Уоллес Хьюм Каротерс ( / k ə ˈ r ʌ ð ər z / ; 27 апреля 1896 — 29 апреля 1937) — американский химик, изобретатель и руководитель отдела органической химии компании DuPont , которому приписывают изобретение нейлона . [1]
Карозерс был руководителем группы в лаборатории экспериментальной станции Дюпон , недалеко от Уилмингтона, штат Делавэр , где проводилось большинство исследований полимеров . [2] Каротерс был химиком-органиком, который, помимо первой разработки нейлона, также помог заложить основу для неопрена . После получения докторской степени. Он преподавал в нескольких университетах, прежде чем был нанят DuPont для работы над фундаментальными исследованиями.
Он женился на Хелен Свитман 21 февраля 1936 года. Каротерса с юности беспокоили периоды депрессии. Несмотря на свой успех с нейлоном, он чувствовал, что малого добился и что у него закончились идеи. Его несчастье усугубилось смертью сестры, и 28 апреля 1937 года он покончил жизнь самоубийством, выпив цианистый калий . [3] [4] Его дочь Джейн родилась 27 ноября 1937 года.
Каротерс родился 27 апреля 1896 года в Берлингтоне, штат Айова , в семье Иры и Мэри Эвалины Каротерс. Он был старшим из четырех детей. У него был брат и две сестры: Джон, Изобель и Элизабет. В юности Карозерс увлекался инструментами и механическими устройствами и проводил много часов, экспериментируя. Он посещал государственную школу в Де-Мойне, штат Айова , где был известен как добросовестный ученик. После окончания учебы и под давлением своего отца Карозерс поступил в Коммерческий колледж Столичного города в Де-Мойне, где его отец был вице-президентом, завершив учебную программу по бухгалтерскому учету и секретарю в июле 1915 года.
В сентябре 1915 года он поступил в колледж Таркио в Миссури . Хотя первоначально он специализировался на английском языке, он переключился на химию под влиянием Артура Парди, заведующего этим отделом. [5] Карозерс настолько преуспел в химии, что перед выпуском он стал преподавателем химии и учился, а также преподавал на старших курсах, когда Парди ушел, чтобы стать заведующим кафедрой химии в Университете Южной Дакоты . [6] Он окончил Таркио в 1920 году в возрасте 24 лет со степенью бакалавра наук. Затем он поступил в Иллинойский университет для получения степени магистра искусств, которую получил в 1921 году под руководством профессора Карла Марвела . [7]
В 1921–22 учебном году Карозерс проработал один год преподавателем химии в Университете Южной Дакоты . Именно в Университете Южной Дакоты он начал свои независимые исследования, результатом которых стала статья, принятая в Журнал Американского химического общества . В этой статье он измерил физические свойства фенилизоцианата и диазобензолимида (теперь известного как фенилазид [8] ). Свойства имеют очень схожие значения, что привело его к выводу, что структура второго соединения представляет собой C 6 H 5 -N=N=N, с тремя атомами азота в линейной цепочке, а не в кольце, как считалось ранее. [9] [10]
Он вернулся в Университет Иллинойса, чтобы получить докторскую степень. под руководством Роджера Адамса . Его степень была присвоена в 1924 году. Он специализировался в области органической химии, а также специализировался в области физической химии и математики. Он работал научным сотрудником в 1922–1923 годах и получил стипендию Карра за 1923–24 годы. Это была самая престижная награда, присуждаемая университетом того времени.
Он был посвящен в Альфа Хи Сигму в 1926 году как член отделения Зетов в Университете Иллинойса. [11]
Получив докторскую степень, Карозерс проработал два года в Университете Иллинойса в качестве преподавателя органической химии.
В 1926 году Каротерс перешёл в Гарвардский университет , где снова стал преподавателем органической химии. Президент Гарварда Джеймс Б. Конант , сам химик, писал о Карозерсе:
В своих исследованиях доктор Каротерс уже в это время продемонстрировал высокую степень оригинальности, которая отличала его более поздние работы. Он никогда не довольствовался проторенным путем или принимал обычные интерпретации органических реакций. Его первые размышления о полимеризации и строении высокомолекулярных веществ начались еще во время учебы в Гарварде. [12]
В 1927 году DuPont решила финансировать фундаментальные, чистые исследования: исследования, не направленные намеренно на разработку продукта, приносящего прибыль. Карозерс отправился в Уилмингтон, штат Делавэр , чтобы обсудить возможность возглавить органическую химию в новой лаборатории фундаментальных исследований DuPont. [13]
Решение покинуть академию далось Каротерсу нелегко. Сначала он отказался от предложения о работе в DuPont, объяснив это тем, что «я страдаю от невротических приступов снижения работоспособности, которые могут представлять собой гораздо более серьезный недостаток там, чем здесь». [14] Несмотря на это признание, руководитель DuPont Гамильтон Брэдшоу поехал в Гарвард и убедил Карозерса изменить свое мнение. Его зарплата составляла 500 долларов в месяц по сравнению с 267 долларами в Гарварде (3200 долларов в год).
Позже в письме Вилко Мачетанцу, своему соседу по комнате Таркио, Карозерс подробно рассказал о своем чувстве депрессии: «Даже сейчас я принимаю неисчислимые выгоды, предлагаемые из чистого великодушия и доброй воли, и не могу сделать даже такой тривиальной отдачи, насколько позволяют обстоятельства. а человеческое чувство и порядочность требуют от тупости, или страха, или эгоизма, или простого безразличия и полного отсутствия чувств». [15]
В Dupont Карозерсу была предоставлена должность в новой программе фундаментальных исследований, которая была совсем недавно создана в Уилмингтоне, штат Делавэр, и компания позволила ему выбирать любое исследование по своему выбору. Он выбрал исследование полимеров, поскольку эта тема требовала теоретического исследования и имела огромное коммерческое значение [16] . Карозерс начал работать на экспериментальной станции Дюпон 6 февраля 1928 года. Синтез полимера с молекулярной массой более 4200, массы, достигнутой доктором Эмилем Фишером , был его основной целью. [17]
К лету 1928 года у Карозерса был небольшой штат докторов философии. химики и два консультанта: доктор Роджер Адамс, его научный руководитель, и доктор Карл Марвел, его преподаватель органической химии в Университете Иллинойса. Лаборатория, в которой работали эти ведущие ученые, получила название «Зал чистоты». Обескураживало то, что к середине 1929 года «Зал Чистоты» не производил полимер весом намного больше 4000.
В январе 1930 года доктор Элмер К. Болтон стал помощником директора химического отдела химического отдела и, таким образом, непосредственным начальником Карозерса. Болтон хотел практических результатов в 1930 году, и его желание было исполнено. Болтон попросил Карозерса изучить химию полимера ацетилена с целью создания синтетического каучука . В апреле 1930 года один из сотрудников Карозерса, доктор Арнольд М. Коллинз , выделил хлоропрен , жидкость, которая полимеризовалась с образованием твердого материала, напоминающего резину. Этот продукт был первым синтетическим каучуком и сегодня известен как неопрен . [18] [19]
В том же году доктор Джулиан В. Хилл , еще один член команды Карозерса, снова начал работу над попыткой получить полиэфир с молекулярной массой выше 4000. Его усилия вскоре увенчались большим успехом, когда он создал синтетический полимер с молекулярной массой около 12 000. Высокая молекулярная масса позволяла растягивать расплавленный полимер в нити волокон. Так был создан первый синтетический шелк , названный химиками суперполиэстером.
Полиэфиры и полиамиды являются примерами конденсационных полимеров , образующихся путем ступенчатой полимеризации . Карозерс разработал теорию ступенчатой полимеризации и вывел уравнение Каротерса , которое связывает среднюю степень полимеризации с фракционным превращением (или выходом ) мономера в полимер. Это уравнение показывает, что для высокой молекулярной массы необходима очень высокая фракционная конверсия (только для полимеров ступенчатого роста).
Хилл также произвел синтетическое волокно, которое было эластичным и прочным, путем объединения гликолей и двухосновных кислот и нагревания при пониженном давлении, используя молекулярный дистиллятор для удаления последних следов воды, образующейся в реакции конденсации. К сожалению, полученное волокно не могло быть коммерциализировано, поскольку при помещении его в горячую воду оно превращалось в липкую массу. Карозерс на несколько лет прекратил исследования полимеров.
В 1931 году Карозерс вместе с тремя другими учеными DuPont переехал в дом в Уилмингтоне, который стал известен как Whisky Acres. Он не был затворником, но его депрессивное настроение часто мешало ему получать удовольствие от всех занятий, в которых принимали участие его соседи по комнате. В письме к близкому другу Фрэнсис Спенсер он сказал: «Кажется, мне нечего рассказать о моем опыте вне химии. Сейчас я живу в деревне с тремя другими холостяками, и они социально активны. склонные все вышли в высоких шляпах и белых галстуках, а я по своему древнему обычаю угрюмо сижу дома». [20] Примерно в это же время Каротерс показал Джулиану Хиллу, что он держал капсулу с цианидом, прикрепленную к цепочке своих часов. [21]
Карозерс ненавидел публичные выступления, необходимые для поддержания его высокого статуса. В письме Фрэнсис Спенсер в январе 1932 года он рассказывал: «Я поехал в Нью-Хейвен во время каникул и произнес речь на органическом симпозиуме. Она была принята довольно хорошо, но перспектива сделать это испортила предыдущие недели. и пришлось прибегнуть к значительному количеству алкоголя, чтобы успокоить мои нервы по этому случаю... Моя нервозность, угрюмость и нерешительность с течением времени усиливаются, и частое употребление спиртного не приносит никакого постоянного улучшения. 1932 год выглядит для меня сейчас это довольно мрачно». [22]
В 1932 году соглашение, по которому был нанят Карозерс, было изменено доктором Болтоном. «Purity Hall» теперь сосредоточится на «обеспечении более тесной связи между конечными целями нашей работы и интересами компании». [23] Это означало, что средства были перенесены с чистых исследований на практические исследования. Карозерс не считал себя опытным коммерческим исследователем. Он предложил ограничить фундаментальную работу двумя-тремя предложениями, которые соответствовали бы интересам DuPont.
Личная жизнь Карозерса в это время была насыщенной. У него был роман с замужней женщиной Сильвией Мур, которая со своим мужем подала на развод в 1933 году. [24] Одновременно он беспокоился о финансовых проблемах своих родителей и планировал привезти их в Уилмингтон. Не задумываясь о возможных эмоциональных последствиях этого переезда, он купил дом в Ардене примерно в десяти милях (16 км) от Экспериментальной станции и переехал в него вместе со своими родителями. На тот момент ему было 37 лет. Вскоре отношения с родителями стали напряженными. Карозерс все еще встречался с Сильвией Мур, которая теперь была одинока, и его родители сильно не одобряли эти отношения. Обнаружив, что напряжение в семье слишком утомительно, его родители вернулись в Де-Мойн весной 1934 года .
В 1934 году Каротерс снова обратил свое внимание на волокна. Теперь команда заменила гликоли диаминами , чтобы получить тип полимера, называемый полиамидом . Эти вещества были гораздо более стабильными, чем полиэфиры, полученные с помощью гликолей. Способность полиамидов образовывать кристаллические домены за счет водородных связей придает им повышенные механические свойства. Таким образом, они могли бы производить синтетический шелк, который был бы практичен для повседневного использования. Его исследования привели к изобретению ряда новых полиамидов. Лабораторную работу по этому проекту проводили доктор У. Р. Петерсон и доктор Дональд Коффман. [26] В 1935 году исследование полиамида было поручено доктору Жерару Берше. [27]
Именно в этот продуктивный период исследований, летом 1934 года, еще до изобретения нейлона, Карозерс исчез. Он не приходил на работу, и никто не знал, где он. Его нашли в небольшой психиатрической клинике Pinel Clinic, недалеко от знаменитой клиники Фиппс , связанной с больницей Джонса Хопкинса в Балтиморе. Судя по всему, он впал в такую депрессию, что поехал в Балтимор на консультацию к психиатру, который поместил его в клинику. [28]
Вскоре после выписки из клиники Карозерс вернулся в DuPont. Болтон поручил Карозерсу заняться полиамидами.
Работа Каротера в области линейных суперполимеров началась как неограниченный набег в неизведанное без какой-либо практической цели. Но исследования проводились в новой области химии, и Дюпон полагала, что любой новый химический прорыв, скорее всего, будет иметь ценность для компании. В ходе исследований Каротерс получил несколько суперполимеров, которые становились вязкими твердыми веществами при высоких температурах, и было сделано наблюдение, что из этого материала можно изготовить нити, если окунуть стержень в расплавленный полимер и вытащить его. После этого открытия фокус проекта сместился на эти нити, и результатом стал «Нейлон». [29]
28 февраля 1935 года Жерар Берше под руководством Карозерса произвел пол-унции полимера из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты , создав полиамид 6-6, вещество, которое впоследствии стало известно как нейлон. [30] С ним было трудно работать из-за его высокой температуры плавления, но Болтон выбрал этот полиамид в качестве полиамида для коммерческой разработки. Он выбрал доктора Джорджа Грейвса для работы с Карозерсом над проектом. В конце концов, Грейвс сменил Карозерса на посту руководителя проекта по производству полиамида. Кроме того, десятки химиков и инженеров работали над переработкой полиамида 6-6 в жизнеспособный коммерческий продукт .
21 февраля 1936 года Карозерс женился на Хелен Свитман, с которой встречался с 1934 года. Свитман имел степень бакалавра по специальности химия и работал в компании DuPont над подготовкой патентных заявок. [31] При его жизни друзья часто судили его брак с Хелен по сравнению с его предыдущим романом с Сильвией Мур, заявляя, что, по их мнению, Мур была более великой женщиной. [32]
Вскоре после этого, 30 апреля 1936 года, Карозерс стал первым промышленным химиком-органиком, избранным в Национальную академию наук , что было очень высокой честью. Однако к июню 1936 года, несмотря на эту награду, подтвердившую его вклад в науку, Карозерс не смог избавиться от депрессии, которая мешала ему работать. В начале июня его принудительно поместили в Филадельфийский институт Пенсильванской больницы , престижную психиатрическую больницу, под наблюдение психиатра доктора Кеннета Аппеля. Через месяц ему разрешили покинуть институт и отправиться с друзьями в поход в Тирольские Альпы. План состоял в том, чтобы он совершил однодневный поход с доктором Роджером Адамсом и доктором Джоном Флэком в течение двух недель. После того, как они ушли, он продолжил поход один, не послав никому ни слова, даже своей жене. 14 сентября он внезапно появился за ее столом на Опытной станции. С этого момента от Карозерса не ожидалось выполнения какой-либо реальной работы на Экспериментальной станции. Он часто заходил в гости. Он снова начал жить в Виски-Эйкрес после того, как его жена согласилась с доктором Аппелем, что она недостаточно сильна, чтобы присматривать за Карозерсом. [33]
8 января 1937 года сестра Карозерса Изобель умерла от пневмонии. Уоллес и Хелен Каротерс поехали в Чикаго, чтобы присутствовать на ее похоронах, а затем в Де-Мойн на ее похороны. Он все же поехал в Филадельфию, чтобы навестить своего психиатра, доктора Аппеля, который сказал другу Карозерса, что, по его мнению, самоубийство было вероятным исходом дела Карозерса. [34]
28 апреля 1937 года Карозерс отправился на Экспериментальную станцию на работу. На следующий день около 17:00 его нашли мертвым в номере отеля, рядом лежали выжатый лимон и немного цианистой соли. Записка не найдена. [35]
Он был посмертно занесен в Зал славы Альфа Хи Сигмы в 1982 году.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )