James B. Anderson

För andra personer med samma namn, se James Anderson (disambiguation) .

James B. Anderson
Född	16 november 1935 Cleveland, Ohio
dog	14 januari 2021 (85 år) State College, Pennsylvania
Ockupation	Kemist och fysiker
Nationalitet	amerikansk
Webbplats
www .personal .psu .edu /jba /

James Bernhard Anderson (16 november 1935 – 14 januari 2021) var en amerikansk kemist och fysiker. Från 1995 till 2014 var han Evan Pugh professor i kemi och fysik vid Pennsylvania State University . Han specialiserade sig på kvantkemi med Monte Carlo-metoder , molekylär dynamik för reaktiva kollisioner, kinetik och mekanismer för gasfasreaktioner och teori om sällsynta händelser.

Liv

James Anderson föddes 1935 i Cleveland, Ohio, av amerikanskfödda föräldrar av svensk härkomst, Bertil och Lorraine Anderson. Han växte upp i Morgantown, West Virginia och tillbringade sin barndoms somrar på ön Put-in-Bay, Ohio .

Anderson tog en BS i kemiteknik från Pennsylvania State University , en MS från University of Illinois och en MA och Ph.D. från Princeton University .

Anderson gifte sig med sin fru Nancy Anderson (född Trotter) 1958. De har tre barn och sex barnbarn.

Han dog den 14 januari 2021 i State College, Pennsylvania .

Karriär

Anderson började sin professionella karriär som ingenjör inom petrokemisk forskning och utveckling hos Shell Chemical Company från 1958–60 i Deer Park, Texas . Han började sin akademiska karriär som professor i kemiteknik vid Princeton University 1964 och fortsatte som professor i teknik vid Yale University 1968 innan han flyttade till Pennsylvania State University 1974. Från 1995 till sin pensionering 2014 var han Evan Pugh Professor i kemi och fysik vid Pennsylvania State University. Anderson tjänstgjorde också som gästprofessor vid Cambridge University , University of Milano , University of Kaiserslautern , University of Göttingen , Free University of Berlin och RWTH Aachen University .

Forskning

Anderson gjorde viktiga bidrag inom flera områden av kemi och fysik . De huvudsakliga påverkansområden är: reaktionskinetik och molekylär dynamik , metoden med "sällsynta händelser" för kemiska reaktioner, Quantum Monte Carlo (QMC) metoder, Monte Carlo simulering av strålningsprocesser och direkt Monte Carlo simulering av reaktionssystem.

molekylära strålar från munstyckskällor (supersoniska strålar) och fria jetbränslen och skummare för att generera sådana strålar. Denna forskning bidrog till framgång med att generera molekylära strålar med hög energi och smala hastighetsfördelningar.

Andersons experiment med överljudsstrålar för reaktionen HI + HI → H ₂ + I ₂ ledde honom till tidiga studier med klassiska banmetoder. Han utförde de första beräkningarna av FHH-systemet med en studie av energikraven för reaktionen H + HF → H ₂ + F och följde detta arbete med beräkningar för F + H ₂ → HF + H, en reaktion som är grundläggande för förståelsen av molekylär dynamik .

Banberäkningar för HI + HI-reaktionen, en sällsynt händelse, ledde till hans arbete med att förutsäga sällsynta händelser i molekylär dynamik genom att ta prover på banor som korsar en yta i fasrymden. Ursprungligen kallad "variationsteori om reaktionshastighet" av James C. Keck (1960), har den sedan 1973 ofta kallats "den reaktiva flödesmetoden". Anderson utökade Kecks ursprungliga metod och försvarade den mot ett antal kritiker. De tidigaste tillämpningarna var tre- och fyrakroppsreaktioner, men det har utvidgats till reaktioner i lösning , till kondenserad materia , till proteinveckning och nu senast till enzymkatalyserade reaktioner .

Anderson banade väg för utvecklingen av kvant Monte Carlo- metoden (QMC) för att simulera Schrödinger-ekvationen . Hans artiklar 1975–76 var de första som beskrev tillämpningar av random walk -metoder på polyatomiska system och många-elektronsystem. Idag är QMC-metoder ofta de bästa metoderna för hög noggrannhet för en rad system: små och stora molekyler , molekyler i lösning , elektrongas , kluster , fasta material, vibrerande molekyler och många andra.

Anderson lyckades föra kraften hos moderna datorer till direkt simulering av reagerande system. Hans utvidgning av en tidigare metod för försåld gasdynamik av Graeme Bird (1963) eliminerar användningen av differentialekvationer och behandlar reaktionskinetik på en probabilistisk basis kollision-för-kollision. Det är den valda metoden för många lågdensitetssystem med kopplad relaxation och reaktion och med icke-jämviktsfördelningar. Det har tillämpats på den fullständiga simuleringen av detonationer såväl som på förutsägelsen av ultrasnabba detonationer.

Pris och ära

• Bausch & Lomb Award
• Evan Pugh-medalj (silver), Pennsylvania State University
• Evan Pugh-medalj (guld), Pennsylvania State University
• National Science Foundation Graduate Fellowship
• Fellow i American Physical Society (1988)
• Fellow i American Association for the Advancement of Science
• Faculty Scholar Medal, Pennsylvania State University
• Senior Research Award, Alexander von Humboldt Foundation , Bonn, Tyskland

Utvalda publikationer

Se The Anderson Group Archived 2018-09-27 på Wayback Machine- webbsidan för en fullständig lista över publikationer.

Molekylära strålar och fria strålar (Supersoniska strålar)

• Anderson, JB; Fenn, JB (1965). "Hastighetsfördelningar i molekylstrålar från munstyckskällor". Phys. Vätskor . 8 (5): 780–787. Bibcode : 1965PhFl....8..780A . doi : 10.1063/1.1761320 .
•    Abuaf, N.; Anderson, JB; Andres, RP; Fenn, JB; Marsden, DGH (1967). "Molekylära strålar med energier över en elektronvolt". Vetenskap . 155 (3765): 997–999. Bibcode : 1967Sci...155..997A . doi : 10.1126/science.155.3765.997 . PMID 17830486 . S2CID 32104868 .
•    Anderson, JB; Davidovits, P. (1975). "Isotopseparation i en seedad stråle". Vetenskap . 187 (4177): 642–644. Bibcode : 1975Sci...187..642A . doi : 10.1126/science.187.4177.642 . PMID 17810060 . S2CID 28655608 .

Klassiska banberäkningar

• Anderson, JB (1970). "Energikrav för kemisk reaktion: H + HF → H ₂ + F". J. Chem. Phys . 52 (7): 3849–50. Bibcode : 1970JChPh..52.3849A . doi : 10.1063/1.1673576 .
• Jaffe, RL; Anderson, JB (1971). "Klassisk banaanalys av reaktionen F + H2 _→ HF + H". J. Chem. Phys . 54 (5): 2224–2236. Bibcode : 1971JChPh..54.2224J . doi : 10.1063/1.1675156 .

Rare Event Theory (kombinerad fas-rumsbana metod)

• Anderson, JB (1973). "Statistiska teorier om kemiska reaktioner. Fördelningar i övergångsregionen". J. Chem. Phys . 58 (10): 4684. Bibcode : 1973JChPh..58.4684A . doi : 10.1063/1.1679032 .
• Jaffe, RL; Henry, JM; Anderson, JB (1973). "Variationsteori för reaktionshastigheter: Tillämpning på F + H ₂ ⇔ HF + H". J. Chem. Phys . 59 : 1128. doi : 10.1063/1.1680158 .
• Anderson, JB (1975). "Ett test av giltigheten av den kombinerade fas-rum/bana-metoden". J. Chem. Phys . 62 (6): 2446. Bibcode : 1975JChPh..62.2446A . doi : 10.1063/1.430721 .
• Jaffe, RL; Henry, JM; Anderson, JB (1976). "Molekylär dynamik för vätejodid- och väte-jodutbytesreaktionerna". J. Am. Chem. Soc . 98 (5): 1140–1155. doi : 10.1021/ja00421a016 .
• Anderson, JB (1995). "Förutsäga sällsynta händelser i molekylär dynamik". Framsteg inom kemisk fysik . 91 :381.

Quantum Monte Carlo

• Anderson, JB (1975). "A Random-Walk-simulering av Schrödinger-ekvationen: H ₃ ⁺ ". J. Chem. Phys . 63 (4): 1499. Bibcode : 1975JChPh..63.1499A . doi : 10.1063/1.431514 .
• Anderson, JB (1976). "Quantum Chemistry by Random Walk: H ² P, H ₃ ⁺ D _3h ¹ A ₁ , H ₂ ³ Σ _u ⁺ , Be ¹ S". J. Chem. Phys . 65 (10): 4121–4127. Bibcode : 1976JChPh..65.4121A . doi : 10.1063/1.432868 .
• Anderson, JB (1979). "Quantum Chemistry by Random Walk: H ₄ Square". International Journal of Quantum Chemistry . 15 : 109–120. doi : 10.1002/qua.560150111 .
• Garmer, DR; Anderson, JB (1988). "Möjliga energier för reaktionen F + H ₂ → HF + H genom Random Walk-metoden". J. Chem. Phys . 89 (5): 3050. Bibcode : 1988JChPh..89.3050G . doi : 10.1063/1.454960 .
•    Diedrich, DL; Anderson, JB (1992). "En exakt Monte Carlo-beräkning av barriärhöjden för reaktionen H + H ₂ → H ₂ + H". Vetenskap . 258 (5083): 786–788. doi : 10.1126/science.258.5083.786 . PMID 17777031 . S2CID 31105184 .
• Sokolova, S.; Lüechow, A.; Anderson, JB (2000). "Energetics of Carbon Clusters C ₂₀ from All-Electron Quantum Monte Carlo Calculations". Chem. Phys. Lett . 323 (3–4): 229–233. Bibcode : 2000CPL...323..229S . doi : 10.1016/S0009-2614(00)00554-6 .
•   JB Anderson, (bok) Quantum Monte Carlo: Origins, Development, Applications , Oxford University Press, 2007. ISBN 0195310101 .

Simulering av strålningsprocesser

•   Anderson, JB; Maya, J.; Grossman, MW; Lagushenko, R.; Waymouth, JF (1985). "Monte Carlo behandling av resonansstrålning fängelse i lysrör". Phys. Rev. A. 31 (5): 2968–2975. Bibcode : 1985PhRvA..31.2968A . doi : 10.1103/PhysRevA.31.2968 . PMID 9895851 .

Direkt simulering av kemiska reaktioner

• Anderson, JB; Long, LN (2003). "Direkt Monte Carlo-simulering av kemiska reaktionssystem: Förutsägelse av ultrasnabba detonationer". J. Chem. Phys . 118 (7): 3102–3110. Bibcode : 2003JChPh.118.3102A . doi : 10.1063/1.1537242 .

Simuleringar av enzymkatalyserade reaktioner

•   Anderson, JB; Anderson, LE; Kussmann, J. (2010). "Monte Carlo-simuleringar av enkel- och flerstegsenzymkatalyserade reaktionssekvenser: effekter av diffusion, cellstorlek, enzymfluktuationer, samlokalisering och segregation". Journal of Chemical Physics . 133 (3): 034104. Bibcode : 2010JChPh.133c4104A . doi : 10.1063/1.3459111 . PMID 20649305 .
• Nangia, S.; Andersson, JB (2011). "Temperatureffekter på enzymkatalyserade reaktioner inom en cell: Monte Carlo-simuleringar för kopplad reaktion och diffusion". Bokstäver i kemisk fysik . 556 : 372-375. doi : 10.1016/j.cplett.2012.11.079 .