Harold Urey – Nobelpristagare i kemi, isotoper och ursprunget till livet
Harold Clayton Urey (29 april 1893–5 januari 1981) var en amerikansk fysikalisk kemist. Hans banbrytande arbete med isotoper gav honom Nobelpriset i kemi 1934. Han spelade en viktig roll i utvecklingen av atombomben, och han hade idéer om utvecklingen av organiskt liv från icke-levande materia.
Upptäckt av deuterium och Nobelpriset
Urey är mest känd för upptäckten av deuterium (tungt väte), en isotop av väte med en proton och en neutron i kärnan. Upptäckten i början av 1930-talet visade att väte förekommer i mer än ett nukleärt tillstånd och öppnade dörren för nya metoder att använda isotoper som verktyg inom kemi, geologi och fysik. För denna upptäckt tilldelades han Nobelpriset i kemi 1934, vilket även bidrog till utvecklingen av metoder för att bestämma isotopsammansättningar i naturen.
Arbete med isotoper och tillämpningar
Urey utvecklade och främjade användningen av isotoper som spårämnen för att studera kemiska och geologiska processer. Hans arbete ledde till tekniker för att mäta isotopisk fraktionering och använde isotoper för att tolka jordens klimat- och geokemiska historia. Dessa metoder har haft långvarig betydelse inom paleoklimatologi, oceanografi och geologi.
Manhattanprojektet och andra krigstidsinsatser
Under andra världskriget bidrog Urey med sin expertis i arbetet kring kärnvapen och isotopseparation, vilket var kopplat till Manhattanprojektets mål att framställa klyvbart material. Hans kunskaper om isotoper och separationstekniker var viktiga i detta sammanhang, även om uppdragen ofta var sekretessbelagda.
Idéer om livets uppkomst och Miller–Urey-experimentet
Efter kriget intresserade sig Urey alltmer för frågor om kemisk evolution och hur organiskt liv kunde uppstå ur icke-levande materia. Han föreslog att jordens tidiga atmosfär kunde vara kraftigt reducerande och uppmuntrade experiment som simulerade sådana förhållanden. Detta ledde till det klassiska Miller–Urey-experimentet (1953), utfört av Stanley Miller under Ureys handledning, där enkla organiska molekyler som aminosyror bildades från enkla gasblandningar och elektriska urladdningar. Resultaten fick stor betydelse för teorier om abiogenes.
Senare karriär och arv
Urey var engagerad i både undervisning och forskning vid flera amerikanska institutioner och var en inflytelserik röst inom ämnen som kosmokemi, planetvetenskap och kemisk evolution. Han bidrog till studier av meteoriter och planeternas kemiska sammansättning och hjälpte till att forma fältet för tillämpad isotopgeokemi. Hans arbete har lämnat ett bestående arv genom utvecklingen av metoder som fortfarande används för att förstå jordens och solsystemets historia samt ursprunget till livet.
Sammanfattningsvis var Harold Urey en nyckelfigur i 1900-talets kemi och naturvetenskap: Nobelprisvinnare för upptäckten av deuterium, bidragsgivare till kärnteknisk forskning under kriget och en tidig förespråkare för experimentell forskning om livets kemiska ursprung.
Biografi
Urey tog en examen i zoologi vid University of Montana och en doktorsexamen i kemi, där han studerade termodynamik under Gilbert N. Lewis vid University of California, Berkeley.
I Berkeley påverkades Urey av fysikern Raymond T. Birge och gick snart till Niels Bohr i Köpenhamn för att arbeta med atomstruktur vid Institutet för teoretisk fysik.
När han återvände till USA undervisade han mellan 1924 och 1928 vid Johns Hopkins University som "Associate in Chemistry" och sedan vid Columbia University där han samlade ett team av medarbetare. Han skrev (tillsammans med Arthur Ruark) Atoms, quanta and molecules, en av de första engelska texterna om kvantmekanik och dess tillämpningar på atomära och molekylära system.
Han upptäckte deuterium och isolerade det genom att upprepade gånger destillera ett prov av flytande väte. År 1931 visade han och hans medarbetare att tungt vatten existerar. Urey tilldelades Nobelpriset i kemi 1934 för detta arbete.
Under andra världskriget arbetade Ureys grupp på Columbia med ett antal forskningsprogram som bidrog till Manhattanprojektet för att utveckla en atombomb för USA. Viktigast av allt var att de utvecklade gasdiffusionsmetoden för att separera uran-235 från uran-238. Hösten 1941 ledde Urey tillsammans med G.B. Pegram ett diplomatiskt uppdrag till England för att etablera samarbete kring utvecklingen av atombomben.
Isaac Asimov, som studerade vid Columbia vid denna tid, minns att Urey beklagade sig, kanske alltför starkt, över att han inte kunde göra något för att hjälpa till med krigsarbetet. Asimov påpekade oskyldigt att det anrikade uran som förvarades på Columbia kanske hade något att göra med krigsarbetet. Urey rodnade och bytte ämne. Urey hade oroat sig för den tyska atombomben när han under kriget arbetade med uranseparation på Columbia, och nu hänvisade han till den farligaste situation som mänskligheten någonsin ställts inför i hela historien.
Efter kriget blev Urey professor i kemi vid Institute for Nuclear Studies och sedan Ryerson-professor i kemi vid University of Chicago innan han flyttade till University of California, San Diego. En UCSD-byggnad fick hans namn i början av 1960-talet, under en tid då nästan alla byggnader utom studentbostäderna endast hade generiska namn. Byggnadens namn är egentligen "Frieda and Harold Urey Hall". Urey skulle ha avvisat äran, han hatade byggnadens arkitektur, men eftersom den också hedrade hans fru accepterade han den.
Senare i livet bidrog Urey till att utveckla området kosmokemi och anses ha myntat termen. Hans arbete med syre-18 ledde till att han utvecklade teorier om de kemiska elementens mängd på jorden och om deras mängd och utveckling i stjärnorna. Detta arbete hörde till den banbrytande paleoklimatiska forskningen. Urey sammanfattade sitt arbete i boken The planets: their origin and development (1952). Urey spekulerade i att den tidiga jordatmosfären troligen bestod av ammoniak, metan och väte; det var en av hans doktorander från Chicago, Stanley L. Miller, som visade att om en sådan blandning utsätts för elektriska gnistor och vatten kan den interagera för att producera aminosyror, som brukar kallas för livets byggstenar (se Miller-Urey-experimentet).
Urey dog i La Jolla, Kalifornien, och är begravd på Fairfield Cemetery i DeKalb County, Indiana. Under sin tid vid Columbia University bodde Urey i Leonia, New Jersey.
Publikationer
- Urey H.C.; Grosse A V. & G. Walden. "Production of D{Sub 2}O for use in the fission of Uranium", Columbia University, Manhattan Project, (23 juni 1941).
- Urey H.C. "Investigation of the photochemical method for Uranium isotope separation", Columbia University - Division of War Research, Manhattan Project, (10 juli 1943).
- Urey H.C; Lowenstam H.A; Epstein S. och McKinney C.R. (1951). "Measurement of paleotemperatures and temperatures of the Upper Cretaceous of England, Denmark and the Southeastern United States". Geological Society of America Bulletin. 62: 299. doi:10.1130/0016-7606(1951)62[399:MOPATO]2.0.CO;2. CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- Suess H.E. & H.C. Urey. Abundances of the elements, Columbia University - Department of Chemistry and Institute of Nuclear Medicine, United States Geological Survey, (13 juli 1955).
- Urey H.C. Forskning om den naturliga förekomsten av deuterium och andra isotoper i naturen. Final Report for period ending September 30, 1958, University of Chicago, United States Department of Energy (genom föregångaren Atomic Energy Commission), (31 oktober 1959).
