아그네스 포켈스

Agnes Pockels
아그네스 포켈스
Agnes Pockels.jpg
태어난(1862-02-14)1862년 2월 14일
이탈리아 베니스
죽은1935년 11월 21일 (1935-11-21) (73세)
독일 브런즈윅
국적독일어
로 알려져 있다.표면과학의 선구자
수상로라 레너드상
과학 경력
필드화학/물리학
영향프리드리히 칼 알윈 포켈스
존 윌리엄 스트럿 (레일리 경)

아그네스 루이즈 빌헬마인 포켈스(Agnes Luise Wilhelmine Pockels, 1862년 2월 14일 ~ 1935년 11월 21일)는 독일의 화학자로, 액체 및 고체 표면과 인터페이스의 성질을 기술하는 표면과학이라고 알려진 현대적 규율을 확립하는 데 기초적인 연구가 있었다.[1]

Pockels는 설거지를 하면서 자신의 집에서 비누와 비눗물을 관찰함으로써 표면과학에 대한 근본적인 연구에 관심을 갖게 되었다. 그녀는 공기 유동체 인터페이스에서 비누와 계면활성제 같은 분자의 행동을 연구하기 위해 표면막 균형 기술을 고안했다. 이러한 연구를 통해 포켈스는 단분자 필름에서 단일 분자가 점유할 수 있는 최소 면적인 "포켓플 포인트"를 정의했다.[2]

그녀가 독학했기 때문에, 포켈스는 자동 학습자였다. 그녀는 유급 전문 과학자가 아니었고 제도적 제휴가 없었으며 시민 과학자의 예도 그렇다.[3]

조기생활과 교육

Pockels는 1862년 이탈리아 베니스에서 태어났다. 당시 베니스는 오스트리아의 통치하에 있었고, 포켈스의 아버지는 오스트리아 군대에서 복무했다. 그가 병에 걸리자, 1871년 그 가족은 초기 독일 제국의 일부였던 브런즈윅으로 이주했다.[1] 그곳에서 포켈스는 시립여자고등학교에 다녔다.[4] 아그네스는 어렸을 때 화학에 관심이 있었다. 그러나, 여성들은 공부하기 위해 대학에 들어가는 것이 허용되지 않았다. 포켈스는 "나는 자연과학, 특히 물리학에 관심이 많았으며, 공부를 하고 싶었을 것"이라고 말했다.(Agnes Pockels, 1932년 W. Ostwald의 자전적 노트에서 자일스가 번역한 것)[5][6]

어렸을 때, Pockels는 과학, 특히 물리학에 관심이 있었다. 그 당시 독일의 여성들은 대학에 접근할 수 없었다.[1] Pockels는 그녀의 부모님을 돌보면서 집에서 과학을 공부했다. 포켈스의 동생 프리드리히 칼 알윈 포켈스는 괴팅겐 대학에서 물리학을 공부하여 그곳에서 학위를 마쳤다. 프리드리히는 아그네스 포켈스와 함께 그녀가 집에서 공부하는 것을 돕기 위해 그 대학의 교과서를 공유했다. 그는 후에 아그네스 포켈스와 그녀의 학문을 공유하여 그녀의 학문을 발전시켰다.[7]

과학적 조사

초기 소견

랑무어-블로드겟 트루
Pockels의 미닫이 수조는 현대 랑무르-블로드게트 수조의 선구자였다.

그녀의 집안일, 특히 설거지를 하는 경험을 통해, 포켈스는 비누가 물에 미치는 영향과 불순물이 물과 비눗물에 미치는 영향에 더 일반적으로 관심을 갖게 되었다. 18세 때, 그녀는 아마추어 화학자로서 물과 불순물의 물리적 성질을 이해하기 위해 집에서 실험을 하기 시작했다.[2][8]

그녀의 관심의 결과, 20세가 되면, Pockels는 비눗물과 관련 물질의 표면적 특성에 대한 정량적 측정을 위한 미끄럼틀을 고안했다. 구체적으로, 이것은 금속과 직사각형의 형태로 만들어진 수조로 구성되었고, 길이가 약 70 센티미터(cm), 너비가 5 센티미터, 깊이가 2 센티미터였다. 수조에는 물이 차 있었다. 수조 폭에 걸쳐 약 1.5 cm의 금속 띠를 물 위에 올려 물 표면을 두 부분으로 나누도록 하였다. 수조 길이를 따라 자수가 있어 금속 스트립의 위치, 따라서 수조 두 부분의 표면적을 수조 길이를 따라 스트립이 이동될 때 결정할 수 있었다.[2][8]

포켈스는 수조 수조 수면 위에 단추와 같은 작은 원반(일반적으로 직경 6mm)을 올려놓음으로써 그녀의 기구를 더욱 발전시켰다. 그런 다음 그녀는 물에서 디스크를 들어올리는 데 필요한 힘(중량)을 결정하기 위해 체중계(일반적으로 약제수지의 균형)를 사용했다. 그녀는 디스크를 순수한 물에서 불순물이 함유된 물까지 들어올리는 데 필요한 힘을 비교함으로써 표면 장력을 직접 측정할 수 있는 방법을 고안했다. 이 기구를 통해 그녀는 단분자 필름의 표면력, 유화 및 용액의 표면장력, 불순물이 물의 물리적 특성에 미치는 영향, 계면활성도에 대한 이해를 얻을 수 있었다.[7][8]

Pockels의 슬라이딩 수조 디자인은 Ludwig Wilhelmy의 표면 장력 측정 방법의 선행 연구 결과에 기초하여 만들어졌다.[9] Pockels의 디자인은 이 방법을 개선한 후기 조사자들에게 영향을 주었고, 현대에는 콜로이드와 표면 과학에 광범위하게 사용되고 있는 현대 랑무아르-블로드게트 수조로 이어졌다.[8]

포켈스의 포인트 결정

Pockels는 물에 대한 소량의 불순물이 미치는 영향을 평가하기 위해 그녀의 미닫이 수조를 사용했다. 이러한 불순물들은 일반적으로 기름이나 비누와 같은 가정적인 물질이었다. 그녀는 그녀의 기구를 사용하여 표면에서 디스크를 제거하는 데 필요한 힘의 양으로 표면 장력을 측정했다. Pockels는 적은 양의 불순물이 순수한 물에 비해 물의 표면 장력에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견했다.[8]

계면활성제 분자(비누)를 수면에 표시하는 도식

특히 포켈스는 비눗물을 연구했다. 비누는 계면활성제의 예인데, 이것은 분자의 친수성 부분을 갖는 분자인 반면, 나머지는 친수성을 띤다. 이것들은 물에 용해되지 않고 수면에 서식하는 경향이 있다. 그녀의 미닫이 수조에 계면활성제를 소량 넣었을 때, Pockels는 표면 장력에 미치는 영향이 작다는 것을 발견했다. 그러나 수조 표면의 슬라이더가 일정 지점을 지나면 표면 장력에 미치는 영향이 컸다. 그녀가 슬라이딩 수조의 슬라이더 위치와 비교하여 그래프의 한 축에 표면 장력을 플로팅했을 때, 그래픽 표현은 압축 등가방이었다.[8]

포켈스는 화학에 대한 그녀의 지식을 이용하여 압축의 지점이 표면장력이 갑자기 변하는 다른 지점이라는 것을 깨달았다. 그것은 연속적이고 하나의 분자가 두꺼운 계면활성제 분자의 필름이 형성되는 지점이다. 이것은 계면활성제의 단조품이다. Pockels는 또한 이 한계점이 다양한 계면활성제 비누의 경우에도 동일하다는 것을 발견했다. 그녀는 자신의 미닫이 수조에 계면활성제가 얼마나 들어 있는지, 단층 필름으로 덮인 부위를 알고 있었기 때문에 단일 분자가 차지하고 있는 물 표면의 면적을 계산할 수 있었다. 그녀는 이 면적을 20제곱2 앵스트롬(20㎛)으로 계산했다. 이후 그녀의 조사가 과학계에 알려지면서 미닫이 수조에 의해 결정된 이 지역은 포켈스 포인트로 알려지게 되었다.[2]

초간행물

포켈스의 첫 표면 장력 측정 후 약 10년이 지난 1891년, 동생 프리드리히 포켈스를 통해 그녀는 제3대 레일리 남작인 존 윌리엄 스트럿트가 물의 표면에 미치는 소량의 기름의 영향에 대한 연구를 발표한다는 것을 알게 되었다. 그녀에게는 레일리 경의 연구가 그녀 자신의 연구와 밀접한 관련이 있는 것이 분명했다. 아그네스 포켈스는 동생의 격려로 레일리 경에게 편지를 보내 그녀의 기구, 그녀의 연구결과, 그리고 그녀의 연구결과를 당시의 과학저널에 게재할 수 없다는 사실을 기술했다. Pockels가 Rayley와 주고받은 최초의 서신은 독일어로 되어 있었고 그의 아내에 의해 레일리어로 번역되었다. 알 수 없는 아마추어로부터 온 서신에 의해 위협받지 않고 관대하게 행동하는 행동으로, 레일리는 포켈스의 연구 결과가 출판될 수 있도록 적절한 자기소개서와 함께 포켈스의 연구 결과를 네이처지에 전달했다.[6] 그녀의 첫 번째 논문은 "표면 장력"으로, 그녀의 측정과 결과를 미끄럼틀로 묘사했다.[10]

레일리 경에게 보낸 편지는 1971년 1월 10일자 표면 필름 균형의 기원에 관한 저널 기사에서 "표면 화학 역사상 획기적인 사건"으로 묘사되었다.[6] 레일리 경은 서신을 유지했고, 1891년 1월 10일자 포켈스 경에게 보낸 편지는 다음과 같이 시작되었다.

"주님, – 과학적인 주제에 관한 독일어 편지로 폐를 끼친 저의 용기에 대해 양해해 주시겠습니까? 당신이 작년에 수행한 거의 알려지지 않은 물 표면의 특성에 대한 유익한 연구에 대해 들어봤을 때, 나는 당신이 그 주제에 대한 내 자신의 관찰에 흥미가 있을지 모른다고 생각했다. 여러 가지 이유로 나는 그것들을 과학적인 정기 간행물에 게재할 수 있는 위치에 있지 않으며, 따라서 나는 그 중 가장 중요한 것을 여러분과 소통하는 이런 수단을 채택하고 있다."[6]

그러자 포켈스가 레일리에게 보낸 편지의 본문은 그녀의 미닫이 수조법, 초기 발견법, 그리고 그녀의 실험 방법의 한계에 대한 평가를 기술했다.[6] 그녀의 편지 끝에는 다음과 같은 내용이 적혀 있었다.

"나는 비록 전문 물리학자는 아니지만, 내가 관찰한 이 사실들을 너희들에게 숨기지 말아야 한다고 생각했다. 그리고 다시 한 번 나의 대담함을 용서해 달라고 간청했다. 나는 진심으로 존경을 표하며,
그럼 안녕히 계십시오
(서명) 아그네스 포켈스"[6]

레일리 경은 1891년 3월 2일자 자기소개서와 함께 <네이처>지의 편집자에게 포켈스의 서신을 전달했다. 당시 편집자는 레일리·포켈스의 서신 출판을 선택한 조셉 노먼 로커 경이었다. 자기소개서에는 다음과 같이 적혀 있었다.

그는 "독일의 한 여성으로부터 받은 흥미로운 편지를 번역할 수 있는 공간을 마련해 주신다면 감사하겠다"고 말했다. 그는 가전제품이 오염수면의 행동에 대한 귀중한 결과를 얻었다. 미스 포켈스의 편지의 앞부분은 내가 최근에 쓴 몇몇 작품과 거의 같은 지면을 다루고 있으며, 주요 부분에서는 그것과 조화를 이루고 있다. 나중의 부분들은 나에게 매우 시사적인 것으로 보이며, 만약 그들이 완전히 대답하지 않는다면, 많은 중요한 질문들을 제기한다. 머지않아 미스 포켈스의 몇 가지 실험을 되풀이할 기회를 찾기를 바라오."[6]

포켈스에 대한 오스왈드의 전기는 포켈스가 처음에 괴팅겐 대학의 물리학자들에게 그녀의 발견에 대해 접근했고 관심의 표명을 받지 못했다고 보고한다.[5]

후기 경력

포켈은 1892년경

첫 번째 출판 이후, 표면 필름에 대한 Pockels의 연구는 가속화되었다. 그녀는 계속해서 레일리 경과 교신했다. 이러한 통신은 이전에 인식되지 않았던 오염에 대한 자신의 실험에서 어려움을 인정하는 등 장비의 순수성과 청결성의 중요성에 관한 그녀의 연구 결과를 강조했다.[6][11]

Pockels는 공기 중의 먼지도 그녀의 실험 기구로 결과에 영향을 줄 수 있다고 지적했다. 그녀는 불순물이 실험 결과의 재현성에 영향을 줄 수 있다는 것을 인지했다. Pockels는 미닫이 수조에서 수면에 벤젠의 용액으로서 이 화합물의 침적으로 구성된 단층 필름을 평가하는 정교한 방법을 개발했다. 이 실험 라인을 통해 그녀는 특정 모노레이어 필름의 두께를 13å으로 측정했다. 레일리 경의 도움으로 포켈스의 두 번째 출판물은 1892년 네이처지에 실렸다.[6][11]

포켈스는 벤자민 프랭클린이 출판한 문헌에서 처음 조사한 효과인 [12]유분이 물의 몸에 미칠 수 있는 진정 효과를 설명했다.[13] 그녀의 연구는 모세혈관과 접촉 각도를 포함한 다른 표면 현상에 대한 조사로 확대되었다.[5]

Pockels는 주로 독일 저널에 14개의 과학 논문을 발표했으며, 1926년에 마지막으로 출판되었다.[14] 그녀는 결국 떠오르는 표면 과학 분야의 선구자로 인정받았다.[12] 1913년 동생 프리드리히 칼 알윈 포켈스가 사망하고 자신의 건강이 좋지 않자 아그네스 포켈스는 많은 전문 과학자들과 연락이 끊기고 독창적인 연구를 중단했다.[5]

Pockels는 그녀의 과학적인 노력에 대한 공식적인 약속을 받은 적이 없다. 그럼에도 불구하고 그녀는 많은 학술적 논문을 발표했고 결국 새로운 표면과학 분야의 선구자로서 인정을 받았다. 논평가들은 "랑무어가 1932년 노벨 화학상을 받았을 때, 고형물과 액체에 관한 단열재를 연구한 공로로, 그의 업적의 일부는 공식적인 과학적 훈련을 받지 않은 18세의 젊은 여성이 처음으로 단추와 얇은 쟁반을 가지고 만든 독창적인 실험에 기초하여 세운 것이었다"[15]고 썼다.

사생활

Pockels는 "매우 도전적인" 그녀의 아픈 부모님을 돌보는 데 인생의 많은 시간을 보냈다. 그녀의 아버지는 1906년에 돌아가셨고 어머니는 1914년에 돌아가셨다. 그때쯤이면 포켈스 자신도 건강이 좋지 않아 요양원에서 잠시 머물 필요가 있었다. 그녀는 즐거움을 위해 유럽을 여행했다.[6] 포켈스 말년에 그녀는 이모 역할인 "아운티 아그네스"[2]로 유명했다.

포켈스는 1935년 독일 브런즈윅에서 생애를 마감했다.[2]

수상 및 레거시

외부 매체
아그네스 포켈스 관련 매체
이미지들
image icon 시프트 수조 사진, (독일어: 표면장력측정을 위해 Pockels가 설계한 타입의 Schieberinne)
image icon 아그네스 포켈스의 중간 커리어 초상화
비디오
video icon 아그네스 포켈스의 영상전기로서, 포켈스 수조를 이용한 표면장력 측정 시연

1931년, 앙리 데보와 함께 포켈스는 로라 R을 받았다. 콜로이드 협회의 레오나드 상[de] 이듬해 브라운슈바이그 공대는 명예박사학위를 수여해 여성 최초로 이런 상을 받았다.[1][7][16]

이 슬라이드 수조의 개선된 버전을 사용하여, 미국의 화학자 어빙 랭무어는 표면 분자의 특성에 대한 추가적인 발견을 하였고, 이 발견은 1932년에 그에게 화학 분야에서 노벨상을 수여했다.[17] Pockels의 장치는 후에 Langmuir와 물리학자인 Katharine Blodgett에 의해 개발된 Langmuir-Blodgett 수조의 직접적인 선행물질이다.[18]

1993년부터 기술대학 브라운슈바이그는 특히 여성을 지도·연구한 사람들을 강조하면서 기술대학 브라운슈바이그를 발전시킨 사람들에게 아그네스 포켈스 메달을 수여해 왔다.[19]

아그네스 포켈스 연구소는 2002년 브라운슈바이그 공과대학에 설립되었다. 그 목적은 화학 교육을 육성하고 화학 교사를 돕고 자연 과학을 추구하는 어린 아이들을 격려하는 것이다. 10세 미만 아동, 특히 소녀들을 강조한다. 이 실험실에서 아이들은 이론적 지식이나 진보된 도구 없이 마치 공예와 같은 학습을 경험한다.[3]

레일리 경은 포켈스와 그녀의 동생 프리드리히 포켈스로부터 받은 서신을 간직하고 있었다. Pockels는 일기를 썼다. 이 문서와 사진들은 벌링턴 하우스의 왕립화학회 도서관에 보관되어 있었다.[6] 1932년 포켈스의 70번째 생일을 맞아 독일의 콜로이드 화학자 볼프강 오스왈드가 포켈스의 전기를 출간했다.[5] 오스왈드 기사에는 그녀의 출판물 목록과 그 중 몇 가지에 대한 요약이 포함되어 있다. 포켈스의 자전적 구절도 수록되어 있다.[5] 시누이 엘리자베트(프리드리히 포켈스의 아내)도 자신의 신상을 강조하며 포켈스의 전기를 펴냈다.[20]

출판물

  • "표면장력", (1891) 자연, 46, 437.
  • "동일한 양의 다른 물질에 의한 물 표면의 상대적 오염에 대하여,"(1892) 자연 47, 418.
  • "표면 장력과 물 표면의 상대적 오염과의 관계", (1893) 자연, 48, 152.
  • "물 위에 기름의 확산에 대하여,"(1894) 자연 50, 223.
  • "Beobachtungen über die Adhésion versiceden Flussigkeen an Glas," (1898) Naturwissenschaftliche Rundschau, 14, 190.
  • "Randwinkel Gesetigter 뢰성겐 앤 Kristalen"(결정 위의 포화 솔루션의 접촉 각도), (1899), Naturwissenschaftliche Rundschau, 14, 383.
  • "Untersuchenen von Grenzfléchenspannungen mit der Cohésionwaage", (Cohesion Balance와 함께 표면 장력의 조사), (1899) Annalen der Phyik, 67, 668.
  • "위버 다스 자발레앙 싱켄 데르 오베르플레첸스판농 폰 와세르, 웨세르, 웨세르겐 뢰성겐 운트 에멀전"(1902) 안날렌 데르 피식(198, 854).
  • "위버 랜드윈켈과 아우스브라이퉁 폰 플뤼시게이텐 오펜 쾨르페른"(On Contact Angles and Flow of Fluids on Body on Body), (1914) 피시칼리스체 자이체흐리프트, 15, 39세.
  • "주르 프레이지 데르 자이틀리헨 데르 베른데룽 데르 오베르플레첸스판눈"(1916) 피시칼리스체 자이체흐리프트, 17, 141
  • "위버 다이 아우스브라이퉁 라이너와 보석류인 플루시그케이텐 와셔"(1916) 피시칼리스체 지츠히프트, 17, 142세.
  • "Die Anomalie der Wasseroberfléche"(수면의 변칙적 상태)(1917) 다이 나투르비센샤프텐, 5,137 u. 149.
  • "Zur Frage der Ehlflekeke auf Seeed" (On Oil States on Lake) (1918) Die Naturwissenschaften, 6, 118.
  • "균형을 이용한 표면 장력의 측정"(1926) 사이언스 64, 304.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d Byers, Nina; Williams, Gary, eds. (2010). Out of the Shadows : Contributions of Twentieth-Century Women to Physics. Cambridge: Cambridge University Press. pp. 36–42. ISBN 9780521169622.
  2. ^ a b c d e f Derrick, M. Elizabeth (December 1982). "Agnes Pockels, 1862-1935". Journal of Chemical Education. 59 (12): 1030–1031. Retrieved 3 October 2021.
  3. ^ a b Mischnick, Petra (2011). "Learning Chemistry—the Agnes-Pockels-Student-Laboratory at the Technical University of Braunschweig, Germany". Analytical and Bioanalytical Chemistry. 400: 1533–1535. doi:10.1007/s00216-011-4914-6.
  4. ^ "150th Birthday of Agnes Pockels". ChemViews. 14 February 2012. Retrieved 13 July 2013.
  5. ^ a b c d e f Ostwald, Wilhelm (1932). "Die Arbeiten von Agnes Pockels über Grenzschichten und Filme". Kolloid-Zeitschrift. 58: 1.
  6. ^ a b c d e f g h i j k Giles, C.H.; Forrester, S.D. (January 1971). "The Origins of the Surface Film Balance". Chemistry and Industry. 9: 43–53.
  7. ^ a b c Helm, Christiane A. "Agnes Pockels: Life, Letters and Papers" (PDF). aps.org. American Physical Society. Retrieved 8 October 2021.
  8. ^ a b c d e f Greene, J.E. (2014). "Organic Thin Films: From Monolayers on Liquids to Multilayers on Solids". Physics Today. 67 (6): 43. doi:10.1063/PT.3.2419. Retrieved 9 October 2021.
  9. ^ Sella, Andrea. "Pockels' Trough". chemistryworld.com. Royal Society of Chemistry. Retrieved 25 October 2021.
  10. ^ Pockels, Agnes (12 March 1891). "Surface Tension" (PDF). Nature. 43 (1891): 437–439. doi:10.1038/043437c0. S2CID 4029431. Retrieved 27 Nov 2019.
  11. ^ a b Pockels, Agnes (1892). "On the Relative Contamination of the Water-Surface by Equal Quantities of Different Substances". Nature. 46 (1192): 418. Retrieved 20 October 2021.
  12. ^ a b Zabawski, Evan (April 2012). "Any Suggestion Within Boundaries". Tribology & Lubrication Technology. 68 (4): 6. Retrieved 24 October 2021.
  13. ^ Behroozi, Peter (2007). "The Calming Effect of Oil on Water". The American Journal of Physics. 75: 407. Retrieved 24 October 2021.
  14. ^ "Agnes Pockels". Science. 83 (2157): 404. 1936. Retrieved 24 October 2021.
  15. ^ "Agnes Pockels 175 Faces of Chemistry". www.rsc.org. Retrieved 2018-12-19.
  16. ^ "Agnes Pockels". thebumblingbiochemist.org. The Bumbling Biochemist. Retrieved 7 October 2021.
  17. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1932". Nobel Prize.org. Retrieved 13 July 2013.
  18. ^ "Agnes Pockels: The Invention of the "Slide Trough"". X Timeline. Archived from the original on 18 October 2013. Retrieved 13 July 2013.
  19. ^ Kruse, Andrea; Schwarzl, Sonja M. "Who Was Agnes Pockels?". tu-braunschweig.de. Braunschweig Technical University. Retrieved 8 October 2021.
  20. ^ Pockels, E. (1949). "Ein gelehrtes Geschwisterpaar - Zur Erinnerung an Agnes Pockels (1862–1935)". Bericht der Oberhessischen Gesellschaft für Natur-und Heilkunde. 24: 303.

추가 자원

  • C.H. 자일스와 틀:축구단 Forrester, "표면 필름 균형의 기원: 표면 화학의 초기 역사, 파트 3" 화학 및 산업, 페이지 43–53(1971년 1월 9일)에 관한 연구 (주: 이 기사는 아그네스 포켈스에 관한 가장 자세한 이야기 중 하나를 담고 있는데, 그 중에는 그녀와 그녀의 가족의 사진도 포함되어 있다.)
  • 찰스 탄포드, 벤 프랭클린은 파도를 가라앉혔다. 옥스퍼드 대학 출판부, 2004년, 전반적인 과학 생활의 흥망성쇠에 대한 성찰과 함께 물에 기름을 붓는 비공식 역사.
  • M. Elizabeth Derrick, "Agnes Pockels, 1862-1935", Journal of Chemical Education, 제59권, 제12권, 페이지 1030–1031 (82년 12월)
  • 안드레아 크루스와 소냐 M. 슈바르츨. "줌 베이스피엘 아그네스 포켈스." 인: Nachrichten aus der Chemie, 06, 2002.

외부 링크