Kenichi Fukui (1918-1998) era un chimico teorico la cui carriera era dedicata alla spiegazione della natura delle reazioni chimiche. Il suo lavoro si distingueva da quello di altri chimici per la sua struttura matematica. Ha contribuito in particolare a colmare il divario tra la teoria quantistica, una teoria matematica del comportamento di molecole e atomi e la chimica pratica. Ha reso più facile sia la comprensione che la previsione del corso delle reazioni chimiche e ha condiviso il Premio Nobel per la chimica nel 1981 con Roald Hoffmann.
Fukui è nato il 4 ottobre 1918 a Nara, sull’isola di Honshu, in Giappone. Era il maggiore di tre figli nati da Chie e Ryokichi Fukui. Suo padre era un commerciante e direttore di fabbrica che ha svolto un ruolo importante nel plasmare la carriera di suo figlio; convinse Fukui a studiare chimica. Fukui non aveva alcun interesse per la chimica durante il liceo e nella sua autobiografia, dal sito web della Nobel Foundation, ha descritto che la persuasività di suo padre è stata “l’evento più decisivo nella mia carriera educativa”. Si iscrisse al Dipartimento di Chimica Industriale dell’Università Imperiale di Kyoto e rimase associato a quell’università per tutta la vita. Fukui si è laureato all’università nel 1941 e ha trascorso la maggior parte della seconda guerra mondiale in un laboratorio di combustibili, svolgendo ricerche sulla chimica del combustibile sintetico.
Fukui tornò all’Università di Kyoto nel 1945, quando fu nominato assistente professore. Ha conseguito il dottorato di ricerca. in ingegneria nel 1948 ed è stato elevato a professore ordinario di chimica fisica nel 1951. All’inizio della sua carriera, i suoi interessi di ricerca spaziano ampiamente attraverso le aree della teoria delle reazioni chimiche, della chimica quantistica e della chimica fisica. Ma durante gli anni ‘1950, Fukui iniziò a teorizzare sul ruolo degli orbitali degli elettroni nelle reazioni molecolari. Le molecole sono gruppi di atomi tenuti insieme da legami elettronici. Gli elettroni circondano i nuclei in quelli che vengono chiamati orbitali, simili all’orbita dei pianeti attorno al sole nel nostro sistema solare. Ogni volta che le molecole reagiscono tra loro, almeno uno di questi legami elettronici viene rotto e alterato, formando un nuovo legame e cambiando così la struttura molecolare. All’epoca in cui Fukui iniziò il suo lavoro, gli scienziati capirono questo processo solo quando un legame fu cambiato; le reazioni più complesse, tuttavia, non furono affatto comprese.
Le teorie hanno aumentato la comprensione delle reazioni chimiche
Durante gli anni ‘1950, Fukui teorizzò che gli elementi significativi di questa interazione si verificassero nell’orbitale molecolare più occupato di una molecola (HOMO) e nell’orbitale molecolare più basso non occupato di un’altra (LUMO). Fukui ha chiamato questi “orbitali di frontiera”. L’HOMO ha un’energia elevata ed è disposto a perdere un elettrone, e il LUMO ha un’energia bassa ed è quindi disposto ad accettare un elettrone. Il legame risultante, secondo Fukui, è a livello di energia tra i due punti di partenza. Nel decennio successivo, Fukui ha sviluppato e testato la sua teoria utilizzando complesse formule matematiche e ha tentato di usarla per prevedere il processo di interazione e legame molecolare.
Fukui ha continuato a esplorare nuovi orizzonti nella chimica teorica negli anni ‘1960. Altri chimici iniziarono la ricerca su questi stessi problemi durante questo periodo, ma il lavoro di Fukui fu in gran parte trascurato. Il suo uso della matematica avanzata ha reso le sue teorie difficili da comprendere per la maggior parte dei chimici, ei suoi articoli sono stati pubblicati su riviste che non erano molto lette negli Stati Uniti e in Europa. In un’intervista citata nel New York Times, Fukui ha anche attribuito parte della sua oscurità alla resistenza dei colleghi giapponesi: “I giapponesi sono molto conservatori quando si tratta di nuove teorie. Ma una volta che vieni apprezzato negli Stati Uniti o in Europa, poi l’apprezzamento si diffonde di nuovo in Giappone”.
Due dei chimici che avevano lavorato indipendentemente da Fukui erano Roald Hoffmann della Cornell University e Robert B. Woodward di Harvard, e nel 1965 giunsero a conclusioni simili alle sue, sebbene fossero arrivati lì lungo un percorso diverso. Stando lontani dalla matematica complessa, questi due hanno sviluppato una formula semplice quasi quanto una rappresentazione pittorica. Nel loro insieme, il lavoro di Fukui e del team americano ha consentito ai ricercatori di prevedere come si sarebbero verificate le reazioni e di comprendere molte complessità mai spiegate prima. Queste formule hanno risposto a domande sul motivo per cui alcune reazioni tra le molecole si sono verificate rapidamente e altre lentamente, nonché sul motivo per cui alcune molecole hanno reagito meglio con alcune molecole che con altre. Hanno rimosso gran parte delle congetture da quest’area della ricerca chimica.
Per i progressi nella conoscenza che il loro lavoro aveva portato, Fukui e Hoffmann furono insigniti congiuntamente del Premio Nobel 1981 per la chimica. Woodward, che probabilmente avrebbe anche partecipato al premio, era morto due anni prima. Fukui è stato uno dei primi giapponesi a ricevere il premio Nobel in qualsiasi campo e il primo in assoluto nel campo della chimica. Dopo aver vinto il Premio Nobel, Fukui è rimasto all’Università di Kyoto e ha continuato ad essere attivo nel suo campo. Ha continuato la sua ricerca sulle reazioni chimiche e ha ampliato la sua formula per prevedere l’interazione di tre o più molecole.
Fukui è stato eletto scienziato straniero senior dall’American National Science Foundation nel 1970. Nel 1973, ha partecipato al programma di scambio di scienziati Eminenti Stati Uniti-Giappone. Nel 1978 e nel 1979, è stato vicepresidente della Chemical Society in Giappone e ne è stato presidente dal 1983 al 1984. Nel 1980 è stato nominato membro straniero della National Academy of Sciences e nel 1982 è stato nominato Presidente dell’Università delle arti industriali e delle fibre tessili di Kyoto. Era un membro della International Academy of Quantum Molecular Science; l’Accademia europea di arti, scienze e scienze umane; e l’Accademia americana delle arti e delle scienze. Ha servito come direttore dell’Istituto di chimica fondamentale dal 1988 fino alla sua morte il 9 gennaio 1998 a Kyoto, in Giappone.
Fukui è stato sposato nel 1947 con Tomoe Horie. La coppia aveva un figlio, Tetsuya, e una figlia, Miyako.
Libri
Vincitori di premi Nobel, HW Wilson, 1987.
Periodici
New York Times, Ottobre 20, 1981.
Fisica oggi, Dicembre 1981.
Scienza, Novembre 6, 1981.
Online
“Kenichi Fukui-Autobiography”, Nobel e-Museum,http://www.nobel.se/chemistry/laureates/1981/fukui-autobio.html (11 aprile 2003). □