|
|
ФЛОРИ (Flory), Пол Джон 19 июня 1910 г. – 8 сентября 1985 г.
После получения в 1934 г. докторской степени в том же Университете штата Огайо Флори переходит в фирму «Дюпон де Немур» в Уилмингтоне (штат Делавэр), где входит в состав ведущей группы исследователей под руководством Уоллеса Хьюма Карозерса – будущего создателя найлона. В то время группа Карозерса занималась синтезом полимеров, размеры молекул которых были значительно больше, чем те, с какими обычно имели дело химики. Полимеры получали при ограниченных вариациях более мелких составляющих (мономеров), соединенных вместе в результате процесса, который называется полимеризацией. Хлористый винил, например, полимеризуют до поливинилхлорида, а природный каучук – это полимер углеводорода, называемого изопреном. Большинство макромолекул (те, которые содержат более 100 атомов или около этого) являются истинными полимерами, хотя многие биологические макромолекулы таковыми не являются. Например, гемоглобин – это макромолекула, но не полимер. Распространенная в 20-х и начале 30-х годов идея о том, что многие соединения, особенно природные вещества – целлюлоза, каучук и белки, – являются макромолекулами, была поддержана немецким химиком Германом Штаудингером. Он и его коллеги показали, что полимеры – это истинные молекулы, существующие в виде цепочки различной длины, и что свойства полимера определяются его пространственной конфигурацией, которая в свою очередь определяется ее компонентами. Таким образом, они окончательно установили существование макромолекул. Химики – специалисты по полимерам – впоследствии сконцентрировали свои усилия на исследовании конфигурации индивидуальных макромолекул. Хотя макромолекулы подчиняются тем же законам, что и молекулы с малым молекулярным весом, их значительные размеры требуют новых методов изучения их конфигурации. Один из наиболее успешно применяемых методов – это метод статистической механики, математический аппарат которой был развит еще в XIX в. для оценки механических свойств газов. Первым ученым, применившим этот метод для полимеров, стал швейцарский физик Вернер Кун, а вскоре его применили Герман Марк и Эйген Гут в Вене. Хотя системная программа Карозерса по синтезу полимеров сделала фирму «Дюпон» лидером в области изучения органической химии полимеров, Карозерс понимал, что огромную работу еще предстоит проделать над полимерами, используя инструментарий физической химии. Зная о выдающихся математических способностях Флори, Карозерс предложил ему разработать этот аспект исследования. В процессе своей работы Флори стал особенно интересоваться скоростью реакции полимеризации. К удивлению других химиков, он доказал, что не существует какого-либо значительного различия между реакционной способностью одних и тех же химических групп, расположенных в малых молекулах и полимерах, хотя полимер может быть в тысячи раз больше. В 1936 г. он открыл, что атомы концевой группы некоего полимера в процессе увеличения его массы в какой-то момент перемещаются на соседнюю молекулу, что приводит к прекращению роста цепи полимера-донора. В 1937 г. Карозерс покончил с собой, и в следующем году Флори покидает фирму «Дюпон» и становится адъюнкт-профессором исследовательской лаборатории фундаментальных наук при Цинциннатском университете (штат Огайо). Там он развил теорию, объяснившую закономерность образования разветвлений в некоторых полимерах, приводящих к появлению сетчатой структуры. Такая сетчатая структура характерна для эластичных полимеров. Когда разразилась вторая мировая война, в Америке появился страх перед возможностью каучукового дефицита. В сентябре 1940 г. Флори перешел в качестве старшего химика в фирму «Эссо лэборатрис» в Линдене (штат Нью-Джерси), созданную при «Стандард ойл девелопмент компани». Для улучшения бутилового каучука – нового синтетического каучука, получаемого из газов после переработки нефти, – он начал исследования в области собственных давних интересов – эластичности каучука. Однако в период войны возможности для проведения фундаментальных исследований на базе «Стандард ойл» были ограничены. Когда фирма «Гудьир тайр энд раббер» пригласила его возглавить небольшую группу для выполнения фундаментальных исследований, Флори воспользовался благоприятной возможностью и в октябре 1943 г. переехал в Акрон (штат Огайо). В течение 5 лет работы в «Гудьире» Флори сделал много фундаментальных открытий в области химии полимеров, среди которых – доказательство, что прочность каучука на разрыв зависит от количества дефектов в сетчатой структуре полимера. Работа в «Гудьире» создала Флори всемирную известность, и весной 1948 г. он был приглашен Петером Дебаем, деканом химического факультета Корнеллского университета, в Итаку (штат Нью-Йорк) для чтения лекций. Его прекрасные лекции заложили основу создания относительно молодой дисциплины, какой являлась химия полимеров. Это позволило Флори стать профессором химии Корнеллского университета. За время работы в Корнеллском университете Флори обнаружил, что если конфигурация малых молекул в растворе может быть точно описана с помощью вероятностно-статистического метода, то при большом размере полимерных молекул этот подход становится ненадежным. Ситуация полностью меняется, когда температура раствора понижается до определенного значения, которое варьируется в зависимости от типа полимера. При таких значениях температуры раствор имеет свойства «идеального» раствора (аналогично предложенному Робертом Бойлем «идеальному» газу – понятию, введенному для изучения свойств газов). Флори назвал температуру, при которой раствор становится идеальным, тэта-точкой. В настоящее время известная как температура Флори, она является фундаментальным параметром при определении формы макромолекул. Флори также обнаружил возможность определения константы, суммирующей все свойства полимерного раствора. В 1930 г. Штаудингер предположил, что существует линейная зависимость между вязкостью полимерного раствора и усредненным молекулярным весом полимера. Его модель была слишком упрощенной, и к 1949 г. многие химики, включая и Дебая, пришли к выводу, что существуют значительные трудности для интерпретации вязкости таким образом. Развивая это направление, Флори показал, что вязкость является надежным индикатором длины полимера, так как повышение вязкости раствора полимера пропорционально радиусу молекулы в третьей степени. Эта константа присуща всем растворам полимеров. На основе этого Флори смог использовать большое количество существующих данных для изучения конфигурации полимерных цепей. Он также исследовал конфигурацию белков и полипептидов – макромолекул, играющих важную роль в метаболизме. Жидкие кристаллы, хорошо известные сегодня по применению в ручных часах и калькуляторах, были почти неизвестны, когда Флори в 1956 г. опубликовал свою первую работу по теории жидких кристаллов. Прошло 12 лет до того момента, когда первые жидкие кристаллы были синтезированы. Флори проявлял интерес к этой области химии до конца своей жизни. В 1956 г. Флори стал заместителем директора по науке в Меллонском институте прикладных исследований в Питсбурге (штат Пенсильвания). Там он переместил центр тяжести институтских исследований от прикладных работ, находящихся под контролем промышленников-спонсоров, к более фундаментальным проблемам. Однако административная деятельность показалась Флори скучной, и когда стало ясно, что правление института не желает разрывать связи с промышленностью, он в 1961 г. перешел на должность профессора в Станфордский университет в Калифорнии. В 1974 г. Флори была вручена Нобелевская премия по химии «за фундаментальные достижения в области теории и практики физической химии макромолекул». В Нобелевской лекции Флори отметил, что один из компонентов взрывчатых веществ, разработанных Альфредом Нобелем, – нитроцеллюлоза – является макромолекулой. Он добавил: «Приобретение знаний об этом предмете (макромолекуле) должно рассматриваться как необходимое для понимания взаимосвязей между химическим строением и теми свойствами, которые делают полимеры активными в отношении живых организмов и необходимыми людям». Даже после ухода в отставку из Станфордского университета в 1975 г. Флори оставался активным исследователем. Будучи еще с 1968 г. консультантом «Интернэшнл бизнес мэшинс» (IBM), он после 1977 г. проводил два дня в неделю в отделении полимерной науки и технологии этой фирмы в Сан-Хосе (штат Калифорния). Новая методика нейтронного рассеивания обеспечила прямое подтверждение точки зрения Флори, развитой им в предыдущие годы и заключавшейся в том, что конфигурация полимеров неупорядочена в аморфном состоянии. В сотрудничестве с другими исследователями из Сан-Хосе Флори сыграл важную роль в развитии этой новой области науки о полимерах. Он постоянно уделял большое внимание работам с растворами полимеров и жидкими кристаллами и даже несколько расширил сферу исследований, включив в нее проблемы эластичности (изучение таких фиброзных белков, как мышцы). В то время почти неизвестный вне круга ученых-специалистов по полимерам, Флори использовал славу Нобелевского лауреата для пропаганды двух идей, которые он особо поддерживал: прав человека и просвещения в области полимеров. Он пытался помочь преследуемым ученым, особенно ученым из стран социалистического лагеря, таким, как Андрей Сахаров, и поддержал мораторий на научное сотрудничество с Советским Союзом. Он даже предложил себя в качестве заложника Советскому правительству, с тем чтобы Елене Боннэр, жене Сахарова, разрешили поездку на Запад для лечения. Хотя его предложение принято не было, Боннэр позднее получила разрешение на поездку для лечения в госпиталях Рима и Соединенных Штатов Америки. Флори полагал, что наукой о полимерах незаслуженно пренебрегают в американских университетах, особенно в учебных курсах. Он напоминал, что этот экономически важный предмет полностью исключен из школьных программ по химии в США, в то время как в Японии и Европе ему уделяется значительно больше внимания. В 1936 г. Флори женился на Эмилии Катерине Табор. У них было две дочери и сын. Высокий, стройный мужчина, Флори занимался плаванием и гольфом и оставался физически активным до конца своей жизни. 8 сентября 1985 г. он умер от сердечного приступа во время работы в своем загородном доме в Биг-Су, штат Калифорния. Кроме Нобелевской премии, Флори был награжден медалью Николса Американского химического общества (1962), Новогодней премией Чарлза (1968), премией Петера Дебая по физической химии (1969), медалью Уилларда Гиббса (1973) и медалью Пристли (1974), а также медалью Чарлза Фредерика Чендлера Колумбийского университета (1970) и медалью Джона Кирквуда Йельского университета (1971). Он являлся членом различных научных обществ, среди которых американская Национальная академия наук, Американская академия наук и искусств, Американское химическое общество, и членом советов Американского физического общества и Американской ассоциации фундаментальных наук. Ему были присвоены почетные ученые степени нескольких университетов, включая Манчестерский колледж (штат Индиана), Университет штата Огайо и Миланский университет (Италия). Лауреаты Нобелевской премии:
Энциклопедия. Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1992.
|
Американский химик Пол Джон Флори родился в Стерлинге, маленьком городке
штата Иллинойс, в семье Эзры Флори, священника-педагога, и Марты (в
девичестве Брумбау) Флори, учительницы. После получения среднего
образования в местной школе в Элгине в 1927 г. Пол поступил в
Манчестерский колледж, в котором в свое время училась его мать,
расположенный в Северном Манчестере (штат Индиана), где один из его
профессоров, Карл В. Холл, поощрял его интерес к химии. После получения в
1931 г. степени бакалавра Флори начал работать в Университете штата Огайо,
где и получил степень магистра по органической химии. Затем он
переключился на физическую химию, убежав от того, что он называл «химией
поваренной книги» (выражение из романа Синклера Льюиса «Эроусмит»,
означающее органику). Его диссертация была посвящена фотохимическим
процессам в окислах азота, имевшим прикладной характер, так как окислы
азота являются компонентами смога.
