アイザック・B・バーサーカー

アイザック・B・バーサーカー
アイザック・B・バーサーカー、2008年
生まれる	アイザック・ボルホビッチ・ベルスカー ( 1928-02-12 )1928年2月12日（享年96歳） キシナウ、ルーマニア王国
国籍	ルーマニア王国
市民権	アメリカ モルドバ
母校	モルドバ国立大学 (理学修士) レニングラード国立大学 (博士号)
知られている	ヤーン・テラー効果と擬似ヤーン・テラー効果を伴う多原子系におけるトンネル分裂、立方晶ペロブスカイトの 強誘電性と関連特性の振電理論、リュードベリ原子のコア分極の理論、配位錯体の量子化学、薬物設計と芳香活性に対する電子配座アプローチ。
配偶者	リリア・B・ベルスカー ​ （ 1951年生まれ）
子供たち	息子：ゲンナディ・B・バースケ（1953年生まれ）
受賞歴	モルダビアSSR科学技術国家賞（1979年） 名誉勲章（モルドバ）（2004年） 「科学的功績」I級メダル（モルドバ）（2021年）
科学者としてのキャリア
フィールド	化学物理学および物理化学、理論化学、理論物理学、凝縮物質物理学
機関	テキサス大学オースティン 校 モルドバ科学アカデミー

アイザック・B・ベルスカー（ロシア語：Исаáк Бóрухович (Бори́сович) Берснкер、1928年2月12日 - ）は、ルーマニア生まれのソビエト連邦・モルドバ系アメリカ人の理論物理学者、量子化学者であり、主な研究分野は化学物理学、固体物理学、理論化学である。アイザック・B・ベルスカーは、配位化合物の電子構造と特性に関する研究で「長年の理論化学の経験」 ^{[1]を持つことで知られ、}ヤーン・テラー効果（JTE）と擬似ヤーン・テラー効果（PJTE）の理論において「最も広く認められた権威の一人」^[2]である。彼の業績には、リュードベリ原子の原子核の分極、強いJTEを持つ分子と固体のトンネル分裂の効果、立方晶ペロブスカイトの強誘電性のPJTE起源の発見などを説明するものが含まれる。JTEとPJTEの第一人者として知られるベルスカー氏は、ヤーン・テラーシンポジウムの国際運営委員会の常任委員長である。^{[3]彼は現在、}テキサス大学オースティン校化学部のオーデン計算工学科学研究所に所属している。

イザック（イズヤ）・ベルスケルは、1928年2月12日、当時ルーマニアの一部だったキシナウで、ベッサラビア系ユダヤ人の低所得家庭に生まれた。父ボルチ・ベルスケルは大工、母ベラ・ベルスケル（ロシア語：Бéлла Хáймовна Берсýкер、1896年 - 1981年）は5人の子供を持つ主婦だった。質素な家庭に生まれた少年だったイザックは、タルムード・トーラーとORTで初等教育を受けた。彼が13歳の時、第二次世界大戦の悲劇的な出来事により、ユダヤ人の家族はナチスから逃れるためにアゼルバイジャンの村に逃げることを余儀なくされた。^[4]伝統的な中学・高校教育を受けられなかった彼は、アゼルバイジャンのコルホーズで4年間農業を営んだ。^[5] しかし、彼は高等教育を受けて知識人になるという夢を決して諦めなかった。戦後、ルーマニア出身の彼はロシア語をほとんど話せなかった。しかし、独学で2年間かけてロシアの学校で4年間の高等教育課程を修了し、キシナウ国立大学に入学した。^[5]この表現の最も良い意味で、アイザックは自力で成功した人物である。^{[4] [5]}の魅力的な自伝的セクションでは、「ベッサラビアでのユダヤ人としての幼少期から始まり、スターリン政権下で反ユダヤ主義的な国家指令によってしばしば妨げられた彼の科学的進歩」が描かれている。^[6]理論物理学の研究に専念したベルスケルは、羊飼いをしていた文盲の少年だったわずか6年後の1952年に、この大学で物理学の修士号を取得した。彼はレニングラード国立大学の大学院生として、ウラジーミル・A・フォック部長率いる量子力学部門^{[8]でミハイル・G・ヴェセロフ[ 7]のもとで}原子分光法の科学的研究を始めた。ここで1957年にベルスケルは科学の博士号（ロシア語：Кандидат наýк）を取得し、1964年に理学博士号（ロシア語：Доктор наýк）を取得した。1964年から1993年まで、キシナウに戻ったベルスケルは、ソ連科学アカデミーモルダビア支部の化学研究所^[9]で科学的研究を続けた。組織的には、ベルスカーの成功は1964年の創設であり、量子化学研究所^[10]の指導者たちはこれを「ヤーン・テラー効果のキシナウ学派」とも呼んだ。 ^[6]  1972年にこのアカデミーの通信会員に選出され、1989年に正会員^[11]となったアイザック・B・ベルスケは、1993年に米国に移住しました。彼はテキサス大学オースティン校の化学科[ ^12]の上級研究科学者および教授になりました。アイザック・B・ベルスケは、31人の大学院生とポスドクの博士課程およびハビリテーションの指導者を務めました。K・アレックス・ミュラーによると、ベルスケは当時も今も「大学で全力で活動し、本を執筆し、機知に富んだ議論をし、理解が早い ‐ 私が30年以上彼を知っているように」そうです。^[13] 1980年代後半、ベルスケの高い動機付けの役割、リーダーシップ、創造的独創性により、ベルスケの学校は「ヤーン・テラー効果の中心地」と呼ばれるようになりました。^[4]ベルスケ氏の学術出版物は科学界に大きな影響を与えています。Google Scholarによると、^[14] 1993年に米国に移住して以来、ベルスケ氏の論文は10428回引用され、h指数は41、i10指数は141です。

ベルスカーは博士論文で、リュードベリ原子のコア分極とそれが光学遷移に与える影響の理論を展開した。^[15]当時、これは吸収分光法における難問だった。アルカリ原子による光の吸収は電気双極子和則に違反しているように思われた。ベルスカーによれば、この問題の解決策は、入射電磁波による原子コアの瞬間分極が価電子の励起に追加の摂動を生み出すことにあるという。この問題に関連して、彼は原子の電子構造計算において価電子と原子コアの電子の運動の断熱分離を解明した。 ^{[16] [17]} 1957年に初めて導入されたベルスカーの入射電磁波による電子分極と価電子による原子コア分極の考えは、数十年経った今でも原子分光法で使用され、さらに研究されている。^[18]

物理・化学現象への応用を含む JTE および PJTE 理論に対するベルスケの貢献は、彼のいくつかのモノグラフ（そのいくつかは他の著者の協力と関与を得て執筆・出版されている）とこのテーマに関する主要なレビュー（最新のものは^{[19] [20] [21] [22] [23 ] [24] [25]}を参照）に反映されている。1961 年から 1962 年にかけて初めて出版された JTE 理論に対する彼の貢献は、JTE を持つシステムの振動エネルギー レベルのトンネル分裂を予測し、^{[26] [27]}後に実験的に確認された。分裂は、この効果によって生成される多重極小断熱ポテンシャル エネルギー面上の等価井戸間のトンネル遷移によるものである。1976 年、「電子的縮退状態にある多原子システムのエネルギー レベルのトンネル分裂現象」は科学的発見とみなされ、ソ連国家登録簿に登録された（卒業証書番号 202）。^[28]さらに、ベルスケはPJTEの重要性を明らかにし、それがエンタングルされた電子状態間のどのエネルギーギャップでも起こり得ることを示したことで知られています。最も重要なことは、彼がJTEとPJTEが多原子系における構造不安定性と自発的対称性の破れ（SSB）の唯一の原因であることを証明したことです。^{[19] [20] [29]}したがって、ベルスケによれば、多原子系が対称性の破れの特性を持つ場合、それは間違いなくJTEまたはPJTEに由来しています。この結論は、2つの効果を、以前は想定されていたまれな特定の特徴から、分子および固体特性を調査するための一般的なツールに引き上げました。^{[19] [20] [21] [22] [30] [23] [25]}

この結果の一般性は、SSB を持ついくつかの分子系の存在によって疑問視されました。たとえば、オゾン O _{3分子では、高対称性構成では JTE も PJTE も明示的には見られません。 Bersuker は、}隠れたJTE と PJTE を明らかにすることでこの論争を解消しました。^[31]これらはシステムの励起状態で発生しますが、十分に強いため、高対称性構成の基底状態を貫通し、より低い対称性を持つ追加の共存平衡状態を形成します。後者は異なるスピン状態を持つ可能性があり、スピンクロスオーバー と磁気誘電双安定性の興味深い現象につながります。^[32] Bersuker は、励起状態に関連して、PJTE が光化学反応における化学活性化と突然の分極の起源を説明するのに役立つことも示しました。^{[33] [34]} Bersuker によって明らかにされた JTE と PJTE の他の用途については、以下で簡単に説明します。

アイザック・B・ベルスケがこの分野の初期発展に果たしたもう一つの重要な貢献は、ペロブスカイト型結晶の強誘電性の起源を説明するためにPJTEを適用したことでした。^[35]重要な固体状態の問題を解決するためにPJTEを初めて適用したことで、結晶の局所的および協同的特性の研究に全体的な流れが生まれました。結晶の温度制御による自発的な誘電分極の起源は、当時の高位の物理学者を巻き込んで何十年にもわたって議論されたテーマでした。しかし、実験技術の発達に伴い、「変位理論」は説明のつかない論争にますます直面するようになりました。

ペロブスカイト結晶を例に挙げて、ベルスケは PJTE が自発的に対称性を破り、特定の条件下では局所的な双極子不安定性を引き起こすことを示した (1964 年に初めて発表、1966 年に発表^[35] )。これはすべての結晶相に存在し、自発分極はこれらの PJTE 誘起局所双極子歪み間の秩序無秩序相互作用によって生じる。BaTiO ₃結晶 (例として挙げる)の局所八面体 TiO _{6中心で実行したところ、}振動結合によって基底¹ A _1g状態とエネルギーが近い励起¹ T _1u状態が反対パリティ (ただし多重度は同じ) で混合され、計算による詳細な分析によって PJTE が双極子歪みを生成することが証明された。したがって、ベルスケの強誘電性の PJTE 理論は利用可能な経験的データと一致し、新しい特性を予測することが示され、^{[25] [36]}実験的に確認されている。

PJTEが異なるスピン多重度を持つ状態をエンタングルメントしないという事実から、ベルスケはいくつかの立方晶ペロブスカイトにおける条件を推測し、可能なマルチフェロイックスを予測した。 ^[37]  ベルスケによれば、エネルギー的に近接した基底状態と励起状態を持ち、パリティが反対であるが同じ多重度を持つ^dn陽イオンだけが、不対スピンの存在下で強誘電性の必要条件を満たす可能性がある。^[37]

外部からの単極性摂動を受けると、極性気体および液体は、変位型と配向型の2 種類の分極を示す。後者は前者よりも桁違いに大きい。これまでのところ、固体は変位型分極のみを受けることが知られている。Bersuker は、ABO ₃型ペロブスカイトでは、双極子の歪みは PJTE によるものであることを示した。^{[38] [36] [39] [40]} JTE および PJTE の他のケースと同様に、^[35]金属 B 中心の断熱ポテンシャルエネルギー面には、立方体の 8 つの対角線に沿って 8 つの等価な井戸があり、これは、PJTE 誘起双極子モーメントの 8 つの対称等価位置と、それらの間に小さな障壁があることを意味します。その結果、これらの双極子は外部摂動を受けて回転し、配向分極を実現します。^{[39] [40]} 1 世紀以上前にP. Debyeによって予測されたように、固有双極子を持つ固体は、配向分極を持つ極性液体のように動作します。しかし、このような固体の分極率の増大は、ベルスケの研究^{[35] [38] [39] [40]まで十分に理解されていませんでした（ [25] [36]}も参照）。ベルスケが示したように、実験的に観察された巨大なフレキソ電気、誘電率、および電気収縮は、PJTE誘起配向分極の結果です。^{[25] [36] [39] [40]}

PJTE が構造不安定性の唯一の原因であることから、ベルスケールはこの考えを非縮退状態のいくつかの分子の平面構成に適用した。ベルスケールは、平面 2 次元システムのパッカリング (またはバックリング) が PJTE に起因することを初めて実証した。^{[19] [20] [21]}したがって、ベルスケールに倣って、それらの平面性は PJTE パラメータをターゲットにした外部の影響によって駆動される可能性がある。^[41]最初の例として、彼はヘモグロビンの酸素化を提案した。鉄原子の面外変位は PJTE によるものであることが示された。同時に、酸素原子の配位は PJTE 不安定性の条件に違反し、平面構成を復元する。^[42]より一般的な設定では、このような操作は、2 次元分子システムのエレクトロニクスへの応用により、最近さらに重要になっている。ベルスケールによると、平面性は、ターゲットを絞った酸化還元摂動、他の原子群との配位、および化学置換によって操作できる。^[41]酸化還元によって結晶格子の局所JTE中心に影響を及ぼす同様の変化も実現した。^[43]

ベルスカーの貢献が顕著な理論化学、化学物理学、量子化学の分野は他にも数多くある。ベルスカーは数々の独創的な論文で、酸化還元特性、電子配座効果、^[44]化学反応性、触媒作用[ ⁴⁵ ] における振電機構の理論モデルを紹介し、発展させた。^[46]彼は混合原子価化合物の特性における JTE と PJTE の役割を明らかにしたことで知られている。^[47]さらに、彼は「可塑性効果」における配位共有 結合と JTEの効果を発見した。 ^[48]また、ベルスカーは、 QM 部分と MM 部分の間で電荷移動がある場合の大規模有機金属系の電子構造計算の量子力学/分子力学法を考案した。 ^[49]ベルスケールの名は、相対論的電子構造計算への半経験的アプローチ^{[50] [51]と、}メスバウアースペクトルから分子軌道パラメータを推定する方法^{[52] [53]}に関連付けられています。別の一連の出版物では、電子コンフォメーション法を作成し、コンピューター支援薬物設計と毒物学に適用しました^{[54] [55] [56]この方法論では、ムスクの}香りの源を含む、匂いの活性の化学的起源も明らかにされました[ 57 ^]

アイザック・B・バーサーカーは1962年に最初の著書を出版して以来、15冊の本と400本以上の学術論文を執筆している。^{[14] [58] [59] [60] [61] 1984年、 [62]} 1989年、^[20] 2006年、^[19]に出版されたJTEとPJTEに関する著書 が最も影響力があった。^{[63] [64] [6] [65] [66]} Google Scholarによると、^[14]これら3つのモノグラフは累計3000回以上引用されている。

• Bersuker IB および Ablov AV、(1962)複合化合物の化学結合、[ロシア語]、AN MoldavSSR、キシナウ、208 ページ、ASIN: B072L33R79
• Bersuker IB (1971) 『配位化合物の構造と性質』[ロシア語]、Khimia、レニングラード、ASIN: B0725HWXD4
• Bersuker IB、(1984)「現代化学におけるヤーン・テラー効果と振動相互作用」、Plenum、ニューヨーク、320 ページ、ISBN  978-1-4612-9654-6
• Bersuker IB および Polinger VZ (1989)、「分子と結晶における振動相互作用」、Springer-Verlag、ベルリン-ハイデルベルク-ニューヨーク、ISBN 978-3-642-83481-3
• Bersuker IB (2006)、「ヤーン・テラー効果」、ケンブリッジ大学出版局、ケンブリッジ（英国）、2006年、ISBN 978-0-521-82212-1
• Bersuker IB (2010)。遷移金属化合物の電子構造と特性：理論入門（第2版）、Wiley、ホーボーケン、ニュージャージー、759ページ、ISBN 978-0470180235

• モルダビアSSR科学技術国家賞（1979年）
• 名誉勲章（モルドバ）（2004）
• 科学功績勲章 I 級 (モルドバ) (2021)

アイザック・B・ベルスカーは1951年に化学者のリリヤ・ベルスカー（ロシア語：Ли́лия Бори́совна Берсýкер、1930年 - 2003年）と結婚した。彼には理論物理学者の息子ゲンナディ・B・ベルスカー^[67]（1953年生まれ）と分子生物学者の孫が2人いる。ユージン・G・ベルスカー（1979年生まれ）とキリル・G・ベルスカー^[68]（1985年生まれ）である。

• ヤーン・テラー効果
• 擬似ヤーン・テラー効果
• 振動カップリング
• 断熱定理
• ボルン・オッペンハイマー近似
• 対称性の破れ
• 配位複合体
• 強誘電性
• ペロブスカイト

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