Будущее светило советской науки, Николай Николаевич Семёнов, вырос на окраине города Саратова в семье отставного военного. Учился он в обычной средней школе, которую и закончил в 1913 г. одним из самых лучших учеников. Поскольку еще со школьной скамьи Николай Николаевич активно интересовался физикой, то его поступление на физико-математический факультет Ленинградского университета вполне закономерно. К сожалению, отец не принял искреннего увлечения сына наукой (он прочил ему карьеру военного) и отношения отца и сына заметно ухудшились. Однако, это совсем не сказалось на успехах студента Семенова, который под руководством известного физика А. Иоффе делал значительные успехи. Окончание университета пришлось на смутные для российской истории времена, однако и в таких непростых условиях Николай Николаевич продолжил свои изыскания в должности ассистента одной из кафедр физического факультета Томского университета. Прославленный учитель не забывал своего ученика и по окончании революции (1920 г.) пригласил его обратно в альма-матер на должность заведущего лаборатории электронных явлений. Позже, в 1922 г. Семенова с подачи А. Иоффе стал заместителем директора недавно созданного Петроградского физико-технического института. Помимо продвижения по служебной лестнице, он в тот же году благодаря активному сотрудничеству с П. Капицей предложил принципиально новый способ изменения магнитного момента атома в неоднородном и нестабильном магнитном поле. Данный эксперимент был проанализирован в научном журнале и, в последующем, успешно продолжен О. Штерном и В. Герлахом (эксперимент Штерна-Герлаха).

В своей деятельности Николай Николаевич разрабатывал несколько теоретических направлений. Во-первых, к сфере его интересов относился вопрос ионизации газов. Еще во времена своего студенчества в своей первой научной статье он исследовал проблему столкновения молекул и электронов. К сожалению, более глубокой теоретической разработкой указанного направления ученый смог заняться только возвратившись из Томска. В этот период его занимали процессы диссоциации и рекомбинации, в частности, возможности ионизации металлов и солевых паров. Все исследования по данной тематике он объединил в своем первом научном трактате «Химия электрона» (1927 г.). Данная была написана ученым не в одиночку, а в соавторстве с двумя наиболее талантливыми студентами. Одновременно он анализировал молекулярные особенности адсорбции и конденсации паров на различных твердых поверхностях. Как результа, им была установлена устойчивая взаимосвязь между показателями плотности пара и температурой поверхности, с которой происходит конденсация. Соавтором данной теории выступил Я. Френкель.

Во-вторых, Николай Семенов в этот же период своей научной деятельности изучал электрические поля и явления, возникающие при прохождении электрического поля через газообразные и твердые вещества. Так, ученый проводил эксперименты, раскрывающие механизм пробоя твердых диэлектриков (энергетически инертных веществ) под воздействием электрического тока. На основе этих исследований, им была разработана теория теплового пробоя диэлектриков (соавтор В. Фок). Полученные в результате этой теории выводы легли в основу впоследствии разработанной им же науки о горении.

Наука о горении исходит из того, что тепло, которые выделяется в результате любой химической реакции, в определенных условиях (как естественных, так и искусственно созданных) не успевает выводиться из зоны реакции. Это вызывает постепенное повышение температуры реагирующих в процессе реакции веществ. Соответственно, ее ход ускоряется и тепло выделяется интенсивнее. Если количественная масса тепла увеличивается слишком быстро, это может спровоцировать взрыв.

В 1928 г. ученый был приглашен на должность профессора Ленинградского физико-технического института. Так он занялся организацией работы физико-механического отделения, и параллельно обучением студентов физической химии. Именно по его настоянию, в 1931 г. возглавляемая им лаборатория физики электрона была преобразована в Институт химической физики АН СССР. Соответственно, Николай Николаевич был назначен его первым руководителем. В 1932 г. ученый после 3–х лет в качестве члена-корреспондента стал академиком АН СССР.

Именно на этот период приходится расцвет его исследовательской деятельности феномена цепных реакций. Ученый полагал, что цепная реакция есть серия самосоздающих друг друга стадий в единой химической реакции. Единожды начавшись реакция продолжается пока не закончится заключительная стадия. Да, Николай Семенов не был «пионером» в этой области: еще в 1913 г. немец Боденштейн доказал научной общественности существование таких реакций. Однако единой теории, раскрывающий механизм цепной реакции и анализирующей их скорость еще никто не сформулировал.

По мнению Николая Николаевича, основа механизма цепной реакции – начальный период образования свободного радикала. В качестве такого свободного радикала выступает атом (группы атомов), обладающий свободным (неспаренным с другими) электроном и, соответственно, более химически активный. Единожды образовавшись, далее он взаимодействует с молекулой и результатом их реакции является новый свободный радикал. При взаимодействии последнего с другой молекулой реакция продолжается. Это процесс может длиться бесконечно, пока какой-либо ограничитель не воспрепятствует свободным радикалам образовывать себе подобных. Эта помеха в физике носит название "обрыв цепи".

Среди разнообразия цепных реакций ученый отдельно выделял реакцию разветвленной цепи (впервые открыта Г. Крамерсом и И. Кристансеном в 1923 г.). Для нее характерно то, что свободные радикалы не только образуют активные центры, но и активно увеличиваются в количестве, создавая новые цепи и побуждая реакцию идти максимально быстро. Это было теоретическое представление, на практике фактический ход реакции зависел от внешних факторов-ограничителей. Например, значительно ограничивал скорость и объемы реакции размер используемого в эксперименте сосуда . Ограничители, по мнению ученого, весьма полезны, поскольку неконтролируемые цепные реакции приводят к взрыву. Первыми свидетелями разветвленной цепной реакции стали студенты Семенова в 1926 г. при изучении окисления паров фосфора парами воды. Однако, вопреки ожиданиям экспериментаторов, ход реакции не соответствовал канонам химической кинетики того периода. Семенов справедливо предположил, что это разветвленная химическая реакция. Хотя данный вывод был опровергнут научными кругами в лице Макса Боденштейна, время показало, что Николай Николаевич был абсолютно прав. Аналогичные результаты показали эксперименты Сирила Н. Хиншелвуда, проводимые им параллельно в Англии.

Результаты своих исследований Семенов изложил в фундаментальном труде «Химическая кинетика и цепные реакции», опубликованной в 1934 г. Если говорить обобщенно, то в этой работе содержится обоснованное доказательство того, что в основе многих химических процессов лежит цепная реакция. На основе данной монографии как сам ученый, так и его коллеги продолжали разработку данной теории. В 1954 г. в свет вышел труд «О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности», которая представляет собой обобщение ранее достигнутых результатов.

Годы упорной работы не прошли даром и в 1956 г. Николай Семенов совместно с англичанином Сирилом Хиншелвудом стал лауреатом престижной Нобелевской премии по химии. Поводом к награждению послужило их параллельное исследование в области механизмов образования и течения химических реакций. Выступая на награждении, ученый сказал, что теория цепной реакции весьма перспективна для будущих поколей, поскольку открывает механизм взаимосвязи между способностью к реакции и структурой частиц, участвующих в ней. Объединение усилий ученых всего мира над решением данной проблемы позволит тайны многих химических и биологических процессов. Помимо звания Нобелевского лауреата, Николай Николаевич являлся обладателем почетных степеней целого ряда престижных университетов по всей Европе и членом национальных академий по всему миру. Большой честью можно признать избрание Семёнова в число почетных членов Лондонского королевского научного общества. Не забыли о заслугах ученого и на родине. За весомый вклад в развитие отечественной физики Николай Семенов был удостоен Сталинской премией (1946 г.), а также награжден рядом государственных наград.

Николай Николаевич Семенов остался в памяти друзей и коллег как энтузиаст своего дела, энергичный и волевой человек. У него было очень много увлечений, связанных как с творчеством, так и с обычными житейскими заботами. Женат ученый был 3 раза. Самый долгий брак был с Натальей Николаевной Бурцевой, преподавателем пения. Супруги вырастили двоих детей. Умер прославленный ученый 25 сентября 1986 г. в возрасте 90 лет.