Dudley P. HERSCHBACH (San José, CA, 1932), Yuan T. LEE (Taiwan, 1936) y John C. POLANYI (Berlín, !929) compartieron el premio Nobel de Química en 1986 “por sus contribuciones relacionadas con las dinámicas de los procesos químicos elementales”.

Dudley HERSCHBACH se doctoró en Química Física en 1958 en la Universidad de Harvard con una tesis titulada “Rotación interna y microscopia de microondas”. Desde 1963 fue profesor en Harvard, donde desarrolló el método de haces moleculares cruzados para el estudio de reacciones rápidas elementales. El aparato utilizado para realizar los experimentos consta de un horno de vaporización (por ejemplo de metales alcalinos), rendijas para alinear las partículas en un haz, y un rotor que selecciona velocidades. Si el haz se mueve en un vacío por debajo de la cienmilésima de torr no colisionará con moléculas residuales hasta encontrar otro haz cruzado. Los productos de las colisiones se hacen pasar por la rendija del detector, que es móvil para captar los productos a los diversos ángulos emitidos. Herschbach, en su lección del Nobel titulada “Dinámica molecular de reacciones químicas elementales “, dio cuenta de algunas de las reacciones que habían estudiado. La primer experiencia, dijo, fue la reacción K + CH3I = CH3 + KI , en la que la distribución angular del producto KI da información sobre el reparto de la energía de reacción entre traslación, rotación y vibración en las moléculas producidas. Algunas de las muchas reacciones estudiadas son: K + Br2 = KBR + Br ; K + CCl4 = KCl + CCl3 (con Rb y Cs en vez de K para comparar la distribución de los ángulos de dispersión); Na + KBr = NaBr + K* (con KBr excitado vibracionalmente y K* presentando fluorescencia).

Yuan LEE, un estudiante taiwanés de gran mérito, se doctoró en 1965 en la Universidad de California Berkeley, donde fue capaz de diseñar y construir un aparato de haces moleculares cruzados y obtener los mapas de contorno de distribución de los productos. En 1967 se incorporó al equipo de Herschbach en Harvard. (Entonces llegó Lee, dijo Herschbach). Construyeron la supermáquina de haces moleculares, provista como detector de un espectrómetro de masas móvil ultrasensible, a la que llamaron HOPE. Las primeras reacciones que estudiaron con ella fueron : Cl + Br2 = Br Cl + Br y la reacción de Polanyi H + Cl2 = HCl + Cl . Después investigaron moléculas más grandes, con las que hicieron medidas de las distribuciones angulares y velocidades de los productos, pruebas experimentales directas de las superficies de energía potencial y elucidaron mecanismos de reacción. En su conferencia del Nobel, titulada “Estudios de haces moleculares de procesos químicos elementales”, Lee dijo que el método sirve para controlar la energía de los reactivos, para comprender la dependencia de la reactividad química de la orientación molecular, para explorar la naturaleza de los productos intermedios de la reacción y su subsiguiente dinámica de desintegración, y para identificar los mecanismos de reacción complejos que implican radicales poliatómicos. Y se preguntaba: ¿Para qué el conocimiento de las reacciones elementales? Y contestó que sirve para entender, predecir y controlar muchos procesos químicos macroscópicos dependientes del tiempo que son importantes en la naturaleza o en la sociedad humana. Lee, tras un año como profesor en la Universidad de Chicago, volvió a Berkeley en 1974 y se nacionalizó estadounidense, pero tuvo que renunciar a la nacionalidad cuando accedió a la dirección del centro de investigación más importante de Taiwan.

John POLANYI es hijo del famoso químico, economista y filósofo Michael Polanyi (1891-1976), húngaro de ascendencia judía y religión católica, que escapó de los nazis a Gran Bretaña con su familia en 1933. John, que en principio se dedicó a la poesía, estudió química y se doctoró en la Universidad de Manchester en 1952. Después, en Canadá, trabajó con Herzberg. En 1958 descubrió la quimioluminiscencia infrarroja, esto es, la emisión de luz infrarroja por las moléculas producidas en una reacción química que resultan excitadas vibracionalmente. Desde 1956 ha sido profesor de la Universidad de Toronto; en el presente es profesor honorario. También ha sido un luchador político contra los conflictos armados.

John Charles Polanyi tituló su lección del Nobel “Algunos conceptos en dinámica de reacciones”. En ella explicó que llevaba a cabo sus experimentos en dos cámaras de reacción. En una de ellas, que constaba de tres ventanas de observación y tres zonas con revestimiento reflectante, trabajaba inyectando átomos y moléculas por separado en lo que llamó estado de ‘relajación medida’, porque medía la relajación de vibración a lo largo del flujo. En la otra cámara trabajaba en régimen de ‘relajación detenida’ por la extracción rápida de los productos excitados. Así estudió un buen número de reacciones elementales que emitían quimioluminiscencia infrarroja, la primera la llamada reacción de Polanyi: H + Cl2 = HCl + Cl en la que se observa la radiación infrarroja emitida por el HCl formado. De la reacción H + F2 = HF (v’) + F , expuso una tabla de constantes de velocidad a distintas temperaturas. Otras de las muchas reacciones estudiadas fueron: H + O3 = OH + O2 y Cl + OH (v) = HCl (v’) + O , esta última con dos emisiones de quimioluminiscencia. Después de la concesión del premio Nobel, Polanyi abandonó la quimioluminiscencia y se dedicó a la microscopia de efecto túnel.