로버트 멀리컨
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1. 개요
로버트 멀리컨은 1896년에 태어나 1986년에 사망한 미국의 물리화학자이다. 그는 매사추세츠 공과대학교에서 화학 학사 학위를 받았으며, 시카고 대학교에서 박사 학위를 취득했다. 분자 궤도 함수 이론(훈트-멀리컨 이론)을 개발하고, 원소의 전기음성도 척도를 제안하는 등 화학 분야에 기여했으며, 1966년 노벨 화학상을 수상했다. 또한 플루토늄 프로젝트에 참여하고, 미국 국립 과학 아카데미 회원으로 활동했다.
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| 로버트 멀리컨 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 출생 이름 | 로버트 샌더슨 멀리컨 |
| 출생일 | 1896년 6월 7일 |
| 출생지 | 미국 매사추세츠주 뉴버리포트 |
| 사망일 | 1986년 10월 31일 |
| 사망지 | 미국 버지니아주 알링턴 군 |
| 국적 | 미국 |
| 학문 분야 | |
| 분야 | 화학 물리학 |
| 모교 | 매사추세츠 공과대학교 시카고 대학교 |
| 주요 업적 | 분자 궤도 함수 이론 양자 역학 멀리컨 전기음성도 멀리컨 전자 밀도 분석 |
| 수상 | |
| 수상 | 피터 디바이상 (1963년) 노벨 화학상 (1966년) ForMemRS (1967년) 프리스틀리 메달 (1983년) |
| 종교 | |
| 서명 | |
| 로마자 표기 | |
| 로마자 표기 | Robert Sanderson Mulliken |
2. 초기 생애 및 교육
로버트 멀리컨은 1896년 6월 7일 매사추세츠주 뉴베리포트에서 태어났다. 그의 아버지 새뮤얼 퍼슨스 멀리컨은 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 유기화학 교수였으며, 멀리컨은 아버지의 영향을 받아 어린 시절부터 과학, 특히 식물 분류 등에 관심을 보였다. 그는 아버지의 연구를 도우며 유기 명명법에 익숙해졌다.
뉴버리포트 고등학교에서 이공계 과정을 이수한 뒤, 1913년 아버지처럼 MIT 장학금을 받고 입학하여 화학을 전공했다. 학부 시절 이미 유기 염화물 합성에 관한 연구를 수행했으며, 화학 공학에도 관심을 보여 관련 과목을 수강하고 방학 동안 화학 공장을 견학하기도 했다. 1917년 화학 학사 학위를 받았다.
미국이 제1차 세계 대전에 참전하면서 멀리컨은 워싱턴 D.C.에서 독가스 제조 연구에 참여했으며, 이후 군에 징집되어 같은 일을 계속했다. 전쟁이 끝난 후 잠시 고무 관련 연구를 했으나, 자신이 원하는 학문 분야가 아님을 깨닫고 1919년 시카고 대학교 박사 과정에 진학하여 본격적인 학문 연구의 길로 들어섰다.
2. 1. 초기 생애
로버트 멀리컨은 1896년 6월 7일 매사추세츠주 뉴베리포트에서 태어났다. 그의 아버지 새뮤얼 퍼슨스 멀리컨은 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 유기화학 교수였다. 어린 시절 멀리컨은 식물의 이름과 분류를 배우는 것을 좋아했으며, 뛰어난 기억력을 가졌지만 관심 분야에만 선택적으로 작용하는 경향이 있었다. 예를 들어, 대학 수준의 과학 독일어 강좌를 건너뛸 정도로 독일어 실력이 뛰어났지만, 고등학교 독일어 선생님의 이름은 기억하지 못했다. 또한 아버지가 유기 화합물 확인에 관한 책을 집필할 때 편집 작업을 도우면서 유기 명명법 전문가가 되었다. 그는 어린 시절에 물리화학자 아서 아모스 노이즈와도 알고 지냈다.멀리컨은 매사추세츠 대학교를 졸업했다. 졸업 당시 미국이 제1차 세계 대전에 참전했던 시기였기에, 워싱턴 D.C.의 한 대학교에서 제임스 코넌트 밑에서 독가스 연구에 참여했다. 9개월 후 군에 징집되었지만, 군에서도 같은 연구를 계속했다.
전쟁이 끝난 후에는 고무에 아연 산화물과 카본 블랙을 첨가하는 실용적인 연구를 잠시 수행했지만, 이에 만족하지 못하고 시카고 대학교 대학원에 진학했다. 대학원에서는 로버트 밀리컨 밑에서 수은 동위원소 분리 연구를 수행했다.
2. 2. 교육
로버트 멀리컨은 매사추세츠주 뉴베리포트에서 태어났으며, 그의 아버지 사뮤엘 멀리컨 역시 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 유기화학 교수였다. 멀리컨은 뉴버리포트 고등학교에서 이공계 과정을 공부하고 1913년에 졸업했다. 졸업 후 아버지처럼 MIT 장학금을 받아 화학을 전공했다. 학부 시절부터 유기 염화물 합성에 관한 연구를 수행하여 발표 가능한 성과를 냈으며, 진로에 대한 고민으로 교육과정에 화학 공학 과목을 포함시키고 여름 방학에는 매사추세츠주와 메인주의 화학 공장을 견학하기도 했다. 1917년 MIT에서 화학 학사 학위를 받았다.제1차 세계 대전 이후, 멀리컨은 시카고 대학교 대학원에 진학하여 학문 연구를 이어갔다. 대학원에서는 로버트 밀리컨 밑에서 수은 동위원소 분리 연구를 수행했다. 이후 1925년부터 1927년까지 유럽으로 유학하여 당시 양자역학 연구자들과 교류하며 연구를 진행했다.
2. 2. 1. 초기 경력
미국이 제1차 세계 대전에 참전하자, 멀리컨은 워싱턴 D.C.의 미국대학교에서 제임스 B. 코넌트의 지휘 아래 독가스를 제조하는 연구에 참여했다. 9개월 뒤 육군 화학전 서비스에 징집되었지만, 군에서도 동일한 연구를 계속했다. 하지만 그는 실험실 기술이 미숙하여 화상을 입고 몇 달간 업무를 수행하지 못했으며, 이후 심한 독감에 걸려 전쟁이 끝날 때까지 병원에 입원해 있었다.전쟁이 끝난 후에는 산화아연과 카본 블랙이 고무에 미치는 영향을 조사하는 실용적인 연구를 잠시 했으나, 이 분야가 자신이 추구하는 화학 연구 방향과 맞지 않다고 느꼈다. 결국 1919년에 시카고 대학교 박사 과정에 진학하여 본격적인 학문 연구의 길을 걷기 시작했다.
2. 3. 대학원 및 박사후 과정
제1차 세계 대전이 끝난 후, 멀리컨은 고무에 아연 산화물과 카본블랙을 첨가하는 실용적인 연구를 했지만 이에 만족하지 못하고 시카고 대학교 대학원에 진학했다.시카고 대학교에서 그는 노벨 물리학상 수상자인 로버트 A. 밀리컨 밑에서 수은 동위 원소의 증발을 이용한 분리 방법을 연구하여 1921년 박사 학위를 받았다. 이후 이 방법을 이용한 동위원소 분리 연구를 계속했다. 또한 밀리컨의 강의를 통해 구 양자론을 접했으며, 허먼 슐레징거의 디보란 연구를 보면서 특이한 분자에 대한 관심을 키웠다.
박사 학위 취득 후, 멀리컨은 미국 국립 연구위원회(NRC)의 연구비를 받아 시카고 대학교에서 동위원소 분리 연구를 이어갔다. 1923년에는 NRC 연구비 지원이 2년 연장되어, 붕소 질화물(BN)과 같은 이원자 분자의 띠 스펙트럼에서 나타나는 동위원소 효과(B10과 B11 비교)를 연구할 수 있었다. 연구 과정에서 그는 하버드 대학교로 가서 프레더릭 A. 손더스(Frederick A. Saunders)에게 분광 기술을, E. C. 켐블에게 양자 이론을 배웠다. 이 시기 하버드에서 그는 J. 로버트 오펜하이머, 존 H. 반 블렉, 해럴드 U. 어리 등 미래의 노벨상 수상자들과 교류했으며, 닐스 보어와 함께 연구했던 존 C. 슬레이터도 만났다.
1925년과 1927년 사이, 멀리컨은 유럽을 여행하며 당대 최고의 분광학자 및 양자 이론가들과 함께 연구할 기회를 가졌다. 그는 에르빈 슈뢰딩거, 폴 디랙, 베르너 하이젠베르크, 루이 드 브로이, 막스 보른, 발터 보테 등 여러 노벨상 수상자들과 교류했으며, 당시 보른의 조수였던 프리드리히 훈트와도 만났다. 이들은 볼프강 파울리를 포함하여 기존의 구 양자론을 대체할 새로운 양자 역학을 발전시키고 있었다. 멀리컨은 특히 훈트의 연구, 특히 하버드에서 자신이 연구했던 것과 유사한 이원자 분자 띠 스펙트럼의 양자 해석에 큰 영향을 받았다. 1927년, 멀리컨은 훈트와 함께 전자가 특정 원자에 속하지 않고 분자 전체에 걸쳐 분포하는 상태로 설명하는 분자 궤도 함수 이론을 개발했다. 이 이론은 훈트-멀리컨 이론으로도 알려지게 되었다.
1926년부터 1928년까지는 뉴욕 대학교 물리학과에서 강의하며 물리학자로서의 입지를 다지는 한편, 물리와 화학의 경계 영역에 대한 연구를 지속했다.
3. 과학적 업적
로버트 멀리컨의 가장 중요한 과학적 업적은 프리드리히 훈트와 함께 개발하고 발전시킨 분자 궤도 이론이다. 당시 분자의 전자 구조를 설명하는 데 널리 쓰이던 방법은 발터 하이틀러와 프리츠 런던이 제안하고 존 C. 슬레이터와 라이너스 폴링 등이 발전시킨 원자가 결합 이론(VB 이론 또는 HLSP 방법)이었다. 이 이론은 원자쌍 사이의 국소적인 화학 결합 개념과 잘 맞아 화학자들에게 인기가 있었으나, 분자가 에너지를 흡수하여 들뜬 상태가 되었을 때의 성질을 설명하는 데는 한계가 있었다.
이에 반해, 멀리컨과 훈트가 존 레너드-존스 등의 기여를 바탕으로 발전시킨 분자 궤도 이론은 전자를 특정 원자에 국한되지 않고 분자 전체에 걸쳐 존재하는 파동 함수, 즉 비국소화된 분자 궤도로 설명했다. 이 접근법은 원자가 결합 이론보다 더 유연하고 다양한 종류의 분자와 분자 조각에 적용 가능했으며, 특히 들뜬 상태를 포함한 분자의 여러 성질을 더 성공적으로 설명하며 그 우수성을 입증했다. 이러한 분자 궤도 이론 개발의 공로로 멀리컨은 1966년 노벨 화학상을 수상했다.
또한, 분자 내 각 원자에 전하를 배분하는 방법인 멀리컨 전하 분포 분석은 그의 이름을 따서 명명되었다.
그의 과학적 성과는 학계에서 널리 인정받아 여러 주요 학술원의 회원으로 선출되었다.
| 선출 연도 | 학회 | 비고 |
|---|---|---|
| 1936 | 미국 국립 과학 아카데미 | 당시 아카데미 역사상 최연소 회원[3] |
| 1940 | 미국 철학 학회 | [4] |
| 1965 | 미국 예술 과학 아카데미 | [5] |
| 1967 | 왕립 학회 | 외국인 회원(ForMemRS)[1] |
3. 1. 분자 궤도 함수 이론 (훈트-멀리컨 이론)
1925년과 1927년, 멀리컨은 유럽을 여행하며 에르빈 슈뢰딩거, 폴 디랙, 베르너 하이젠베르크, 루이 드 브로이, 막스 보른, 발터 보테 등 당대의 뛰어난 분광학자 및 양자 이론가들과 교류했다. 이들은 기존의 구 양자론을 대체할 새로운 양자 역학을 발전시키고 있었다. 멀리컨은 특히 프리드리히 훈트의 연구에 큰 영향을 받았다. 훈트는 이원자 분자의 띠 스펙트럼에 대한 양자 해석을 연구하고 있었다.1927년, 멀리컨은 훈트와 함께 연구하여 전자가 개별 원자가 아닌 전체 분자에 걸쳐 분포하는 상태로 설명하는 분자 궤도 함수(Molecular Orbital, MO) 이론을 개발했다. 이 이론은 두 사람의 이름을 따 훈트-멀리컨 이론이라고도 불린다. 멀리컨은 이후 뉴욕 대학교(NYU)와 시카고 대학교에서 이 이론을 계속 발전시켰다.
당시 분자의 전자 구조를 설명하는 주된 방법은 발터 하이틀러와 프리츠 런던이 1927년 수소 분자(H2)에 적용한 방식에 기반한 원자가 결합 이론(Valence Bond, VB)이었다. 존 C. 슬레이터와 라이너스 폴링 등이 발전시킨 이 VB 이론(또는 하이틀러-런던-슬레이터-폴링(HLSP) 방법)은 화학 결합을 각 원자쌍 사이의 국소적인 원자 궤도 중첩으로 설명하여 화학자들에게 익숙한 개념과 잘 맞았다.
그러나 VB 이론은 분자가 에너지를 흡수하여 들뜬 상태가 되었을 때의 성질을 설명하는 데는 한계가 있었다. 반면, 훈트와 멀리컨의 분자 궤도 함수 이론은 전자의 파동 함수를 분자 전체의 대칭성을 반영하는 비국소화된(delocalized) 궤도로 설명했다. 존 레너드-존스 등의 기여로 더욱 발전한 이 이론은 VB 이론보다 더 유연하고 다양한 종류의 분자와 분자 조각에 적용될 수 있었으며, 특히 들뜬 상태를 포함한 분자의 성질을 더 정확하게 예측할 수 있었다. 이러한 분자 궤도 함수 이론 개발의 공로로 멀리컨은 1966년 노벨 화학상을 수상했다.
또한, 분자 내 각 원자에 전하를 배분하는 방식인 멀리컨 전하 분포 분석은 그의 이름을 따서 명명되었다.
3. 2. 뉴욕대학교 및 시카고 대학교 재직
1926년부터 1928년까지 멀리컨은 뉴욕대학교(NYU) 물리학과에서 강의하며 물리학자로서 인정을 받기 시작했다. 그의 연구는 화학자들에게도 중요하게 여겨졌으며, 물리학과 화학의 경계에 걸친 그의 연구는 두 분야 모두에서 중요하게 여겨졌다. 이후 시카고 대학교로 돌아와 물리학과 부교수가 되었고, 1931년 정교수로 승진했으며, 결국 물리학과와 화학과 양쪽 모두에서 직책을 맡았다. 그는 NYU와 시카고 대학교에서 분자 궤도 이론을 계속 발전시켰다.당시 분자의 전자 구조를 계산하는 주된 방법은 1927년 발터 하이틀러와 프리츠 런던이 수소 분자(H2)에 대해 개발한 방식에 기반했다. 존 C. 슬레이터와 라이너스 폴링은 이를 원자가 결합 이론(VB) 또는 하이틀러-런던-슬레이터-폴링(HLSP) 방법으로 발전시켰다. 이 방법은 원자쌍 사이의 국소화된 화학 결합에 대한 화학자들의 직관과 잘 맞아 인기가 있었으나, 들뜬 상태의 성질을 계산하는 데는 어려움이 따랐다.
반면, 프리드리히 훈트와 멀리컨이 존 레너드-존스의 기여를 바탕으로 발전시킨 분자 궤도 이론은 분자 내 전자를 특정 원자에 국한되지 않고 분자 전체에 걸쳐 존재하는 파동 함수, 즉 비국소화된 분자 궤도로 설명했다. 이 접근법은 더 유연하고 다양한 종류의 분자에 적용 가능하여 원자가 결합 방법보다 더 폭넓게 활용될 수 있음이 증명되었다. 또한 멀리컨은 1934년 전기 음성도에 대한 새로운 정의를 제안하기도 했다. 이러한 분자 궤도 이론에 대한 공로로 그는 1966년 노벨 화학상을 수상했다.
멀리컨은 학문적 성과를 널리 인정받았다. 1936년에는 미국 국립 과학 아카데미 회원으로 선출되었는데, 이는 당시 아카데미 역사상 최연소 회원이었다.[3] 그는 또한 1940년 미국 철학 학회 회원,[4] 1965년 미국 예술 과학 아카데미 회원으로 선출되었다.[5] 1967년에는 왕립 학회의 외국인 회원(ForMemRS)으로 선출되었다.[1] 분자 내 원자에 전하를 할당하는 방법인 멀리컨 전하 분포 분석은 그의 이름을 따서 명명되었다.
그는 1931년부터 1985년까지 시카고 대학교 교수로 재직했으며, 1961년부터는 석좌교수로 활동했다. 1953년에는 일본 도쿄와 교토에서 열린 국제 이론 물리 학회에 참석하기 위해 일본을 방문하기도 했다.
3. 3. 전기음성도의 멀리컨 척도
로버트 멀리컨은 분자의 전자 구조를 설명하는 분자 궤도 이론을 발전시키는 데 중요한 역할을 했다. 당시 주류였던 원자가 결합 이론은 발터 하이틀러, 프리츠 런던, 존 C. 슬레이터, 라이너스 폴링 등에 의해 개발되었으며, 원자 간의 국소적인 결합을 설명하는 데 유용했다. 하지만 이 이론은 분자가 에너지를 받아 들뜬 상태가 되었을 때의 성질을 설명하는 데는 어려움이 있었다.멀리컨은 프리드리히 훈트, 존 레너드-존스 등과 함께 전자가 특정 원자에 속하지 않고 분자 전체에 퍼져 있다는 개념에 기반한 분자 궤도 이론을 개발했다. 이 이론은 원자가 결합 이론보다 더 넓은 범위의 분자와 분자 조각에 적용될 수 있었으며, 특히 들뜬 상태를 포함한 분자의 성질을 더 정확하게 예측하는 데 성공적이었다. 이러한 연구를 바탕으로, 멀리컨은 1934년 원자의 이온화 에너지와 전자 친화도를 이용하여 전기 음성도를 정의하는 새로운 방법을 제안했다. 이를 멀리컨 척도라고 부른다.
3. 4. 제2차 세계 대전 중 활동
제2차 세계 대전 중인 1942년부터 1945년까지 멀리컨은 시카고 대학교의 플루토늄 프로젝트 정보국을 지휘했다.4. 말년 및 사망
1952년, 그는 양자역학을 루이스 산과 염기 분자의 반응 분석에 적용하기 시작했다. 1961년에는 플로리다 주립대학교의 명예 물리학 및 화학 교수가 되었으며, 이후에도 이원자 분자부터 큰 복합 응집체에 이르기까지 분자 구조와 스펙트럼 연구를 계속했다.
1975년 그의 아내가 사망했다. 1981년 멀리컨은 세계 문화 협의회의 창립 회원이 되었다.[8] 1983년에는 미국 업적 아카데미로부터 골든 플레이트 상을 받았다.[9] 그는 1985년에 은퇴했다.
1986년 10월 31일, 멀리컨은 90세의 나이로 버지니아주 알링턴 군에 있는 딸의 집에서 울혈성 심부전으로 사망했다. 그의 시신은 매장을 위해 시카고로 옮겨졌다.
5. 수상 경력
| 연도 | 수상 내역 |
|---|---|
| 1963년 | 피터 디바이상 |
| 1965년 | 윌라드 기브스상 |
| 1966년 | 노벨 화학상 |
| 1983년 | 프리스틀리 메달 |
6. 개인 생활
1929년 12월 24일, 시카고 대학교 지질학 교수였던 아돌프 칼 노에의 딸 메리 헬렌 폰 노에와 결혼했다.[7] 슬하에 두 딸을 두었다.
참조
[1]
저널
Robert Sanderson Mulliken. 7 June 1896-31 October 1986
[2]
저널
1966 Nobel Laureate in Chemistry: Robert S. Mulliken
[3]
웹사이트
Robert S. Mulliken
http://www.nasonline[...]
2023-05-03
[4]
웹사이트
APS Member History
https://search.amphi[...]
2023-05-03
[5]
웹사이트
Robert Sanderson Mulliken
https://www.amacad.o[...]
2023-05-03
[6]
웹사이트
Robert S. Mulliken - Nobel Lecture
https://www.nobelpri[...]
null # access-date 정보가 includeonly 구문 내부에 있어서 추출 불가능
[7]
서적
Historical Perspective of Early Twentieth Century Carboniferous Paleobotany in North America
https://books.google[...]
Geological Society of America
[8]
웹사이트
About Us
http://www.consejocu[...]
World Cultural Council
2022-11-12
[9]
웹사이트
Golden Plate Awardees of the American Academy of Achievement
https://achievement.[...]
American Academy of Achievement
[10]
저널
Robert Sanderson Mulliken. 7 June 1896-31 October 1986
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