アーヴィング・ラングミュア

アーヴィング・ラングミュアは、1881年1月31日にニューヨーク州ブルックリンで生まれた。彼はチャールズ・ラングミュアとセイディ（旧姓カミングス）の4人の子供のうち3番目だった。幼少期、ラングミュアの両親は彼に自然を注意深く観察し、さまざまな観察を詳細に記録するように勧めた。アーヴィングが11歳のとき、視力が弱いことが判明した。^{[ 5 ]}この問題が解決されると、以前は見えなかった詳細が明らかになり、自然の複雑さに対する彼の興味が高まった。^{[ 6 ]}

幼少期、ラングミュアは兄のアーサー・ラングミュアの影響を強く受けた。アーサーは研究化学者で、アーヴィングに自然や物事の仕組みへの好奇心を育むよう促した。アーサーはアーヴィングが寝室の片隅に最初の化学実験室を作るのを手伝い、アーヴィングが投げかける無数の質問に喜んで答えた。ラングミュアの趣味は登山、スキー、自家用飛行機の操縦、そしてクラシック音楽鑑賞だった。原子力エネルギーの政治に対する専門的な関心に加え、彼は自然保護にも心を砕いていた。

ラングミュアは、フィラデルフィアの裕福なチェストナット・ヒル地区にある名門私立学校、チェストナット・ヒル・アカデミーを卒業（1898年）する前に、アメリカとパリのいくつかの学校や研究所に通った（1892年～1895年）。 1903年にコロンビア大学鉱山学部で冶金工学の理学士号（Met.E.）を取得。1906年にゲッティンゲンでフリードリヒ・ドレザレク^{[ 7 ]}の指導の下、ネルンストが発明した電気ランプ「ネルンスト・グローワー」を用いた研究で博士号を取得。博士論文のタイトルは「冷却中の溶解ガスの部分的再結合について」（ドイツ語：Ueber partielle Wiedervereinigung dissociierter Gase im Verlauf einer Abkühlung ） ^{[ 8 ]}。その後、化学の大学院課程に進んだ。ラングミュアはその後、ニュージャージー州ホーボーケンのスティーブンス工科大学で教鞭を執り、1909年にゼネラル・エレクトリック社の研究所（ニューヨーク州スケネクタディ）で働き始めた。

彼の科学への最初の貢献は、電球の研究（博士課程の研究の継続）から始まった。彼の最初の大きな開発は拡散ポンプの改良であり、これは最終的に高真空整流管と増幅管の発明につながった。1年後、彼と同僚のルウィ・トンクスは、電球にアルゴンなどの不活性ガスを充填することでタングステンフィラメントの寿命を大幅に延ばすことができることを発見した。他の研究者が見落としていた重要な要素は、プロセスのすべての段階で極めて高い清浄度が必要であることだった。彼はまた、フィラメントをきつく巻くと効率が向上することも発見した。これらは白熱電球の歴史における重要な開発であった。表面化学における彼の研究はこの時点で始まり、タングステンフィラメント電球に導入された分子状水素が原子状水素に解離し、電球の表面に原子1個分の厚さの層を形成することを発見した。^{[ 9 ]}

真空管の研究における彼の助手は、いとこのウィリアム・カミングス・ホワイトであった。^{[ 10 ]}

彼は真空やさまざまなガス環境におけるフィラメントの研究を続け、高温のフィラメントからの荷電粒子の放出（熱電子放出）の研究を始めた。彼はプラズマを扱った最初の科学者の一人であり、これらの電離ガスが血漿を連想させたことから、最初にその名前をつけた人物でもある。^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}ラングミュアとトンクスは、現在ラングミュア波として知られるプラズマ中の電子密度波を発見した。^{[ 14 ]}

彼は電子温度の概念を導入し、1924年には静電プローブを用いて温度と密度の両方を測定する診断法を発明しました。これは現在ラングミュアプローブと呼ばれ、プラズマ物理学で広く用いられています。バイアスをかけたプローブ先端の電流をバイアス電圧の関数として測定することで、局所的なプラズマ温度と密度を決定します。彼はまた原子状水素を発見し、それを利用して原子状水素溶接法を発明しました。これは史上初のプラズマ溶接です。プラズマ溶接はその後、ガスタングステンアーク溶接へと発展しました。

1917年、彼は油膜の化学に関する論文を発表し^{[ 15 ]}、これが後に1932年のノーベル化学賞の授与の基礎となった。ラングミュアは、親水性末端基（おそらくアルコールまたは酸）を持つ脂肪族鎖からなる油が、水面上に分子1個分の厚さの膜として配向し、親水性基が水中に、疎水性鎖が表面に集まっていると理論づけた。油の体積と面積が既知であるため、膜の厚さは容易に決定でき、分光法が利用可能になる前に分子構造を調べることができた^{[ 16 ] 。}

第一次世界大戦後、ラングミュアは原子価殻と同位体という現代的な概念を定義することで、原子論と原子構造の理解に貢献した。

ラングミュアは1923年に無線技術者協会の会長を務めた。 ^{[ 17 ]}

ジョン・B・テイラーは、ゼネラル・エレクトリックでの研究に基づいて、アルカリ金属のビームを電離する検出器を開発しました^{[ 18 ]} 。これは現在ではラングミュア・テイラー検出器と呼ばれています。1927年、彼はベルギーの国際ソルベイ物理学研究所で開催された第5回ソルベイ物理学会議の参加者の1人でした。

彼はキャサリン・B・ブロジェットと共同で薄膜と表面吸着の研究を行った。彼らは単分子層（分子1個分の厚さの物質層）の概念と、そのような表面を記述する二次元物理学を導入した。1932年、彼は「表面化学における発見と研究」によりノーベル化学賞を受賞した。 1938年、ラングミュアの科学的関心は、大気科学と気象学 へと移り始めた。彼の最初の試みの1つは、間接的ではあるものの、昆虫学者チャールズ・H・T・タウンゼントの、シカバエが時速800マイル以上で飛ぶという主張を反駁することであった。ラングミュアは、ハエの速度を時速25マイルと推定した。

サルガッソ海で漂流する海藻の列を観察した後、彼は海中に風によって引き起こされる表面循環を発見した。これは現在、ラングミュア循環と呼ばれている。

第二次世界大戦中、ラングミュアと研究員のヴィンセント・J・シェーファーは、潜水艦探知用の海軍ソナーの改良に取り組み、その後、防護煙幕や航空機の翼の除氷方法の開発にも携わりました。この研究を通して、ラングミュアは、低温（過冷却水）の十分な湿潤状態の雲にドライアイスやヨウ化銀といった氷核を導入することで降雨（人工降雨）を誘発できるという理論を提唱し、実験室や大気中で実証しました。しかし、特にオーストラリアや中華人民共和国で頻繁に行われているこの技術の有効性については、今日でも議論の的となっています。

1953年、ラングミュアは「病理科学」という用語を造語し、科学的方法に従って行われた研究でありながら、無意識の偏見や主観的な影響によって汚染されている研究を指して用いた。これは、科学的方法に従うふりすらしない疑似科学とは対照的である。彼は当初の講演で、超感覚的知覚（ESP）と空飛ぶ円盤を病理科学の例として挙げた。それ以来、このレッテルはポリウォーターや常温核融合にも適用されるようになった。

彼がシェネクタディに所有していた家は、1976年に国定歴史建造物に指定された。

ラングミュアは1912年にマリオン・メルセロー（1883年 - 1971年）と結婚し、ケネスとバーバラの2人の子供を養子に迎えた。短い闘病生活の後、 1957年8月16日にマサチューセッツ州ウッズホールで心臓発作により死去した。彼の死亡記事はニューヨーク・タイムズ紙の一面に掲載された。^{[ 19 ]}

宗教観に関して言えば、ラングミュアは不可知論者だった。^{[ 20 ]}

作家カート・ヴォネガットによると、ラングミュアは小説『猫のゆりかご』に登場する架空の科学者フェリックス・ホーニッカー博士の着想源であり^{、同キャラクターが発明した氷ナイン（アイスIXと名前だけが似ている）は、水の氷の新しい段階である。[} 21 ]ラングミュアは、ゼネラル^{・エレクトリック}社でヴォネガットの兄バーナード・ヴォネガットと共に、雨や嵐を減らせたり増やしたりするために氷の結晶を種付けする研究を行っていた。^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}