Уо́ллес Хью́м Каро́зерс (; 27 апреля 1896, Берлингтон, штат Айова, США — 29 апреля 1937, Уилмингтон, штат Делавэр, США) — американский , изобретатель и ведущий химик-органик компании DuPont. Открыл способ получения полимерного материала — нейлонаHermes, Matthew. Enough for One Lifetime, Wallace Carothers the Inventor of Nylon, Chemical Heritage Foundation, 1996, ISBN 0-8412-3331-4..
Уоллес Карозерс руководил экспериментальной лабораторией DuPont, находившейся недалеко от города Уилмингтон, штат Делавэр. Бо́льшая часть исследований учёного по части полимеров была сделана именно тамRoberts, RM (1989) Serendipity: Accidental discoveries In Science, John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-60203-5. Карозерс был блестящим химиком-органиком, который, помимо синтеза нейлона, также способствовал разработке способа получения неопрена.
Член Национальной академии наук США (1936)Wallace H. Carothers .
Юность и образование Уоллес Карозерс родился 27 апреля 1896 года в г. Берлингтон, штат Айова. Его предки по отцовской линии имели шотландские корни и жили в штате Пенсильвания. Они были земледельцами и ремесленниками. Его отец, Айра Хьюм Карозерс, родившийся в 1869 году на ферме в штате Иллинойс, закончил общую школу в возрасте 19 лет. Позже он подался в область коммерческого образования и в течение сорока пяти лет был преподавателем и вице-президентом в Столичном коммерческом колледже в г.Де-Мойн (шт. Айова). Уоллес Хьюм Карозерс был первым учёным в семье. По материнской линии предки Уоллеса были шотландско-ирландского происхождения, они также занимались, по большей части, земледелием и ремеслом. Они были большими любителями музыки, это может объяснить интерес к музыке, который проявлял У.Карозерс. Его мать, Мария Эвалина Макмаллин из Берлингтона (шт. Айова), оказывала сильное влияние на Карозерса в детстве. Уоллес был старшим ребёнком в семье, у него был брат Джон и две сестры — Изабель и Мэри. Сестра Изабель, выступавшая в составе трио «Клара, Лу энд Эм» (под псевдонимом Лу), была ему особо близка. Её смерть в январе 1936 года стала таким ударом для Уоллеса, что он не смог смириться с этой потерей до конца жизни.
После окончания школы в сентябре 1915 года Уоллес поступил в колледж Таркио в штате Миссури. Первоначально он предполагал заниматься английским языком, но затем перевелся на химическое отделение под влиянием его декана, Артура ПардиD. L. Fishel, personal reminiscence from A. Pardee (1959).. Карозерс так преуспел в химии, что ещё до окончания обучения начал преподавать химию. И когда Парди покинул колледж (его пригласили на должность декана химического факультета в Университете Южной Дакоты), Карозерсу пришлось вести занятия по химии у старших курсовZumdahl, Susan and Steven. Chemistry. New York, NY: Houghton Mifflin Company, 2007.. Уоллес окончил Таркио в 1920 году в возрасте 24 лет со степенью бакалавра. Затем он поступил в университет штата Иллинойс с целью получения степени магистра, которой и был удостоен в 1921 году под руководством профессора Карла МарвелаD. L. Fishel, personal conversations with C. Marvel and A. Pardee (1959)..
В 1921—1922 уч. году Карозерс преподавал химию в Университете Южной Дакоты. Именно здесь он начал свои самостоятельные исследования, результатом которых была публикация статьи в журнале Американского химического общества.
Позже он вернулся в Иллинойсский университет для получения докторской степени под руководством Роджера Адамса. Он специализировался в области органической химии и отчасти — в области физической химии и математики. За диссертацию на тему «Каталитическое восстановление альдегидов на оксиде платины („платиновая чернь“) и изучение влияния активаторов и ингибиторов этого катализатора в процессах восстановления различных соединений» в 1924 году Карозерс получил степень доктора наук. В 1922—1923 годах он работал в качестве научного сотрудника, а в 1923—1924 годах получал премию Кара; В то время она являлась самой престижной наградой этого университета.
Карьера После получения докторской степени учёный два года преподавал органическую химию в Иллинойсском университете, а в 1926 г. перешел на ту же должность в Гарвардский университет. Джеймс Б. Конант, президент Гарварда в 1933 году, говорил о нём: «Для исследований доктора Карозерса характерна высокая степень оригинальности, она сохранилась на протяжении всей его дальнейшей работы. Он никогда не был приверженцем проторённого пути и не стремился принимать устоявшиеся подходы к объяснению тех или иных органических реакций. Его первые взгляды на реакцию полимеризации и структуру высокомолекулярных соединений зародились во время работы в Гарварде».Adams, Roger (1940) A Biography, in High Polymers: A Series of Monographs on the Chemistry, Physics and Technology of High Polymeric Substances Vol.1 Collected Papers of W.H. Carothers on High Polymeric Substances, New York, NY: Interscience Publishers, Inc. XVIII В 1927 году руководство компании DuPont приняло решение начать фундаментальные, чисто научные исследования, не нацеленные конкретно на развитие бизнеса и производство новых коммерческих продуктов. Карозерса пригласили в Уилмингтон (шт. Делавэр), чтобы предложить ему возглавить отделение органической химии при новой лаборатории в DuPont. В 1929 году он был избран помощником главного редактора журнала Американского химического общества (ASC — American Chemical Society), в 1930 году учёный становится редактором раздела «Органический синтез».
Работа в DuPont Решение оставить академическую деятельность было трудным для Карозерса. Сначала он отказался от предложения работать в DuPont, пояснив, что «я страдаю расстройствами психики, которые могут представлять собой гораздо более серьёзную проблему при работе в компании, чем в исследовательской деятельности».Hermes, Enough for One Lifetime p.83. Несмотря на это признание, сотрудник DuPont, Гамильтон Брэдшоу, отправился в Гарвард с целью убедить Уоллеса изменить своё решение. Предложенная ему зарплата составила $500 в месяц против $267 в Гарвардском университете.
Позже в письме к приятелю по колледжу Уилкоу Мачетанзу (сосед по комнате в Таркио), Карозерс писал об усугублении своих депрессивных переживаний: «Даже сейчас, принимая во внимание все те преимущества, предложенные мне из чистого великодушия или по доброй воле, я нахожу себя неспособным делать даже некоторые тривиальные вещи, вроде решения простых бытовых проблем и человеческих отношений. Это происходит, по-видимому, из-за тупости, или страха, или эгоизма и просто равнодушия и полного отсутствия чувств».Hermes, Enough for One Lifetime p.86.
Неопрен Карозерс начал работать в лаборатории компании DuPont с 6 февраля 1928 года. Его главной целью был синтез полимеров с молекулярной массой более 4200, которая была достигнута Эмилем Фишером.
К лету 1928 года Карозерс уже мог похвастаться небольшим штатом учёных-исследователей. Это были химики с докторской степенью и двое его консультантов: Роджер Адамс и Карл Марвел, его научные руководители по магистратуре и докторантуре из Иллинойсского университета. Лаборатория, в которой работали эти ведущие учёные, стала известна как «Зал чистой науки» (Puruty Hall). Однако до середины 1929 года в «Зале чистой науки» не удалось создать полимера с весом значительно более 4000, как планировалось изначально.
В январе 1930 г. заместителем руководителя химического департамента компании, и, соответственно, непосредственным начальником Карозерса стал доктор Элмер К. Болтон. Болтон высказал пожелание получить практические результаты в предстоящем 1930 году, и оно было выполнено. Он ориентировал Карозерса на изучение свойств ацетиленовых полимеров с целью создания синтетического каучука. В апреле 1930 один из сотрудников Карозерса, доктор Арнольд М. Коллинз, получил хлоропрен — жидкость, которая полимеризуется с образованием твёрдого материала, похожего на резину. Этот продукт был одним из первых синтетических каучуков и известен сегодня как неопрен.
Полиэфиры В том же году доктор Джулиан Хилл, ещё один член команды Карозерса, вновь попытался получить полиэфир с молекулярной массой более 4000. Его усилия вскоре увенчались успехом: был создан синтетический полимер с молекулярной массой около 12000. Высокая молекулярная масса позволила расплавить полимер и вытянуть его в тонкие волокна. Таким образом, был создан первый синтетический шелк, названный химиками «полиэстер».
Синтез полиэфиров и полиамидов — пример поликонденсации, при которой происходит ступенчатое нарастание длины макромолекулы. Карозерс разработал теории поликонденсации и вывел уравнение, связывающее среднюю степень полимеризации и степень превращения («конверсии») мономера в полимер. Это уравнение показывает, что для получения полимеров с высокой молекулярной массой требуется высокая степень конверсии (относится это только к реакциям поликонденсации).
Ещё одно синтетическое волокно, которое было упругим и прочным, Хилл создал путём сополимеризации гликолей и кислот при пониженном давлении. Этому продукту не суждено было стать коммерческим — помещённый в теплую воду, полимер вновь превращался в липкую массу. Карозерс бросил исследования полимеров на несколько лет.
В 1932 году соглашение, по которому Карозерс был нанят в DuPont, было изменено доктором Болтоном. «Зал чистой науки» теперь должен сосредоточиться на «осуществлении работ, более тесно связанных с интересами компании»Hermes Enough for One Lifetime p.157. Это означало, что средства были перенаправлены от фундаментальных исследований к коммерческим. Карозерс никак не видел себя в качестве коммерческого исследователя. Он предположил, что вся исследовательская работа будет ограничена двумя-тремя предложениями, соответствующими интересам компании DuPont.
Полиамиды В 1934 году Карозерс снова вернулся к волокнам. Теперь команда исследовала сополимеризацию замещённых аминов с гликолями с целью производства полимера под названием полиамид. Эти вещества были более стабильными, чем полиэфиры, из числа получаемых с помощью гликолей. Склонность полиамидов к повышенной кристалличности из-за водородных связей обусловливает полезные механические свойства. Поэтому из них можно производить искусственный шелк, удобный для повседневного использования. Его исследования привели к изобретению ряда новых полиамидов. Лабораторные работы по этому проекту были проведены докторами Петерсоном и Коффманом. Позднее, для проведения исследований по этой теме был назначен доктор Джерард Берше.
Именно в этот плодотворный период исследований, летом 1934 года, подойдя вплотную к изобретению нейлона, Карозерс вдруг исчез. Он просто не пришел на работу, и никто не знал, где он находился. Он был найден в небольшой психиатрической клинике им. Пинель, недалеко от знаменитой клиники Фиппс, связанной с госпиталем Джонса Хопкинса в Балтиморе. По-видимому, он был настолько подавлен, что поехал в Балтимор на консультацию к психиатру, который и направил его в клиникуHermes Enough for One Lifetime p.197.
Нейлон Вскоре после выхода из клиники, Карозерс вернулся на работу в DuPont. Болтон поручил ему работать над полиамидами.
Работы учёного в области линейных полимеров с большой молекулярной массой начались как серьёзный шаг в неизведанную область, изначально без каких-либо практических целей. Компания считала, что исследования в этой новой области химии и любые прорывы в науке полимеров будут представлять ценность для DuPont. В ходе исследований, Уоллесом были получены некоторые полимеры с интересными свойствами, которые оставались высоковязкими даже при высоких температурах. Было отмечено, что из этих полимеров в расплавленном виде очень удобно тянутся нити. Все внимание проекта сместилось на новый материал, и вскоре был отработан способ получения нейлона.