Wallace Carothers

Wallace Hume Carothers (27 Nisan 1896 – 29 Nisan 1937) Amerikalı bir kimyager, buluşçu ve DuPont’ta naylonu icat eden, organik kimyanın lideriydi. Carothers çoğunlukla polimer araştırmalarının yapıldığı Delaware, Wilmington’a yakın DuPont Deney İstasyonu Laboratuvar grubunun lideriydi. Carothers organik kimyacı olmasının yanı sıra ilk naylonu geliştirdi, ayrıca neoprinin (sentetik kauçuk) ön hazırlıklarını kurmaya yardım etti. Doktorasını aldıktan sonra, çeşitli üniversitelerde ders vermesinin öncesinde DuPont’da temel araştırma üzerine çalışmak için işe alındı.

1936 yılı 21 Şubat’ta Helen Sweetman ile evlendi. Carothers, gençliğinden beri depresyon dönemlerinden rahatsızdı. Naylondaki başarısına rağmen, çok başarılı olmadığını ve fikirlerinin tükendiğini hissediyordu. Mutsuzluğu kız kardeşi Isobel’in ölümüyle yoğunlaştı ve 28 Nisan 1937 yılının gecesinde Philedelphia’daki bir otel odasına girdi ve sitrik asidin zehirdeki kataliz etkilerini bilerek potasyum siyanür ile bağlanmış limon suyu kokteyli içerek intihar etti. 27 Kasım 1937 yılında kızı Jane doğmuştu.

Gençlik Yılları ve Eğitim

Iowa, Burlington’da 27 Nisan 1896’da Ira ve Mary Evalina Carothers’ın oğullara olarak doğdu. Dört çocuktan en büyüğüydü. Bir erkek ve iki kız kardeşi; John, Isobel ve Elizabeth vardı. Gençliğinde, aletlere ve mekanik araçlara kendini kaptırmıştı ve deneyler için çok fazla zaman harcardı. Dürüst bir öğrenci olarak bilindiği Iowa’daki Des Moines Devlet okuluna katıldı. Mezuniyetten sonra Temmuz 1915’te muhasebecilik ve sekreterlik öğretim programını tamamlayan Başkan Yardımcısı olan babasının baskısı üzerine Des Moines’deki Capital City Commercial Üniversitesine kayıt oldu.

Eylül 1915’te, Missouri’deki Tarkio Üniversitesine katıldı. Başlangıçta branşı İngilizce olmasına rağmen, Bölüm Başkanı Arthur Pardee’nin etkisi altında kalarak kimya bölümüne geçti. Carothers’ın kimyada öyle üstün bir başarısı vardı ki mezuniyetinden önce öğretim görevliliği ve bununla birlikte Pardee Güney Dakota Üniversitesi’nden ayrıldığında Kimya Bölümü’nün Başkanlığını yaptı. 1920 yıllında, Tarkio’daki Fen Fakültesi’nden 24’lü yaşlarında mezun oldu. Sonra Profesör Carl Marvel’ın rehberliğinde, Sosyal Bilimler yüksek lisansını almak için 1921 yılında Illinois Üniversitesi’ne gitti.

Carothers 1921-22’deki okul yıllarında, bir yıllığına kimya öğretim görevlisi olarak Güney Dakota Üniversitesi’nde görev yaptı. Güney Dakota Üniversitesi, bağımsız araştırmalarına başladığı, Amerika Kimya Derneği Dergisi tarafından makalesinin kabul edildiği okuldu. Bu makalede fenil izosiyanat ve diyazobenzen-imid ( fenil azit olarak biliniyor) fiziksel özelliklerini ölçtü. Özellikleri çok benzer değerlere sahip, daha önceden düşündüğü halkasal yapı yerine üç azotlu lineer zincirli ikinci bileşiğin yapısının C₆H₅-N=N=N olduğu sonucuna vardı.

Roger Adams idaresinde doktora çalışması için Illinois Üniversitesi’ne döndü. Diploma ödülünü 1924 yılında aldı. Uzmanlığı organik kimya ve yan dal olarak fiziksel kimya ve matematikti. 1922-1923 yıllarında araştırma görevlisi olarak çalıştı ve 1923-1924 yıllarında Carr Fellowship’e kabul edildi. O zamanlar üniversitenin sunduğu en prestijli ödüldü.

1926’da Alpha Chi Sİgma’ya Illinois Üniversitesi Zeta Bölümünün üyesi olarak başladı.

Kariyeri

Doktorasını tamamladıktan sonra organik kimya öğretim görevlisi olarak iki yıl Illinois Üniversitesi’nde kaldı.

1926 yıllında Harvard Üniversitesi’ne geçti. Tekrardan organik kimya öğretim görevlisi oldu. 1933 yıllında Harvard Üniversitesi’nin Başkanı olan James B. Conant, Carother hakkında söyledikleri;

Carothers, yaptığı araştırmada daha sonraki çalışmalarını dikkat çekici yapan şimdi bile yüksek oranda özgünlüğü olduğunu gösterdi. Herkesin geçtiği yol ya da kabul ettiği sıradan organik reaksiyonların yorumlarını takip etmek onu hiçbir zaman mutlu etmedi. Harvard’dayken ilk olarak polimerizasyon ve yüksek molekül ağırlıklı maddelerin yapısını düşündü. 1927’de DuPont’da temel, saf araştırmayı finans etmeye karar verdi : araştırma kasıtlı olarak bir para kazanma ürününün geliştirilmesini amaçlamaz. Carothers, temel araştırmalar için yeni DuPont laboratuvarında organik kimyadan sorumlu olma ihtimalini tartışmak için Delaware Wilmington’a gitti.

DuPont

Akademiden ayrılma kararı Carothers için zordu. Dupont’un iş teklifini ilk seferinde reddetti, açıklama olarak ‘’ Burada daha ciddi bir engel teşkil edebilecek, konuşma kapasitemi azaltan sinir hastalığından muzdaribim. ‘’. Bu itirafa karşın, DuPont’un yöneticisi Hamilton Bradshaw Carothers’ı fikrini değiştirmeye ikna etmek için Harvard’a gitti. Harvard’daki 267 $(yılda 3200 $) ile karşılaştırıldığında maaşı ayda 500 $’dı.

Sentetik Kauçuk (Neoprene)

Carothers 6 şubat 1928’de DuPont Deney Merkezi’nde çalışmaya başladı. Dr. Emil Fischer tarafından elde edilen molekül ağırlığı 4.200’den fazla olan bir polimerin sentezi birincil hedefiydi.

1928’in yazında, Carothers Doktor kimyacılardan küçük bir kadroya ve iki danışmana sahipti: tez danışmanı Dr. Roger Adams ve Illinois Üniversitesi’nde organik kimya eğitmeni Dr. Carl Marvel’dı. Bu laboratuvar en üst bilim adamlarının çalıştığı ‘’Saflık Salonu’’ olarak bilinen yerdi. 1929 yılının ortalarından, ‘’Saflık Salonu’’ da ağırlığı 4000’nin üstünde olan bir polimerin üretilememesi cesaret kırıcıydı. 

Ocak 1930’da, Dr. Elmer K. Bolton Kimya Bölümü’nün, Kimya Yardımcı Direktörü olunca Carothers acilen patron oldu. Bolton 1930’da pratik sonuçlar istedi ve dileği yerine getirildi. Bolton, Carothers’dan sentetik kauçuk üretmek amacıyla bir asetilen polimerinin kimyasını incelemesini istedi. Nisan 1930’da Carothers’ın çalışanlarından Dr. Arnold M. Collins kauçuğa benzeyen katı bir malzeme üretmek için polimerize olan sıvı kloropren’i ayırdı. Bu ürün ilk sentetik Neopren olarak bilinen sentetik kauçuktur.

Polyesterler

Aynı yıl, Dr. Julian W. Hill, Carothers’ın takımının başka bir üyesiyle moleküler ağırlığı 4000’nin üstünde olan polyester üretmek için tekrardan çalışma girişimlerinde bulundu. Bu çabası çok yakın zamanda molekül ağırlığı 12000’nin üstünde polimer sentezi yapmasıyla mükemmel bir başarıya ulaştı. Yüksek molekül ağırlığı, eritilmiş polimerin içindeki fiber liflerin uzamasına izin verdi. Böylece kimyacılar tarafından bir süper polyester olarak tanımlanan ilk sentetik ipek yaratıldı.

Polyesterler ve poliamidler, aşamalı büyüme polimerizasyonu ile oluşturulmuş yoğunlaşmış polyester örnekleridir. Carothers, aşamalı büyüme polimerizasyonu teorisini geliştirdi ve polimer monomerlerinin kısmi dönüşümünün ( ya da veriminin) ortalama polimerizasyon derecesi ile bağlantılı Carothers Denklemini türetti. Bu denklem yüksek molekül ağırlığına, yüksek kısmi dönüşüme gerek duyulduğunu gösterdi. (sadece aşamalı büyüme polimerizasyonu için.)

Hill ayrıca, glikoller ve diasitleri birleştirerek ve yoğunlaştırma reaksiyonunda üretilen suyun son izlerini uzaklaştırmak için hareketsiz molekülleri kullanıp düşük basınç altında ısıtarak elastik ve güçlü bir sentetik fiber üretti. Ne yazık ki, üretilen fiberler ticarete dökülemedi çünkü yapışkan kütle sıcak suyla yer değiştirdiğinde ilk haline geri döndü. Carothers polimer araştırmalarına birkaç yıl ara verdi. 

Depresyon

1931’de Carothers, diğer üç DuPont bilim adamıyla Whiskey Acres olarak bilinen Wilmington’daki evine taşındı. Toplumdan uzak yaşayan biri değildi, ama sıklaşan depresyon ruh halleri, ev arkadaşlarının katıldığı tüm aktivitelerden keyif almasını önledi. Yakın arkadaşı Frances Spencer’a yazdığı mektupta şöyle dedi, ‘’ Kimya dışındaki deneyimlerimle ilgili anlatabileceğim çok şey yok gibi görünüyor. Şu anda üç diğer bekarla şehir dışında yaşıyorum ve ben antika kıyafetlerle asık suratla evde otururken onlar beyaz kravatları ve uzun şapkalarıyla dışarı çıkıp sosyalleşmeye hazırlanıyorlardı. ’’ Carothers bu sırada  Julian Hill’e siyanür kapsülünün zincire bağlı tutulduğunu gösterdi.

Carothers, yüksek profilini sürdürmek zorunda kaldığı toplum karışındaki konuşmalardan nefret ederdi. Ocak 1932’de Frances Spencer’a yazdığı mektupta, ‘’Tatillerim sırasında New Haven’a gittim ve organik sempozyumunda bir konuşma yaptım. Oldukça iyi karşılandı ancak önümüzdeki haftaları mahvedebilme ihtimaliyle sinirlerimi önemli miktarlarda yatıştıran alkole son çare olarak başvurdum. Zaman ilerledikçe asabiliğim, moralsizliğim ve yalpalama halim daha da kötüye gidiyor ve son çare olarak sıklıkla içmem herhangi bir kalıcı ilerleme getirmiyor. 1932 şimdiden oldukça kara görünüyor.’’

1932’de Carothers’ın işe alındığı anlaşma Dr. Bolton tarafından değiştirilmişti. ‘’Saflık Salonu’’ şimdi ‘’ Çalışmalarımızın nihai hedefleri ve şirketin çıkarları arasında daha yakın bir ilişki kurmak’’ üzerine odaklanacaktır. Bu, fonların arı araştırmadan pratik araştırmaya kaydırıldığı anlamına geliyordu. Carothers kendini nitelikli bir ticaret araştırmacısı olarak göremedi. Temel çalışmalarının DuPont’un çıkarlarıyla tutarlı olacak iki veya üç teklifle sınırlı olacağını ileri sürdü.

Kişisel Yaşam

Carothers’ın kişisel hayatı bu zamanlarda meşguldü. 1933’te kocasıyla birlikte boşanma davası açan evli bir kadın olan Sylvia Moore ile ilişki kuruyordu. Beraberinde, ailesinin maddi sorunlarından endişe ediyor ve onları Wilmington’a getirmeyi planlıyordu. Bu hareketin olası duygusal sonuçlarını düşünmeden, Deney İstasyonundan yaklaşık on mil (16km) uzaklıkta Arden’den bir ev satın aldı ve ailesi ile birlikte taşındı. O sırada 37 yaşındaydı. Ailesiyle olan etkileşimleri kısa sürede geriledi. Carothers halen yalnız olan Sylvia Moore’yu görüşüyordu ve ailesi ilişkiyi büyük oranda reddediyordu. Evdeki gerginliği oldukça yıpratıcı bulan aile, Des Moines’a bahar 1934’te geri döndü.

Poliamidler

1934’de ilgilendiği fiberlere geri döndü. Şimdi ekip, poliamid adı verilen bir polimer türü üretmek üzere diaminleri, glikollar ile değiştirdi. Bu maddeler glikollerin kullanıldığı poliesterlerden çok daha kararlıydı. Poliamidlerin hidrojen bağıyla doğrudan kristalin etki alanlarını oluşturma gücü; onlara artan mekanik özellikler verdi. Böylelikle, günlük kullanım için pratik olacak sentetik ipek üretebileceklerdi. Araştırması, bir takım yeni poliamidlerin keşfi ile sonuçlandı. Bu proje için laboratuvar çalışmaları Dr. W. W. Peterson ve Dr. Donald Coffman tarafından gerçekleştirildi. 1935’te Dr. Gerard Berchet poliamid araştırmasına tayin edildi.

Bu üretken araştırma döneminde, naylonun nihai icadından önce 1934 yazında Carothers ortadan kayboldu. İşe gelmedi ve kimse onun nerede olduğunu bilmiyordu. Baltimore’daki Johns Hopkins Hastanesi’nde ünlü Phipps Kliniğinin yakınındaki küçük bir psikiyatri kliniğinde, Pinel Klinikte bulundu. Anlaşılan o kadar çok depresyondaydı ki, bir psikiyatriste danışmak için Baltimore’a gitmiş, kliniğe yatmıştı.

Naylon

Carothers klinikten serbet bırakıldıktan kısa bir süre sonra DuPont’a döndü. Bolton, Carothers’a poliamid üzerinde çalışması talimatını verdi.

Caresser’in doğrusal süper polimerlerdeki çalışması, pratik olmayan bir amaç göz önüne alındı, bilinmeyenin sınırsız ufkundan ilerlemeye başladı. Ancak araştırma, kimyada yeni bir alandı ve DuPont inanıyordu ki kimyadaki her yeni çığır açan buluş şirkete yararlı olacaktı. Araştırma sırasında Carothers, yüksek sıcaklıklarda yapışkan katılar haline gelen bazı polimerler elde etti ve bir çubuk eriyik polimere daldırılıp çekildiğinde liflerin bu malzemeden yapılabileceği gözlemlendi. Bu keşifte projenin odağı bu liflere kaydı ve sonuçta ‘’Naylon’’ ortaya çıktı.

28 Şubat 1935’te, Carothers başkanlığındaki Gerard Berchet, hekzametilendiamin ve adipik asitten yarım ons(28.35 grama eşit bir tür ağırlık ölçüm birimi) polimer üretti ve naylon olarak bilinecek madde olan poliamit 6-6’yı yarattı. Yüksek erime noktasına sahip olduğu için çalışmak zordu, ancak Bolton bu poliamidi ticari olarak geliştirmeyi seçti. Carothers’ın projesinde çalışmak üzere George Graves’ı seçti. En sonunda Graves Carothers’ı poliamit projesinin lideri olarak yerinden etti. Buna ek olarak, düzinelerce kimyager ve mühendis, poliamid 6-6’yı uygun bir ticaret ürününe rafine etmeye çalıştı. 

Evliliği ve Gerileme

Carothers, 21 Şubat 1936’da 1934’ten beri görüştüğü Helen Sweetman’la evlendi. Sweetman, kimya bölümünde yüksek lisans yapmıştı ve DuPont için patent başvurusu hazırlamaya çalışmıştı.

Kısa süre sonra, 30 Nisan 1936’da Carothers, Ulusal Bilimler Akademisi’ne çok yüksek onurla seçildi. Carothers, bu onuru alan ilk endüstriyel organik kimyagerdi. Ancak, Haziran 1936’ya kadar, bilimdeki katkılarını doğrulayan bu onuruna rağmen Carothers, çalışmasını engelleyen depresyondan kurtulamadı. Haziran başında, psikiyatristi Dr. Kenneth Appel’le Philadelphia Enstitüsünün prestijli Pensilvanya Hastenesi’ne isteksizce yatırıldı. Bir ay sonra arkadaşlarıyla Tirol Alp’lerinde yürüyüş yapmak için enstitüden ayrılma izni verildi. Roger Adams ve Dr. John Flack ile iki hafta yürüyüş planı yapıldı. Ayrıldıktan sonra, kimseye karısına bile bir şey söylemeden tek başına kalmaya devam etti. 14 Eylül’de, birdenbire Deney İstasyonundaki masasında göründü. Carothers’ın bu noktadan sonra Deney istasyonunda gerçek bir çalışma yapması beklenmiyordu. Genellikle içeri girip ziyaret ederdi. Eşi, Dr. Appel ile Carothers’ı gözlemleyecek kadar güçlü olmadığı konusunda anlaştıktan sonra tekrar Whisky Acres’te yaşamaya başladı.

28 Nisan 1937’de, Carothers Deney İstasyonuna gitmeye başladı. Asidik bir solüsyon olan siyanürün zehrin hızını ve etkisini büyük ölçüde yoğunlaştıracağını bilerek, ertesi gün, Philedelphia’daki bir otel odasında, limonatada eriyen siyanürü içerek intihar etti. Hiçbir not bulunamadı.

Ölümünden sonra 1982’de Alpha Chi Sigma Hall Of Fame’e kabul edildi.