Теодор Сведберг

Биография

Родился неподалеку от Евле (Швеция), единственный ребенок Элиаса Сведберга, управляющего чугунолитейным заводом, и Аугусты Алстермарк. Отец часто совершал с мальчиком длительные загородные прогулки и позволял ему ставить опыты в заводской лаборатории. Учась в Каролинской школе в Эребру, Сведберг увлекся физикой, химией и биологией. Хотя его больше интересовала ботаника, он решил стать химиком, чтобы глубже «заглянуть» в биологические процессы.

В январе 1904 поступил в Уппсальский университет, а в сентябре 1905 получил степень бакалавра. В том же году была опубликована его первая статья. Сведберг продолжал заниматься в Уппсальском университете, и в 1907 ему была присуждена докторская степень за диссертацию о коллоидных системах, в которой он описал новый способ применения колебательных электрических разрядов между расположенными в жидкости металлическими электродами для получения коллоидных растворов металлов. Он экспериментально подтвердил (1907) теорию броуновского движения Эйнштейна и Смолуховского, доказал существование молекул (1907) и внес вклад в современные представления об атомно-молекулярном строении вещества.

В 1912 Сведберг стал первым преподавателем физической химии в Упсальском университете и оставался на этой работе в течение 36 лет. Он приобрел известность благодаря исследованиям физических свойств коллоидных систем.

Размер крупных коллоидных частиц можно было установить путем измерения скорости их выпадения в осадок, как показал Жан Батист Перрен (Нобелевская премия по физике, 1926), однако большинство коллоидных частиц осаждается медленно, и этот способ представлялся непрактичным. Возникла необходимость в ускорении процесса, а, следовательно, в разработке более совершенного метода, что и привело к созданию ультрацентрифуги.

Сведберг полагал, что осаждение коллоидных частиц можно ускорить в условиях более сильного гравитационного поля, создаваемого скоростной центрифугой. Во время восьмимесячной стажировки в Висконсинском университете в 1923 он приступил к созданию оптической центрифуги, в которой осаждение частиц фиксировалось посредством фотографирования. Так как частицы перемещались, не только осаждаясь, но и под действием конвекционных токов, Сведбергу не удалось установить их размеры. Так как высокая удельная теплопроводность водорода могла бы устранить перепады температур, а, следовательно, и конвекционные токи, он, сконструировав клинообразную кювету и вращая ее в атмосфере водорода, вместе со своим коллегой Г.Ринде добился осаждения без конвекции (1924).

Спустя год Сведберг обнаружил, что белки можно также заставить выпадать в осадок из раствора. Он показал, что все молекулы данного белка монодисперсны, в отличие от полидисперсных частиц коллоидных неорганических систем. Более того, по скорости осаждения белка можно также сделать вывод о размере молекулы.

В 1926 Сведбергу была присуждена Нобелевская премия «за работы в области дисперсных систем».

В новой лаборатории физической химии, специально построенной для Сведберга шведским правительством после присуждения ему Нобелевской премии, он провел еще 15 лет, совершенствуя конструкцию центрифуги. В январе 1926 испытал ее новую модель с масляными роторами и добился 40 100 оборотов в минуту. Пять лет спустя он создал новую модель, где число оборотов в минуту достигло уже 56 000. Длинная серия усовершенствований в конструкции ротора привела к тому, что в 1936 центрифуга могла совершать 120 000 оборотов в минуту. При такой скорости на осаждающуюся систему действовала сила в 525 000 F (где F – сила тяжести).

Следующим этапом исследования стал анализ седиментационных характеристик 100 белков (в том числе гемоглобина и гемоцианина), участвующих в дыхательных процессах многих животных. Было доказано, что молекулы всех этих белков сферичны, монодисперсны и обладают большой молекулярной массой. Распространив исследования с помощью ультрацентрифуги на другие биополимеры, Сведберг обнаружил, что такие углеводы, как целлюлоза и крахмал, образуют длинные и тонкие полидисперсные молекулы.

Благодаря открытиям Сведберга ультрацентрифуга на десятилетия стала главным инструментом биохимических аналитических исследований, а скорость выпадения биополимеров в осадок измеряется в единицах, названных «сведберг».

Исследования Сведберга, наряду с работами А.Тиселиуса (Нобелевская премия, 1948) по электрофорезу, стали инструментом установления уникальности молекул белков по величине и структуре, а это стало предпосылкой для определения Сенгером (Нобелевская премия 1958 и 1980) их аминокислотных последовательностей и для кристаллографических работ Кендрю и Перуца (Нобелевская премия по химии, 1962).

Сведберг интересовался и явлением радиоактивности. Его совместная работа с Даниелем Стрёмгольмом (1871–1961) показала, что некоторые радиоактивные элементы химически неотличимы друг от друга и занимают одно и то же место в Периодической таблице. Это открытие предвосхитило исследование изотопов Ф.Содди (Нобелевская премия по химии, 1921). В конце 1920-х Сведберг изучал действие альфа-частиц, испускаемых радиоактивными веществами, на растворы белков. После открытия в 1932 Джеймсом Чедвиком (1891–1974) нейтрона, Сведберг сконструировал небольшой генератор нейтронов для изучения облучения нейтронами и получения радиоактивных изотопов в качестве химических и биологических индикаторов.

В 1949 Сведберг вышел в отставку, однако специальным постановлением ему было разрешено сохранить за собой пост директора Института ядерной химии Густава Вернера, незадолго до этого созданного при Уппсальском университете, где, главным образом, благодаря его усилиям был установлен синхроциклотрон.

Сведберг внес большой вклад в укрепление связи между академической наукой и практическим применением научных достижений. Во вторую мировую войну добился развертывания в Швеции производства синтетического каучука.

Считая науку интернациональной, он приглашал на работу в Уппсальский университет иностранных ученых.

Это был человек живого ума и разнообразных интересов. Прекрасный фотограф-любитель, он серьезно изучал процесс фотографирования. 1920-е, применяя различную длину волны при фотографировании «Codex Argenteus», (готская Библия, 500 н.э.), он обнаружил, что ультрафиолетовые лучи делают видимым тот плохо различимый состав, которым она написана.

Интересовался ботаникой и был обладателем одной из лучших в Швеции ботанических коллекций.

Работы: Вырождение энергии. М. – Л., 1927; Образование коллоидов / Пер. с англ. Л., 1927; Коллоидная химия 2-е изд. / Пер. с англ. М., 1930; The Ultracentrifuge. Oxford, 1940 (with K.O.Pedersen).