Роберт Браттейн
Р. Роберт Браттейн | |
|---|---|
| Рожденный | 21 мая 1911 г. |
| Умер | 17 ноября 2002 г. (91 год) НАС |
| Национальность | Американский |
| Другие имена | Росс Роберт Брэттейн |
| Альма-матер | Уитменский колледж , Вашингтонский университет , Принстонский университет |
| Занятие | Физика |
| Работодатель | Шелл Девелопмент Компания |
| Известный | Спектрофотометрия , Приборы |
| Родственники | Уолтер Хаузер Браттейн (брат) |
Р. Роберт Брэттейн (21 мая 1911 — 17 ноября 2002) — американский физик из компании Shell Development . Он участвовал в ряде секретных проектов во время Второй мировой войны . Америки Он признан одним из ведущих инфракрасных спектроскопистов за его работу по разработке нескольких моделей спектрофотометра , а также за использование инфракрасного спектрофотометра для определения β-лактамной структуры пенициллина . Его работа с приборами имела важное значение для последующего изучения и понимания структур в органической химии . [1]
Биография [ править ]
Р. Роберт Брэттейн родился 21 мая 1911 года в семье Росса Р. Брэттена и Оттилии Хаузер Брэттейн. [2] [3] Оба родителя были выпускниками Колледжа Уитмена ; [4] : 71 Оттилия Хаузер Браттейн была талантливым математиком. [5] Большую часть детства Роберта Брэттена семья жила на ранчо крупного рогатого скота недалеко от Тонаскета, штат Вашингтон . [4] : 71
Браттейн учился в колледже Уитмена в Уолла-Уолла, штат Вашингтон , вслед за своим старшим братом Уолтером Хаузером Браттейном . Затем он получил степень магистра физики в Вашингтонском университете в 1933 году. Он продолжил обучение в Принстонском университете . [1] [6] изучаю физику. Там он встретил Джона Бардина , частого партнера по бриджу и боулингу. Роберт Брэттейн познакомил Джона Бардена со своим братом Уолтером Брэттеном, вместе с которым Бардин получил Нобелевскую премию. [5] [6]
Первоначально интересовавшийся математической физикой, Роберт Браттейн вскоре заинтересовался экспериментальной физикой. После того, как его советник Эдвард Кондон предложил ему помочь Р. Боулингу Барнсу , эксперту в области инфракрасной спектрометрии, Браттейн увлекся инфракрасными исследованиями и проектированием приборов. [7] Браттейн, Барнс и другие сотрудники лаборатории построили инфракрасный спектрофотометр исследовательского качества, используя призму из каменной соли, полоску платины в качестве источника инфракрасного излучения, термобатарею для измерения излучения и два гальванометра для отображения результатов. [8] Они использовали этот прибор, чтобы начать изучение молекулярной структуры органических молекул. После того, как Барнс покинул Принстон и перешел в American Cyanamid , он направил финансирование Браттейну и другим на изучение инфракрасных спектров поглощения органических соединений, таких как бензол, толуол и нафталин. [9]
Компания Шелл Девелопмент [ править ]
Из-за финансового давления Великой депрессии Роберт Браттейн покинул Принстон в 1938 году, не получив ученой степени. [9] Он был нанят Отто Беком и присоединился к компании Shell Development в Эмеривилле, Калифорния . [7] Там он начал использовать инфракрасную спектроскопию для изучения молекулярной структуры нефти и сопутствующих продуктов. [9] Он был признан одним из первых лидеров в этой области. [10] Работа Браттейна над C
4 газовые смеси были «одним из первых применений [спектрофотометрии], имеющих большое значение для нефтяной промышленности». [11]
Авиационное топливо [ править ]
Одной из областей, которую изучал Браттейн, были изомеры бутана , которые использовались для изготовления высокооктанового авиационного топлива. Его целью было использовать инфракрасную спектрометрию в качестве аналитического инструмента для контроля промышленных химических процессов, надежно измеряя изомеры в нефтяных смесях. [9]
Браттейн вновь приступил к созданию инфракрасного спектрофотометра исследовательского качества, на этот раз вобрав в себя идеи Э. Брайта Уилсона и Гарольда Гершиновица из Гарвардского университета . Используя две призмы, одну из каменной соли и одну из бромида калия, можно было исследовать более широкий диапазон инфракрасных волн. К 1939 году Браттейн смог использовать свой «IRS № 1», чтобы различать изомеры изобутана и н-бутана путем измерения одной длины волны инфракрасного излучения. [9] Продолжая изучать бутаны с помощью IRS №1, Браттейн разработал более простую модель «IRS №2» для использования в управлении технологическими процессами на нефтеперерабатывающих заводах Shell. Он представил свои проекты IRS № 1 (исследования) и IRS № 2 (управление процессами) Американскому физическому обществу в Пасадене, Калифорния, в июне 1941 года. [9]
После дальнейшей разработки Браттейн предложил новую конструкцию IRS № 4 и обратился к Арнольду Орвиллу Бекману из Национальной технической лаборатории (позже Beckman Instruments) с просьбой разработать ее. Сотрудничая с Джоном Уайтом из Standard Oil , Браттейн смог собрать заказ на 10 инструментов — этого было достаточно, чтобы убедить Бекмана начать производство. Главный инженер Beckman Говард Кэри предложил упрощение конструкции, которое было одобрено Брэттеном как Beckman IR-1. [9] В IR-1 использовалась призма Литтроу с единственной призмой из каменной соли с зеркальной поверхностью и аналоговым гальванометром для представления результатов. Пользователи могли быстро выбирать между 18 указанными длинами волн. 18 сентября 1942 года компания Beckman Instruments отправила компании Shell первый спектрофотометр 1R-1. [12]
Синтетический каучук [ править ]
Исследование изомеров, проведенное Брэттеном, оказалось вдвойне важным для военных действий. В дополнение к изомерам углеводородов C4 изобутану и н-бутану (важным в авиационном топливе) Браттейн смог идентифицировать набор из четырех бутенов , 1-бутена , цис-2-бутена , транс-2-бутена и изобутена . Изомеры бутилена сыграли решающую роль в разработке синтетического каучука, еще одного важного материала для военных нужд. [9] По сравнению с предыдущими методами дистилляции инфракрасная спектрофотометрия позволила добиться огромной экономии времени, сократив время тестирования с 15–20 часов до 15 минут. [9]
Во время Второй мировой войны Северная Америка столкнулась с нехваткой натурального каучука , поскольку война прекратила поставки из стран, выращивающих каучук. Управление запасов каучука правительства США признало необходимость разработки синтетического каучука . [13] Бывший профессор Браттейна Р. Боулинг Барнс, ныне работающий в Цианамиде, пропагандировал использование инфракрасных спектрофотометров в программе синтетического каучука в США. [13] В 1942 году Управление резинового резерва организовало в Детройте секретные встречи между Робертом Брэттейном из компании Shell Development, Арнольдом О. Бекманом из Beckman Instruments и Р. Боулингом Барнсом из American Cyanamid в поисках источника надежных инструментов для инфракрасной спектроскопии и анализа. бутадиеновых полимеров. [14] : 162–164 Решив принять существующую конструкцию Боба Брэттена для однолучевого инфракрасного спектрофотометра, они поручили компании Beckman Instruments массовое производство стандартизированных инструментов для ученых, которые будут использовать их в рамках военных усилий правительства США по использованию синтетического каучука. [1] : 16–18, 62 [13] [15]
Производство инструментов получило приоритетный рейтинг AAA, что гарантировало им доступ к ограниченным ресурсам военного времени. Однако инструменты можно было продавать только клиентам, сертифицированным AAA, а исследования, конструкция инструментов и сами инструменты оставались засекреченными до окончания войны. [15] Никому не разрешалось публиковать или обсуждать что-либо, связанное с новыми машинами. [12] [13] По заказам правительства и промышленности к 1945 году Национальные технические лаборатории произвели и поставили 77 самолетов Beckman IR-1. Они внесли решающий вклад в военные действия. [9] Это поддерживаемое правительством сотрудничество привело к быстрому развитию и быстрой передаче технологии в сети компаний военного времени, но ограничения секретности ограничили степень, в которой работа Браттэйна-Бекмана стала публично известна. [16] Такие компании, как Perkin-Elmer, чья работа не была так ограничена, смогли опубликовать о своей работе в области инфракрасной спектроскопии раньше, чем Браттейн и Бекман. [1] : 16 [15] После войны такие инструменты широко использовались химиками, поскольку они были просты в использовании, надежны и имели разумную цену. [15]
Пенициллин [ править ]
Пенициллин , мощный антибиотик , был открыт в 1928 году шотландским ученым сэром Александром Флемингом . Во время Второй мировой войны препарат был востребован для лечения как ран, так и опасных для жизни заболеваний, таких как менингит , пневмония и сифилис . Производство пенициллина увеличилось с 400 миллионов единиц в начале 1943 года до более чем 650 миллиардов единиц в месяц к концу войны. Было огромное давление, чтобы найти пути увеличения производства. Исследователи надеялись, что, поняв химическую структуру пенициллина, они смогут синтезировать его. [17] Было высказано предположение о нескольких возможных структурах, включая структуру оксазалона с двумя связанными 5-членными кольцами. [18] и структура β-лактама, включающая 4-членное кольцо, чего в природе не наблюдалось. [19]
Был разработан трансатлантический исследовательский проект по определению структуры пенициллина. В него входили исследователи инфракрасной спектроскопии из Кембриджа ( GBBM Сазерленд ), Оксфорда ( Гарольд Уоррис Томпсон ), а также университетов и компаний США (Физический факультет Мичиганского университета, Shell Development Company, Merck & Co. , Pfizer , и Институт Рассела Сейджа Медицинского колледжа Корнеллского университета). [18] [19] [20] Летом 1944 года Управление научных исследований и разработок США обратилось к Shell, и Роберт Браттейн собрал команду для изучения проблемы с помощью инфракрасной спектрофотометрии. Другая команда Shell использовала методы химического синтеза. [7] К ноябрю 1944 года обе группы пришли к выводу, что пенициллин имеет структуру β-лактама. Только эта структура объяснила наличие сильных полос на частотах 1785, 1740, 1667 и 1538 см-1 в результатах спектроскопии. [19] Браттейн и его коллеги опубликовали правительству отчет с описанием своих результатов в 1944 году. [7] Полный отчет о международных работах по инфракрасной спектроскопии появился в 1949 году. [21]
Работая независимо в Великобритании, Дороти Кроуфут и Барбара Лоу в Оксфорде (Англия) использовали дифракцию рентгеновских лучей для изучения структуры пенициллина, как и исследователи из Imperial Chemical Industries . Примерно в то же время, что и группа Браттейна, группа рентгеновской кристаллографии Дороти Кроуфут получила результаты, подтверждающие вывод о том, что пенициллин имеет структуру β-лактама. [7] О ее исследованиях было сообщено в начале 1945 года. За это и другие исследования с использованием дифракции рентгеновских лучей Дороти Кроуфут в конечном итоге получила Нобелевскую премию . [9]
Нервно-паралитический газ [ править ]
После войны Браттену было поручено провести опасное исследование по изучению структуры немецких нервно-паралитических газов, которые использовались во Второй мировой войне. [7]
После выхода на пенсию Роберт Браттейн жил в Монтерее, штат Калифорния . [22]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Моррис, Питер Дж.Т., изд. (2002). От классической химии к современной: инструментальная революция; [из конференции по истории химического приборостроения: «От пробирки к автоанализатору: развитие химического приборостроения в двадцатом веке», Лондон, август 2000 г.] . Кембридж: Королевское химическое общество, доц. с Музеем науки. стр. 16–18, 62. ISBN. 9780854044795 . Проверено 9 апреля 2015 г.
- ^ «Уолтер Хаузер Браттейн» . Шведская королевская академия наук . Проверено 8 декабря 2014 г.
- ^ «Брэттейн, Уолтер Х. (1902–1987), физики, физики, лауреаты Нобелевской премии» . Американская национальная биография в Интернете . 2001. ISBN 9780198606697 . Проверено 4 марта 2015 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бардин, Джон (1994). Уолтер Хаузер Браттейн 1902–1987 (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . Проверено 4 марта 2015 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Роберт Брэттейн» . PBS онлайн . Проверено 4 марта 2015 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ходдесон, Лилиан; Дайч, Вики (2005). Настоящий гений жизни и науки Джона Бардина, единственного лауреата двух Нобелевских премий по физике . Вашингтон, округ Колумбия: Джозеф Генри Пресс. ISBN 978-0309095112 . Проверено 9 апреля 2015 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж Браттейн, Р. Роберт (1999). «Спектроскопия во Второй мировой войне» (PDF) . Спектр . 26 (2). [ мертвая ссылка ]
- ^ Барнс, Р. Боулинг; Браттейн, Р. Роберт; Зейтц, Фредерик (1 октября 1935 г.). «О структуре и интерпретации спектров инфракрасного поглощения кристаллов». Физ. Преподобный . 48 (7): 582–602. Бибкод : 1935PhRv...48..582B . дои : 10.1103/PhysRev.48.582 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Брок, Дэвид С.; Галлвас, Джеральд (9 марта 2015 г.). «Синтетический каучук, спектры и война: начало использования инструментов Beckman в ИК» . Питткон .
- ^ Джонс, Р. Норман (1989). «Аналитические применения колебательной спектроскопии. Исторический обзор». В Дуриге, Джеймс Р. (ред.). Химическое, биологическое и промышленное применение инфракрасной спектроскопии . Нью-Йорк: Уайли. п. 26. ISBN 9780471908340 .
Нефтяные компании также были осведомлены об аналитических применениях инфракрасной спектроскопии до 1940 года, особенно об исследовательских лабораториях Shell Development Co. в Эмеривилле, Калифорния, под руководством Р.Р. Браттена и Р.С. Расмуссена.
- ^ Коггешолл, Северная Дакота (4 апреля 1955 г.). Браттейн, Р.Р. (ред.). «Инфракрасная спектроскопия в нефтяной промышленности». Симпозиум по спектроскопии в нефтяной промышленности . 32 : 7–14.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бекман, АО; Галлауэй, штат Вашингтон; Кэй, В.; Ульрих, ВФ (1977). «История спектрофотометрии в Beckman Instruments, Inc». Аналитическая химия . 49 (3): 280А–300А. дои : 10.1021/ac50011a001 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Инфракрасный спектрометр Бекмана» . Фонд химического наследия . Архивировано из оригинала 4 февраля 2015 года . Проверено 24 июня 2013 г.
- ^ Арнольд Текрей и Майнор Майерс-младший (2000). Арнольд О. Бекман: сто лет совершенства . предисловие Джеймса Д. Уотсона. Филадельфия, Пенсильвания: Фонд химического наследия. ISBN 978-0-941901-23-9 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Рабкин, Яков М. (1987). «Технологические инновации в науке: внедрение инфракрасной спектроскопии химиками». Исида . 78 (1): 31–54. дои : 10.1086/354329 . JSTOR 232728 . S2CID 143055829 .
- ^ Рейнхардт, Карстен (26 сентября 2008 г.). Химические науки в ХХ веке: преодоление границ . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-3-527-30271-0 .
- ^ Маркел, Ховард (27 сентября 2013 г.). «Настоящая история пенициллина» . Час новостей PBS . Проверено 14 апреля 2015 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Роулинсон, Джон Шипли (6 ноября 2008 г.). «Интерлюдия: Химики на войне» . В Уильямсе — Роберт Джозеф Пэтон; Чепмен, Аллан; Роулинсон, Джон Шипли (ред.). Химия в Оксфорде: история с 1600 по 2005 год . Королевское химическое общество. стр. 187–194. ISBN 9780854041398 . Проверено 16 апреля 2015 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Джонс, Р. Норман (1989). «Аналитические применения колебательной спектроскопии. Исторический обзор». В Дуриге, Джеймс Р. (ред.). Химическое, биологическое и промышленное применение инфракрасной спектроскопии . Нью-Йорк: Уайли. стр. 1–43. ISBN 9780471908340 .
- ^ Кларк, ХТ; Джонсон-младший; Робинсон, Р.Р., ред. (1949). Химия пенициллина . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. п. 394. ИСБН 9781400874910 .
- ^ Томпсон, HW; Браттейн, РР; Рэндалл, HM; Расмуссен, Р.С. (1949). «Глава XIII» . В Кларке, штат ХТ; Джонсон-младший; Робинсон, Р.Р. (ред.). Химия пенициллина . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 9781400874910 .
- ^ Хо, Ванесса (24 августа 1992 г.). «Откровенная пионерка Мари Браттейн сделала рекламу женской работой» . Сиэтл Таймс .
| Международный | |
|---|---|
| академики | |
