结晶界

鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich Vainshtein)(1921-1996)

《水晶学报》。(1997). 53, 531-534.

【B.K.Vainshtein】

鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich Vainshtein)
1921-1996

著名晶体学家鲍里斯·康斯坦丁诺维奇·万希廷教授于1996年10月28日突然去世。三个月前,他以俄罗斯科学院晶体学研究所蛋白质晶体学实验室主任兼该研究所所长的身份庆祝了自己的75岁生日,充满了活力和创造性的计划。

他的科学工作致力于电子衍射和X射线结构分析、电子显微镜以及物质晶体结构的理论和技术。他们涵盖了晶体的对称性、性质和生长等一系列问题。B.K.Vainshtein和他的学生对许多无机、有机和生物化合物进行了结构测定。广泛的科学兴趣,理论物理学家、实验者和工程师的天赋,能够深刻分析、清晰地制定和解决固体物理、结构化学和分子生物学许多分支的复杂科学问题,理解结晶学和晶体物理学的技术和应用问题的能力,组织人们的杰出技能——所有这些特征都是鲍里斯·坎斯·凡希廷科学创造活动的组成部分。

1921年7月10日,Boris K.Vainshtein出生于莫斯科,在那里生活了一辈子。他住在莫斯科古老的中心街道之一的阿尔巴特街上,并在那里上学。老莫斯科的这个角落、居民和学校为他的文化观点增添了独特的色彩,阿尔巴特永远是他最喜欢的休闲和散步场所。鲍里斯·文什滕(Boris Vainshtein)在他上学的早期就展示了他的天赋和能力——他是一个热切、聪明的学生,对数学、物理、文学和历史感兴趣;他画画很多,喜欢下棋,写诗。

他做得很快,很自然,很容易。这种独特的轻松和清晰,能够对科学和生活中的许多复杂情况做出最自然的反应,能够解决复杂的任务和问题,这是鲍里斯·康斯坦丁诺维奇作为一个男人和科学家的一个显著特征。

Boris Vainshtein毕业于莫斯科大学物理系(1945年)和钢铁学院(1947年)两所莫斯科高等教育机构。后来,工程背景对他的物理和晶体学研究有很大帮助。

从1945年到他生命的最后一天,鲍里斯·文什滕一直在俄罗斯科学院晶体学研究所工作,在那里他度过了他科学生涯的所有阶段:电子衍射实验室的研究生(1945-1948),同一实验室的科学家(1948-1958),蛋白质结构实验室创始人和负责人(1959-1996),研究所所长(1962-1996)。

他所有的科学创作活动都与晶体学研究所密切相关,他为该研究所奉献了50多年的生命。这种专注也是他的个性和正直的一个显著特征。他不止一次拒绝了邀请他担任莫斯科大学主席的诱人且奉承的提议。正如他经常评论的那样,这会分散他在研究所的工作。记住鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)和他的创造性工作,在某种程度上意味着描述结晶学研究所(Institute of Crystallography)的生活。

1945年,鲍里斯·瓦因施泰因开始在该研究所工作时,该研究所包含了一个由其创始人a.V.舒布尼科夫教授领导的小型科学团队。当时,著名科学家N.V.贝洛夫教授、Z.G.平斯克教授、G.G.莱姆林教授、M.V.克拉森-内克柳多娃教授和N.E.维德涅娃教授都在那里。这些人创造了一个养育环境,让年轻的鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)的科学风格得以成长。反过来,鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)全额偿还了他对该研究所的“债务”:近几十年来,晶体学研究所一直是俄罗斯科学院的领先研究所,这是他多年创造性和组织性努力的结果。在前苏联,现在在俄罗斯,担任该研究所所长比在西方担任类似职位要困难得多,也更复杂得多`俄罗斯著名诗人叶夫根尼·叶夫图申科写道:“俄罗斯的诗人不仅仅是诗人。”。这句话可以用科学来解释,即一个科学机构的主管不仅仅是一个主管。鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)在苏联极权制度的条件下,设法聚集了大批聪明、杰出和活跃的研究人员,并为他们的创造性工作提供了最有利的条件。

首先,鲍里斯·文希廷的科学注意力被吸引到了电子衍射上。他把这种兴趣一直保留到最后几天。1996年6月,他在瑞典科学会议上的最后一次演讲是关于有机薄膜(Langmuir-Blodgett薄膜)的电子衍射。早在20世纪40年代,他就成功地揭示了这项技术在测定物质晶体结构和以当前形式创造结构电子衍射方面的非同寻常的机会。1948年,他首次使用了晶体晶格电势的傅里叶合成。1953年,他发表了一篇论文,这篇论文后来成为一部经典著作,他计算了原子的弹性电子衍射振幅。后来,他与J.A.Ibers共同创建了这样的振幅表。正如N.V.Belov教授所写,“关于晶体电子衍射,之前只是简单物质的高对称性图片的演示,B.K.Vainshtein使电子衍射成为一门精确的科学,是解决复杂物体的有力工具”。他在一本专著中概括了他的研究成果结构电子衍射(1956),1964年以英文出版。这本书至今仍是许多国家大多数电子衍射专家的标准参考资料。

同样在这个时候,也就是20世纪50年代初,鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)转向解决结构分析的一般问题,而不管初级辐射的性质如何。在相当长的一段时间里,这个方向成为了他的主导方向。鲍里斯·康斯坦丁诺维奇当时的理论作品风格以及他后来的作品风格都是不同寻常的。在简短的介绍中,他将从一开始就用清晰的物理表示和数学公式描述问题的实质,然后立即向读者介绍问题的公式并提出解决方案。在那些遥远的时代,鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)提出了一种简单的(不同于威尔逊(Wilson))技术,即“根据强度保持定律归一化电子密度”,并导出了衍射峰高的计算公式和单位胞内原子坐标测定的准确性。

渐渐地,由他的学生和同事组成的小组,包括晶体学研究所和“邻近”物理、化学和地质研究所的学生和同事,开始集中精力研究鲍里斯·康斯坦丁诺维奇。正如他们现在所说,这使得“非正式”小组能够使用电子衍射(后来的X射线和中子衍射)结构分析作为分析物质晶体结构的新方法。它们用于水合氯化钡、过渡金属、二酮哌嗪、,n个-石蜡、硫脲、聚合物、液晶和合成多肽。

在20世纪50年代末和60年代初,鲍里斯·文希廷特别关注聚合物、液晶和其他无序体系的结构研究。1963年,他出版了他的专著链状分子的X射线衍射在许多国家聚合物结构研究的发展中发挥了重要作用。这本书不仅报道了作者获得的原始结果,而且最重要的是,对整个问题进行了清晰、深刻和全面的分析。在这本书出现之前,文献中只有链分子短波衍射理论的各种特定(有时相当复杂)问题的解决方案,有时有模糊的限制和余量,通过不同的技术获得。在这本专著中,正如蛋白质晶体学的经典著作马克斯·佩鲁茨(Max Perutz)1966年在该书英文版导言中所写的那样,作者“与但丁(Dante)类似,从一个完全结晶的性格的天堂,经过各种无序的炼狱,到一个完全理想混沌的深处”。

20世纪50年代,苏联科学家第一次出国访问成为可能,鲍里斯·文什滕开始与西方晶体学家积极互动。他的注意力集中在利用X射线分析技术测定蛋白质结构的研究上。当时,还没有对蛋白质分子的空间结构进行单一的测定,尽管这样的工作是由J.D.Bernall和W.L.Bragg于20世纪30年代末在英国发起的,并在M.Perutz和J.Kendrew领导的小组中成功完成。显然,年轻的鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)对蛋白质结晶学的兴趣在很大程度上是受到英国结晶学学派的影响。

1959年,在A.V.Shubnikov的支持下,Boris Vainshtein在晶体学研究所成立了蛋白质结构实验室。这是一个勇敢的决定。当时,莫斯科没有解决这项任务的坚实基础,没有足够数量的结晶或结晶蛋白质用于研究,没有用于如此大单位细胞的X射线衍射仪,没有计算机或软件(也没有维护),而且,没有研究人员至少为完成解决蛋白质结构的所有复杂阶段做好了部分准备。只有Boris Vainstein自己才能回答他为什么要冒险建立这样一个实验室的问题。也许答案在于他的科学风格和个性的个性特征。对他来说,无论是在解决科学或工程问题,还是在处理组织或日常生活情况时,当他面对未知时,都没有心理障碍。他很自然地会处理和解决理论和数学任务,亲自进行实验研究,主要是电子衍射研究,为实验室设计和绘制电子记录仪的一般示意图,该记录仪很快就在车间制造出来,以及其他许多事情。

1959年,由于几乎什么都没有,没有设备,没有研究人员,没有空间,他解决了蛋白质结构的问题,而这些问题在原则上似乎很难解决。与从事蛋白质结构研究的西方研究人员相比,他不仅限于蛋白质单晶的X射线结构分析,还决定使用电子衍射和小角度X射线散射来研究溶液中生物聚合物的结构。在这里,他的天赋的一个显著特征非常有用。水晶学家和其他自然主义者可以分为两类。对于第一组人来说,有条理的方面是最重要的——寻找研究对象的新技术。第二组是研究物体结构的具体规律和穿透深度。换句话说,问题是如何学习或学习什么。鲍里斯·文希廷使用了两种方法,第一种方法占主导地位。

由B.K.Vainshtein领导的小组研究的第一个蛋白质对象是豆类血红蛋白,这是一种来自黄色羽扇豆的豆类蛋白质,分子量为17000Da。直到1974年,该分子的结构才以5埃的分辨率成功求解。这一成就(与剑桥大学的工作相比,当时似乎相当温和)是俄罗斯蛋白质结晶学成功发展的开端。随后,以2埃的更高分辨率求解了蛋白质的详细结构,计算了所有1200个非氢原子的坐标,发现了蛋白质与各种配体的络合物,以及由于氧原子的附着导致蛋白质分子的结构变化。这些结果使得对天冬氨酸转氨酶、无机焦磷酸酶、过氧化氢酶和铜蓝蛋白等大分子结构的研究成为可能。B.K.Vainshtein和他的同事确定了30个蛋白质分子及其40多个修饰物的结构。在20世纪80年代和90年代,Vainshtein教授的实验室以3.5埃的分辨率研究了卡尔顿病毒的结构。

在担任蛋白质晶体学研究的领导者的同时,B.K.Vainshtein教授积极从事结构分析的理论家工作,主要从事电子显微图像分析理论。在这里,他获得了最重要的结果。他发现了一种通过投影重建物体三维结构的代数方法(a.Klug和D.De Rosier为此使用了傅里叶技术),即:,通过投影函数求和来确定物体的形状(后来鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)发现,使用德国数学家Radon于1916年导出的数学运算符可以改进这一技术)。利用这项技术,解决了许多细菌病毒和大蛋白的结构问题。

1962年,B.K.Vainshtein成为晶体学研究所所长;他提出了创建描述晶体结构、生长和特性的科学的战略目标,这门科学将这些方向结合起来,并从晶体的真实和理想结构出发,开发预测晶体生长特性和控制晶体生长的技术。正是在这种晶体研究的各种方法的紧密结合中,B.K.Vainshtein看到了现代和未来晶体学的发展道路。

Boris K.Vainshtein教授是一位杰出的组织者,这体现在他作为研究所所长的地位上。他支持传统的晶体学方向和新的方向,根据现代晶体学的新方向,包括理论和应用,创建了大量新的实验室。其中包括液晶实验室、电子显微镜实验室、小角度散射实验室、激光晶体实验室、X射线光学实验室、同步辐射实验室、高温结晶实验室多年来,结晶学作为一门科学受到鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)的监督,首先是在苏联,然后是在俄罗斯。

自1961年以来,他一直是该杂志编辑委员会的成员克里斯托洛格拉菲亚; 自1982年起,他担任总编辑。多年来,他一直担任俄罗斯科学院晶体物理科学委员会主席,1984年起担任俄罗斯晶体学国家委员会主席。他曾担任普通物理和天文学系(1990-1996年)秘书长院士副主席,负责监督俄罗斯固态物理的研究。自1957年起,B.K.Vainshtein积极参加了国际结晶学联合会的所有大会,1966年在莫斯科举行的第七届国际结晶术大会组委会主席,1969-1975年担任国际晶体学联合会执行委员会成员和副主席(1975-1978年)。他受到全世界晶体学家的高度尊重。

1990年,他被授予埃瓦尔德奖章和奖项,这是IUCr的最高奖项。从Boris Vainstein的作品简介中可以看出,他在短波衍射物质结构分析领域堪称百科全书式的科学家。他对结构技术的理论和实践的各个方面都做出了巨大贡献,从散射理论到设备的设计和制造。

Boris Vainshtein在过去50年中在晶体学中的活动层次结构如下:

  • 科学家在利用短波衍射技术进行物质结构分析领域的个人创造性活动;
  • 指导一群研究人员测定蛋白质晶体结构(实验室);
  • 领导晶体结构、合成和物理特性研究(研究所);
  • 系统领导结晶学研究(俄罗斯科学院晶体物理科学委员会主席);
  • 结晶学整合作为世界自然科学科学进步的一部分:撰写专著、评论、流行科学文章。

随着时间的推移,第一个项目(可能是最重要的项目)的份额在减少,而其他项目的份额在增加。但第一部分总是充满创意和激情`俄罗斯作家列昂诺夫(Leonov)写道:“每个年龄段都有葡萄酒,葡萄酒不应混合。”。Boris Vainshtein 50年的创造性活动是这一规则应用于结晶学的鲜明证明。

鲍里斯·康斯坦丁诺维奇(Boris Konstantinovich)作为一个个人,不仅在工作上,还是一个高度和谐的人。他的家人、妻子尼娜(Nina)、女儿奥尔加(Olga)和儿子萨沙(Sasha)对他来说都很重要。家庭、孩子的养育和与家人的休闲在他的科学创造性活动中占有同等重要的地位。幸福的一个定义对他来说是完美的:幸福是当你早上想去上班,晚上想回家的时候。

鲍里斯·文什滕的去世对他的家人、朋友和同事来说是一个沉重的损失。鲍里斯·K·万希廷的名字将永远留在俄罗斯和世界结晶学史上。

V.I.西蒙诺夫
洛杉矶费金