Джек Льюис (; 13 февраля 1928, Блэкпул — 17 июля 2014) — английский в области металлоорганических комплексов и кластеров переходных металлов. Выдающийся учёный Великобритании, удостоен наград, таких как Королевская медаль (2004) и медаль Лонгстаффа Королевского химического общества (2010). Почётный член Королевского химического общества и действительный член Лондонского королевского общества.
Ранние годы жизни и образование Джек Льюис родился в 1928 году в городе Блэкпул на побережье Ирландского моря и был единственным ребёнком Элизабет и Роберта Льюиса. Спустя два года отец умер, его мать снова вышла замуж, а он переехал со своей бабушкой в Барроу-ин-Фернесс. С 1939 по 1946 год он успешно учился гимназии графства Барроу и занимался регби. Из Барроу он поступил в университетский колледж в Ноттингеме, окончив с отличием первый класс в 1949 году. Выбрав карьеру в химии, Льюис поступил в исследовательскую школу в Ноттингеме, где работал под наблюдением профессора К. К. Аддисона в области неводных растворителей. Докторская диссертация Льюиса была связана с исследованиями тетраоксида азота и жидкого натрия. Оба являются важными неорганическими жидкостями, первый из которых является компонентом ракетного топлива, а второй — хладагентом для ядерных реакторов. Льюис получил степень доктора философии в 1952 году и остался в Ноттингеме в течение следующих двух лет в качестве постдока, при поддержке Исследовательского центра по атомной энергии (AERE) (Харуэлл) для работы по физическим и химическим свойствам натрия.
Академическая карьера и научная деятельность
Университет Шеффилда, 1954—1956 Льюис начал свою карьеру в Университете Шеффилда с позиции ассистента лектора, позднее, с 1954 по 1956 год, был там лектором. В этот период он начал долгосрочное сотрудничество с Ральфом Уилкинсом. Исследования в этот период были связаны к магнитными свойствами комплексов переходных металлов. На основе ранней работы с Аддисоном, Льюис также провел серию исследований по комплексам с нитрозильными лигандами. Дальнейшие работы по реакциям нитрозирования с использованием NOCl имели большое значение для будущих исследований Аддисона и Льюиса, и также были поддержаны Исследовательским центром по атомной энергии (AERE) (Харуэлл). Для работ по «смачиванию» металлов жидкостями был изобретен инновационный торсионный аппарат, и обнаружилось, что цинк, в отличие от меди и молибдена, смачивается жидким натрием. Эти исследования привели к двум новым работам Льюиса и Джеффри Уилкинсона по растворам щелочных металлов в эфирах.
Имперский колледж Лондона, 1956—1957 Перейдя в Имперский колледж в качестве преподавателя в 1956 году, Льюис продолжил сотрудничать Уилкинсоном по синтезу и изучению металлоорганических комплексов. Он также сотрудничал и с другими коллегами неорганиками, в частности с Денисом Эвансом (FRS 1981), местным экспертом по ЯМР и магнетизму. В этот период он познакомился с Ф. Альбертом Коттоном, уважаемым американским учёным в области неорганической химии, который сотрудничал с Уилкинсоном в написании известной книги «Современная неорганическая химия» (1962).
В этот период были опубликованы работы, в которых было доказано, что комплекс [Fe(NO)(H2O)5]2+ (который вызывает цвет в старом «коричневом кольце» в нитратах) содержит высокоспиновое железо с тремя неспаренными электронами. Помимо этого исследовались другие нитризилы железа в низкоспиновом состоянии, кобальта и меди с целью понимания связи координированного нитрозильного (NO) -лиганда.
Университетский колледж Лондона, UCL, 1957—1961 Льюис начал работать в UCL в конце 1957 года, сначала на должности научного сотрудника, затем преподавателя в начале 1958 года, а уже в апреле 1959 года он стал признанным преподавателем Лондонского университета и присоединился к международной группе сотрудников и докторантов с представительством из Австралии и Америки. Льюис и Ральф Уилкинс из Университета Шеффилда написали книгу «Современная координационная химия: принципы и методы», которая была опубликована в 1960 году совместно с именитыми учёными, такими как, Ф. Я. С. Россотти (термодинамика),Д. Р. Стрэнкс (скорости реакции), Г. Р. М. Уилкинс и Дж. Уильямс (изомеризация), Т. М. Данн (электронная спектроскопия), Ф. А. Коттон (ИК-спектроскопия) и Б. Н. Фиггис и Дж. Льюис (магнетизм). Книга стала важным пособием для аспирантов и докторантов, не только в UCL, но и во многих других университетах мира.
Одним из основных направлений Льюиса в UCL было исследование теории магнетизма вместе с Брайаном Фиггисом, экспертом как по экспериментальной, так и по теоретической стороне магнетизма переходных металлов. С теоретической стороны Фиггис и Льюис интересовались природой химической связи в соединениях переходных металлов, как и многие другие химики-неорганики того времени.
Льюис и его коллеги провели измерения магнитной восприимчивости в температурном диапазоне комплексов осмия, рутения, рения и иридия с конфигурациями d3, d4 и d5 терминах теории Котани, а затем и металлов с другими различными конфигурациями (d1, d2, d3, d8 и d9) и геометриями (октаэдрические, искаженные октаэдрические и тетраэдрические). Другим направлением научной деятельности было исследование координационных свойств универсального лиганда o-фенилен-бис-диметиларсина, o-C6H4(AsMe2)2(diars).
В UCL команда Льюиса также изучали химию титана в неустойчивой степени окисления +3. Благодаря вакуумным установкам удалось установить координацию и магнитные свойства комплексов титана (III). Это позволило узнать признаки с комплексами ванадия (III) и хрома (III). Искажение поля лиганда из октаэдрического было установлено как для основного, так и для возбужденного состояния каждого комплекса, а различные лиганды были помещены в спектрохимический ряд. Многочисленные исследования Робина Кларка (FRS 1990) и других в середине 1960-х годов в этой области были профинансированы Британской компанией TitanProducts в компании Billingham, чей исследовательский отдел, управляемый Аланом Коминсом, стремился развивать координационную химию титана и промышленное использование этих соединений. Также Льюис исследовал химию кластерных комплексов со связью металл-металл и олефиновые комплексы.
Манчестерский университет, 1962—1967 Льюис переехал работать в Манчестер в качестве профессора неорганической химии в октябре 1962 года и сформировал группу по химии металлических кластеров вместе с Брайаном Джонсоном. Научная деятельность в это время был сконцентрирована в трёх ключевых областях: синтез и спектроскопический анализ карбонильных кластеров металлов, реакции координированных лигандов и магнетохимия.
Льюис был одним из первых химиков-неоргаников, который осваивал современные физические методы, включая масс-спектрометрию и рентгеновскую кристаллографию, подходящие для исследований карбонильных комплексов металлов. Масс-спектроскопические картины фрагментов вместе с ИК-спектрами карбонильных гидридов впервые подтвердили наличие мостиков M-H-M в этих кластерах. Масс-спектры также показали последовательную потерю карбонильных групп из металлических кластеров и это, вместе с тщательным анализом изотопных картины кластеров, позволило установить формулу и геометрию кластеров без рентгеноструктурного анализа.
Льюис также продолжил свою работу по магнетохимии, начатую в UCL, работая в сотрудничестве с Дэвидом Мачином, Фрэнком Маббсом, а позднее Малкоммом Герлохом. Коллеги полагают, что значительный вклад Льюиса в развитие неорганической магнетохимии в Манчестере состоял во введении предмета в учебную программу с помощью учебников и обзоров, написанных его сотрудниками.
Наибольшее влияние имели статьи, описывающие переменное температурное магнитное поведение многоядерных комплексов с сильными линейными связями M-O-M: карбоксилаты Cu, карбоксилаты Cr (III) и Fe (III) и ядра FeIIIOFeIII в [Fe(Salen)]2O (Salen = этиленбис(салицилимин)). Эти полиядерные комплексы d-элементов продемонстрировали сильную гейзенберговскую обменную связь, а их стереохимия была интерпретирована с помощью теории молекулярных орбиталей.
Университетский колледж Лондона,UCL 1967—1970 Льюис вернулся в UCL профессором химии в октябре 1967 года в сопровождении Брайана Джонсона и Малкольма Герлоха в качестве отдельной группы по неорганической химии в UCL. Льюис продолжил свои работы в области комплексов переходных металлов в UCL до 1970 года.
Кембриджский университет, 1970—1995 Льюис был приглашён на кафедру химии в Кембридже в октябре 1970 года вместе с Брайаном Джонсоном и Малкольмом Герлохом. Две темы, возникшие в 1960-х годах, а именно реакции координированных органических лигандов и карбонильных кластеров металлов были основными в течение следующего десятилетия; благодаря им, Льюис получил научное признание, был удостоен членства Королевского химического общества в 1973 и рыцарства в 1982 году.
Была создана идея «кластерно-поверхностной аналогии», которая способствовала разработке синтетических методов получения высокоядерных кластеров с псевдометаллической поверхностью. Эта область сильно развивалось в результате детального изучения термолиза [Os3(CO)12], с выделением пяти ядерных и октаноядерных кластеров. Было доказано, что кластер [Os6(CO)18] имеет геометрию ограниченной тригональной бипирамиды, а [Os7(CO)21] включает клетку с геометрией октаэдра. ЯМР-спектроскопия показала, что во многих карбонильных комплексах карбонильные лиганды обнаруживались на разных участках спектра, таким образом был сделан вывод, что СО-группы перемещаются по поверхности кластера. Обмен лигандов между участками и даже гибкость кластерных клеток можно контролировать с помощью исследований при разной температуре.
К середине 1980-х годов научная группа Льюиса и Брайана стала ведущей командой, изучающей кластерные карбонилы триады железа, им удалось определить искомые структурные мотивы для кластеров с ядрами от трёх и десяти атомов металла.
С начала 1990-х годов Льюис открыл новую область исследований, включающую химию мономерных, олигомерных и полимерных платиново-алкиновых и полииновых материалов. Эта работа возникла из более ранних исследований кластерных соединений металлических алкинов, благодаря возможности реализации уникальных оптических и электронных свойств, которые могут иметь эти материалы в перспективе, в частности в твёрдом состоянии.
Льюис уволился с кафедры химии Кембридже в 1995 году.
Колледж Робинсона В 1973 году был основан Колледж Робинсона, а Льюис был приглашён в качестве попечителя для участия в его планировании, строительстве и развитии. Кандидатура Льюиса была утверждена, и в 1981 году колледж был официально открыт королевой Елизаветой II, а Льюис стал его первым ректором до 2001 года. В то время как более старые колледжи развивались на протяжении веков, Колледж Робинсона должен был быть построен в течение пяти лет. Льюис успешно справлялся со своими обязанностями и создал сбалансированный коллектив, приглашая иностранных учёных. В стенах часовни в Колледже Робинсона есть мемориальная доска, на которой записана благодарность сотрудников за выдающийся вклад основоположника. Слова, начертанные на лестнице, построенной в честь Льюиса, гласят, что его мудрость сформировала колледж и сделала его таким, каким он является сегодня.
Королевская комиссия по загрязнению окружающей среды Во время работы в Кембридже Льюис также активно участвовал в политической жизни страны. В 1982 году он был назначен в Королевскую комиссию по загрязнению окружающей среды (RCEP) и сменил председателя сэра Ричарда Саутвуда в 1985 году. В течение своего шестилетнего срока, комиссия, во главе с Льюисом, провела пять исследований, в результате чего были подготовлены 12-й доклад о Практических решениях для окружающей среды (1988 год), 13-й доклад о Выпуске ГМО (1989 год), 14-й доклад по ГЕНХАЗу о Системе критической оценки предложений о выпуске ГМО, 15-й доклад о Выбросах от тяжёлых дизельных транспортных средств и 16-й доклад о Качестве пресной воды.