نشأته وتعليمه
ولد أندرو كيلر في بودابست، المجر، في 22 أغسطس 1925. تلقى تعليمه المبكر في المجر، ثم انتقل إلى المملكة المتحدة في عام 1948 لمواصلة دراسته. حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء من جامعة كامبريدج في عام 1951 تحت إشراف الدكتور تشارلز فرانك. كانت أطروحته تركز على دراسة حيود الأشعة السينية من البلورات الصغيرة.
حياته المهنية
بعد حصوله على الدكتوراه، انضم كيلر إلى مختبرات أبحاث شركة تي آي (TI Research Laboratories) في هينكستون، كامبريدج، حيث أمضى عدة سنوات في البحث والتطوير. خلال هذه الفترة، بدأ اهتمامه بالبوليمرات ينمو، وبدأ في استكشاف بنية وخصائص هذه المواد المعقدة. في عام 1963، انتقل إلى جامعة بريستول، حيث أسس مجموعة بحثية جديدة تركز على فيزياء البوليمرات. بقي في بريستول حتى تقاعده في عام 1996.
خلال مسيرته المهنية الطويلة والمثمرة، قدم كيلر مساهمات كبيرة في فهمنا لبنية البوليمرات وخصائصها. كان رائداً في استخدام حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني لدراسة البنية البلورية للبوليمرات، وطور تقنيات جديدة لتحضير عينات البوليمرات للدراسة. اكتشف أيضًا ظاهرة “البلورات المطوية السلسلة” في البوليمرات، والتي أحدثت ثورة في فهمنا لكيفية تنظيم جزيئات البوليمر في الحالة الصلبة.
إسهاماته العلمية
تشمل بعض المساهمات العلمية البارزة لأندرو كيلر ما يلي:
- اكتشاف البلورات المطوية السلسلة: يُعتبر هذا الاكتشاف من أهم إنجازات كيلر. أظهر أن جزيئات البوليمر يمكن أن تطوي نفسها في بنية بلورية، مما يؤدي إلى تكوين بلورات رقيقة تشبه الصفائح.
- تطوير تقنيات جديدة لدراسة البوليمرات: ساهم كيلر في تطوير طرق جديدة لتحضير عينات البوليمرات للدراسة باستخدام حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني.
- فهم تأثير التوتر على تبلور البوليمرات: قام كيلر بدراسة تأثير التوتر على عملية تبلور البوليمرات، ووجد أن التوتر يمكن أن يؤدي إلى تكوين بنى بلورية مختلفة.
- دراسة البوليمرات السائلة البلورية: ساهم كيلر في فهم خصائص البوليمرات السائلة البلورية وتطبيقاتها المحتملة.
جوائز وتكريمات
تقديرًا لمساهماته العلمية، حصل كيلر على العديد من الجوائز والتكريمات المرموقة، بما في ذلك:
- انتخابه زميلًا في الجمعية الملكية (FRS) في عام 1972.
- ميدالية سوانتون من معهد الفيزياء في عام 1983.
- جائزة تشارلز جوديير من الجمعية الأمريكية للكيمياء في عام 1990.
- دكتوراه فخرية من عدة جامعات.
تأثيره وإرثه
كان لأندرو كيلر تأثير كبير على مجال علم البوليمرات. ألهم عمله العديد من الباحثين، وساهم في تطوير تقنيات جديدة وتطبيقات مبتكرة للبوليمرات. لا يزال إرثه العلمي يلهم الباحثين في جميع أنحاء العالم.
البلورات المطوية السلسلة: نظرة تفصيلية
يعتبر اكتشاف البلورات المطوية السلسلة في البوليمرات من أهم إنجازات أندرو كيلر. قبل هذا الاكتشاف، كان يُعتقد أن جزيئات البوليمر تتشابك بشكل عشوائي في الحالة الصلبة. أظهر كيلر أن جزيئات البوليمر يمكن أن تطوي نفسها في بنية بلورية، مما يؤدي إلى تكوين بلورات رقيقة تشبه الصفائح. هذه البلورات المطوية السلسلة لها خصائص فريدة ومثيرة للاهتمام، وتلعب دورًا مهمًا في تحديد خصائص البوليمرات.
آلية الطي:
آلية طي سلسلة البوليمر معقدة، ولكن بشكل عام تتضمن:
- التنوي: تبدأ العملية بتكوين نوى بلورية صغيرة.
- النمو: تنمو هذه النوى عن طريق إضافة المزيد من جزيئات البوليمر.
- الطي: تطوي جزيئات البوليمر نفسها أثناء نموها، مما يؤدي إلى تكوين طبقات بلورية رقيقة.
العوامل المؤثرة على الطي:
تؤثر عدة عوامل على عملية طي سلسلة البوليمر، بما في ذلك:
- درجة الحرارة: تؤثر درجة الحرارة على معدل التبلور وحجم البلورات.
- الوزن الجزيئي: يؤثر الوزن الجزيئي للبوليمر على قدرته على الطي.
- المذيب: يؤثر المذيب المستخدم على قابلية ذوبان البوليمر وبالتالي على عملية التبلور.
أهمية البلورات المطوية السلسلة:
تلعب البلورات المطوية السلسلة دورًا مهمًا في تحديد خصائص البوليمرات، بما في ذلك:
- القوة: تزيد البلورات المطوية السلسلة من قوة وصلابة البوليمرات.
- الصلابة: تزيد البلورات المطوية السلسلة من صلابة البوليمرات ومقاومتها للتشوه.
- الشفافية: يمكن أن تؤثر البلورات المطوية السلسلة على شفافية البوليمرات.
تقنيات دراسة البوليمرات التي طورها كيلر
بالإضافة إلى اكتشافه للبلورات المطوية السلسلة، ساهم أندرو كيلر أيضًا في تطوير تقنيات جديدة لدراسة البوليمرات. استخدم كيلر بشكل خاص حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني لدراسة بنية البوليمرات على نطاق واسع.
حيود الأشعة السينية:
تُستخدم تقنية حيود الأشعة السينية لتحديد البنية البلورية للمواد. قام كيلر بتطوير طرق جديدة لتحضير عينات البوليمرات للدراسة باستخدام حيود الأشعة السينية، مما سمح له بدراسة البنية البلورية للبوليمرات بدقة أكبر. من خلال تحليل أنماط حيود الأشعة السينية، تمكن كيلر من تحديد حجم وشكل البلورات المطوية السلسلة، بالإضافة إلى اتجاه جزيئات البوليمر داخل البلورات.
المجهر الإلكتروني:
يستخدم المجهر الإلكتروني حزمًا من الإلكترونات لتصوير العينات بدقة عالية. استخدم كيلر المجهر الإلكتروني لدراسة بنية البوليمرات على المستوى المجهري. تمكن من تصوير البلورات المطوية السلسلة مباشرة، ودراسة كيفية ترتيبها في البنية الكلية للبوليمر. ساعدت هذه الدراسات في فهم كيفية تأثير البنية البلورية على خصائص البوليمرات.
تطبيقات عمل كيلر
كان لعمل أندرو كيلر تأثير كبير على مجال علم البوليمرات، وساهم في تطوير العديد من التطبيقات الهامة، بما في ذلك:
- تطوير مواد بوليمرية جديدة: ساعد فهم بنية البوليمرات وخصائصها في تطوير مواد بوليمرية جديدة ذات خصائص محسنة.
- تحسين أداء المنتجات البوليمرية: ساعدت دراسات كيلر في تحسين أداء المنتجات البوليمرية الحالية، مثل البلاستيك والمطاط والألياف.
- تطبيقات في مجال الطب: تستخدم البوليمرات في العديد من التطبيقات الطبية، مثل توصيل الأدوية والأطراف الاصطناعية. ساهم عمل كيلر في تطوير هذه التطبيقات.
خاتمة
كان أندرو كيلر عالم بوليمرات بارزًا قدم مساهمات كبيرة في فهم بنية وخصائص البوليمرات. يعتبر اكتشافه للبلورات المطوية السلسلة إنجازًا هامًا في مجال علم البوليمرات، وساهم عمله في تطوير العديد من التطبيقات الهامة. سيظل إرثه العلمي يلهم الباحثين في جميع أنحاء العالم.