Рудольф Людвигович Мюллер (20 июля 1899, Санкт-Петербург — 10 мая 1964, Москва) — советский химик, один из ведущих специалистов, оставивший заметный след в нескольких разделах науки: теория стёкол, электрохимия стекла, химия твёрдого тела. Один из пионеров теории полупроводников. Педагог. Доктор химических наук, профессор (1940). Заведующий кафедрой электрохимии химического факультета ЛГУ (1940), заведующий кафедрой Кемеровского горного института (1953), сотрудник ГОИ. Заведовал основанной им лабораторией химии полупроводников химического факультета ЛГУ (1955—1964).
Происхождение и школа Рудольф Мюллер родился в Санкт-Петербурге в семье Людвига Александровича Мюллера и Эммы Андреевны Мюллер (урождённой Майер); отец учёного был типографским рабочим высокой квалификации, мастером-цинкографом одной из лучших типографий РоссииНемилов С. В. Рудольф Людвигович Мюллер — человек, учёный и организатор (к столетию со дна рождения) // Физика и химия стекла. 1999. Т. 25, № 2. С. 121—129.
Университет, Физтех и ЛФТИ В 1918 году Р. Л. Мюллер окончил гимназию, а в 1921 году поступил в Петроградский университет, на физико-математический факультет. Дисциплины химического профиля преподавали тогда в университете такие выдающиеся учёные как А. А. Байков, М. С. Вревский, В. И. Тищенко, А. Е. Фаворский. В 1929 году Р. Л. Мюллер окончил университет, защитив дипломную работу на тему: «Электропроводность борных стёкол». Дальнейшая исследовательская деятельность учёного во многом была предопределена этой первой его работойПамяти Рудольфа Людвиговича Мюллера. / Химия твёрдого тела. — Л.: Издательство Ленинградского университета. — 1965. — С. 3—8. — Ученики и сотрудники.Андрей Георгиевич Морачевский. Рудольф Людвигович Мюллер (К 100-летию со дня рождения) // Журнал прикладной химии. — СПб.: Наука. — 1999. — Т. 72. Вып. 7. — С. 1226—1228.
В 1926 году Рудольф Людвигович начал систематические исследования зависимости электропроводности от состава стёкол. Эти изыскания в физико-химической лаборатории Ленинградского физтеха, а с 1931 года — ЛФТИ были инициированы П. П. Кобеко и С. А. Щукаревым, с которым впоследствии Р. Л. Мюллер сотрудничал.
Научное творчество
Исследование электропроводности стёкол. ЛГУ С начала 1930-х годов Р. Л. Мюллер — сотрудник (с 1934 доцент) ЛГУ. С 1930 по 1941 год Р. Л. Мюллер распространяет изучение электропроводности на многокомпонентные стеклообразные системы. В этот период им сделан ряд принципиально важных выводов, касающихся структуры стёкол и природы их электролитической проводимости. Анализируя результаты исследований электропроводности простых и сложных кислородных стёкол, он предсказал выявление их химической неоднородности, и то, что за неоднородной структурой многокомпонентных стёкол стоит существование в них областей, имеющих строение в виде ассоциации полярных и неполярных группировок. Настоящие выводы позднее (почти через четверть века!) были полностью подтверждены с помощью ряда электронно-микроскопических и рентгеноструктурных исследований. Настоящие труды Р. Л. Мюллера заняли устойчивое место в универсальной научной библиографии, поскольку хорошо известны и актуальны не только в среде узких специалистов; они лежат в основе работ многих других исследователей.
В то же время, интересы учёного не ограничивает тема электропроводности; им проводятся исследования кинетики растворения твёрдых тел, что позволяет указать на существование взаимосвязи между их химической структурой и скоростью растворения. Отличный экспериментатор и проницательный теоретик, Р. Л. Мюллер применяет, одновременно совершенствуя её, статистическую теорию к кинетике растворения и проводимости твёрдых электролитов, что позволяет ему оформить в виде конкретных физических положений найденные и проанализированные закономерности.
Уже в 1930—1932 годах самостоятельно и совместно с Сергеем Александровичем Щукаревым учёный опубликовал несколько статей в «Журнале физической химии» и в нескольких зарубежных периодических изданиях. Эти работы были продолжены Р. Л. Мюллером в 1934—1936 годах, в том числе и совместно с Б. И. Маркиным; все они посвящены по преимуществу изучению электропроводности боратных стёкол. Именно в это время начинает складываться научное мировоззрение и стиль исследователя, именно тогда, в процессе изучения электропроводности трёхкомпонентных систем — оксида бора с оксидами двух щелочных металлов, им показано, что постепенное эквимолекулярное замещение в стекле ионов одного щелочного металла ионами другого, не демонстрирует простой аддитивной зависимости в электропроводности стёкол. Наблюдаемый феномен, получивший подтверждение в опытах с аналогичными системами, в научной практике именуется «Полищелочным эффектом»Мюллер Р. Л. Электропроводность стеклообразных веществ. Сборник трудов. — Л.: Издательство Ленинградского университета. — 1968..
В 1938 году Р. Л. Мюллеру диссертационным советом химфака ЛГУ присвоена учёная степень кандидата химических наук (без защиты диссертации), а в 1940 году он защитил докторскую диссертацию на тему «Стеклообразное состояние и электрохимия стекла». Работа суммировала и обобщала весь опыт исследований предшествующего периода, выявляя новые проблемы и конкретизируя пути их решения. В 1940 году учёный утверждён в звании профессора, он становится руководителем организованной при его участии кафедры электрохимии химического факультета ЛГУ.
Арест и лагеря. Кемеровский горный институт 6 июля 1941 года Р. Л. Мюллер был арестован и после обвинения в «антисоветской пропаганде»… — до 1946 года находился в исправительно-трудовых лагерях Красноярского края. Об этом чрезвычайно тяжёлом периоде в жизни Рудольфа Людвиговича рассказано в воспоминаниях репрессированных и тех, кого свела с ним судьба в ту пору. В 1947 году, как и другим учёным, которых постигла подобная участь, ему пришлось работать на предприятиях подведомственных МВД.
Летом 1951 года срок заключения истёк — Р. Л. Мюллер оказался в Кемерове. Некоторое время был школьным учителем — математика, физика, химия… Потом работал на «почтовом ящике»:
В 1953 Р. Л. Мюллер занял должность заведующего кафедрой общей химии Кемеровского горного института. Учёный приступает к исследованиям, связанными с геохимией, им опубликовано несколько статей (1954), в которых возвращается к своей программе изысканий «довоенно-долагерного» времени, развивая в этих публикациях идеи, которые нашли отражение ещё в его докторской диссертации. Изучая электролитические свойства стёкол, Р. Л. Мюллер пришёл к выводу, согласно которому закономерности ковалентных химических связей регулируют особенности стеклообразного состояния. Руководствуясь этими фундаментальными идеями, он приходит к соображениям, касающимся теории теплоёмкости стёкол при высоких температурах, — вязкого течения силикатов; тогда же им рассматриваются теоретические вопросы, связанные с ионной электропроводностью кристаллов и стёкол. В дальнейшем (1963) Р. Л. Мюллером был предложен новый метод расчёта коэффициента преломления сложных стёкол, когда оптические свойства последних восприняты в виде следствия особенностей их состава и строения: химических связей и плотности (структуры) — обобщённая характеристика стеклообразного состояния.
Химия полупроводников. ЛГУ. ГОИ
После полной реабилитации Рудольф Людвигович, вернувшись в Ленинград, приступает к на работе в НИХИ (Научно-исследовательский химический институт) университета (1955). Им была привлечена к исследованиям группа учёных, составивших штат нового творческого подразделения — лаборатории полупроводниковОрганизованной и возглавлявшейся Р. Л. Мюллером (с 1940 года) кафедрой электрохимии химфака ЛГУ , после войны руководили последовательно: проф. Б. П. Никольский (по совместительству с руководством кафедрой физической химии), 1950—1952 — проф. А. В. Сторонкин и 1952—1973 — проф. Я. В. Дурдин.. Имея зрелое представление о предполагаемых изысканиях и, в то же время, будучи хорошо осведомлённым по части наиболее актуальных проблем дисциплины, которые практически абсолютно соответствовали его научным планам, Рудольф Людвигович, что говорится, с головой окунулся в работу. Он словно сознаёт, что времени на реализацию задуманного остаётся чрезвычайно мало… Сделанное в этот период: публикации, содержание отчётов, наконец, сами результаты — всё показывает интенсивность, с которой учёный трудится. Стимулом тому служит и открытие полупроводниковых свойств халькогенидных стёкол, сделанное его ученицей, сотрудницей физтеха Н. А. Горюновой совместно с Б. Т. Коломийцем. Параллельно, под его руководством, также трудится группа научных сотрудников ГОИ (Государственный оптический институт).
Учёным намечено две основных линии исследований: изучение химических и структурных характеристик поверхности кристаллических полупроводников посредством воздействия большого ряда растворов, одновременно — исследование халькогенидных стёкол на предмет их химических и структурных свойств. Благодаря исследованиям первого направления обнаружены отдельные закономерности растворения кристаллических структур, обусловленные составом раствора и химическим содержанием твёрдого тела. Установлено, что жёсткость ковалентной связи частиц твёрдого тела влечёт затрату большей энергии на её преодоление — возрастания энергии активации по мере увеличения лабильной связи дальнодействующими электростатическими кулоновскими силами притяжения ионов твёрдого тела. В виде следствия того: особенности кислородных борных и силикатных, как и халькогенидных стёкол на основе мышьяка, со свойственными им большими ковалентными слагаемыми химической связи, предопределяют повышение энергии активации растворения (около 13 ккал/моль) — перемещение раствора не влияет на скорость растворения.
Полученный Р. Л. Мюллером с сотрудниками объём нового экспериментального материала по кинетике растворения стеклообразных и кристаллических полупроводников позволил исследователям предложить к рассмотрению проблему механизма процессов на границе твёрдое тело—раствор в атомно-молекулярном аспекте. Первостепенное значение халькогенидных стеклообразных материалов исследований лаборатории химии полупроводников представляет большой интерес в деле решения ряда фундаментальных проблем, связанных с вопросами строения стекла и понимания природы стеклообразного состояния.
Вместе с тем, в числе практических выходов названных исследований следует отметить возможность применения стеклообразных халькогенидных материалов в инфракрасной оптике, — для получения покрытий полупроводниковых приборов и в достижении многих других целей; Р. Л. Мюллер — автор нескольких изобретений.
В представлениях Р. Л. Мюллера стекло рассматривается как твёрдое тело, конгломерат структурных включений, взаимодействующих на уровне закономерностей, предопределяемых непосредственными химическими связями. Его валентная гипотеза полупроводниковых стёкол (1961) в самом кратком виде сводится к тому, что электропроводность их обусловлена следующими факторами: активизация носителей заряда (электронов и дырок) является следствием локальной диссоциации парноэлектронной химической связи — предэкспоненциальный множитель в уравнении электропроводности рассчитывается с учётом объёмной плотности химических связей и константы диссоциации.
Для веществ с малой проводимостью и малыми показателями подвижностей носителей заряда структурная модель даёт возможность установить максимально приближенное значение предэкспоненциального множителя. Актуальность и перспективность валентной гипотезы нашла подтверждение большим объёмом полученных в экспериментальной практике сведений. Сложное структурное строение халькогенидных стёкол обуславливает потребность интерпретации отклонения полученных экспериментально значений от теоретических, подразумевающих простую, идеальную структуру валентной гипотезы.
Преемственность