: application to excitation energies and static polaris abilities // J. Chem. Phys., 1998, v.109, p10180-10189.. В декабре 1998 года Хэнди, Амос и Тозер успешно применили асимптотическую коррекцию к ненасыщенным органическим молекулам за малую долю вычислительных затрат полной активной теории возмущения пространства () и продемонстрировали превосходство над TDDFT. В 2004 Наиболее влиятельной разработкой Хэнди для DFT был функционал CAMB3LYP 2004 года, в соавторстве с Такеши Янаи и Дэвидом ТьюHandy N., Yanai T., & Tew D. A new hybrid exchange-correlation functional using the Coulomb-Attenuating Method (CAM-B3LYP) // Chem. Phys. Lett, 2004, v.393, p. 51-57.. За 10 лет после публикации он уже цитировался более 2200 раз, что показывает значение этой работы.
Награды и академии В 1988 году Хэнди был избран членом , сторонником создания которой был один из пионеров квантовой механики — Луи де Бройль. В 1991 году Хэнди стал секретарем академии, а Попл был ее президентом в течение этого периода. Академия собирается каждый год, обычно в Ментоне, Франция, и Хэнди брал уроки французского, чтобы иметь возможность общаться с местным мэром и другими высокопоставленными лицами. Нобелевская премия по химии 1998 года была присуждена Кону «за разработку теории функционала плотности» и Поплу «за разработку методов вычисления в квантовой химии». Попл упомянул значительный вклад Хэнди в Нобелевской речи. Хэнди заслуженно получил несколько крупных наград за вклад в квантовую химию: 1990 — избрание в Лондонское Королевское общество 1997 — 2002 — 2003 — премия Бойса-Рахмана 2011 — премия теоретической химии Американского химического общества После его отставки в 2004 году в Кембридже была организована конференция в его честь; в ней приняли участие более 300 специалистов по квантовой химии. Конференция получила название «Небессмысленный путь к прогрессу», что точно отражало научный путь Хэнди. Помимо конференции, была опубликована книга, включающая его основные труды и комментарии к ним от него самого и других экспертовHandy N. Molecular quantum mechanics // Selected papers of N. C. Handy V. 1. (ed. D. C. Clary, S. M. Colwell & H. F.Schaefer III). London: Taylor & Francis. 2004..
Научное наследие Когда Хэнди начал свою исследовательскую карьеру в 1960-х годах, влияние квантовой механики на химию было в основном наглядным, а надёжные количественные расчёты для молекул были редки. Хэнди сыграл одну из центральных ролей в том, чтобы сделать вычислительные методы строгой квантовой химии в целом полезными и применимыми для химиков. В настоящее время, примерно через 50 лет, расчёты проводятся регулярно и достоверно, чтобы подтвердить или предсказать структуры и свойства молекул, содержащих много атомов. По состоянию на июль 2015 года работы Хэнди получили более 28000 ссылок с индексом h ( 2005), равным 84. В 2014 году был организован крупный симпозиум в его памяти Американским химическим обществом в Сан-Франциско.
Примечания
Ссылки Nicholas C. Handy the Boys-Rahman Award of the Royal Society 2003 Nicholas C. Handy Award https://iaqms.org/deceased/handy.php
Категория:Химики по алфавиту Категория:Химики Великобритании Категория:Химики XX века Категория:Химики-теоретики Категория:Квантовая химия Категория:Члены Лондонского королевского общества Категория:Умершие от рака поджелудочной железы Категория:Награждённые медалью Шрёдингера