Paul Flory Facts


Paul Flory (1910-1985), grondlegger van de wetenschap van polymeren, was een onderzoeker in de macronucleaire chemie en kreeg in 1974 de Nobelprijs.

Paul Flory wordt algemeen erkend als de grondlegger van de wetenschap van polymeren. De Nobelprijs voor de scheikunde die hij in 1974 ontving, werd niet toegekend voor een enkele specifieke ontdekking, maar meer in het algemeen “voor zijn fundamentele prestaties, zowel theoretisch als experimenteel, in de fysische chemie van de macromoleculen”. Die uitspraak geeft het brede karakter van Flory’s carrière nauwkeurig weer. Hij werkte zowel in industriële als academische instellingen en was evenzeer geïnteresseerd in de theorie van de macromoleculen als in de praktische toepassingen ervan.

Paul John Flory werd geboren in Sterling, Illinois, op 19 juni 1910. Zijn ouders waren Ezra Flory, een geestelijke en opvoeder, en Martha (Brumbaugh) Flory, een voormalig schoolmeester. Ezra en Martha’s voorouders waren Duitsers, maar ze hadden zes generaties lang in de Verenigde Staten gewoond. Zowel de Flory en de Brumbaugh families waren altijd al boeren geweest, en Paul’s ouders waren de eerste in hun lijn die ooit naar de universiteit zijn gegaan.

Na het afstuderen van Elgin High School, schreef Flory zich in bij zijn moeder’s alma mater, Manchester College, in Noord-Manchester, Indiana. Het college was klein, met een inschrijving van slechts 600 personen. Hij verdiende zijn bachelor’s degree in slechts drie jaar, ten minste gedeeltelijk omdat het college “niet veel meer dan drie jaar te bieden had op het moment,” zoals hij werd geciteerd zoals gezegd door Richard J. Seltzer in Chemische en Engineering News. Een belangrijke invloed op Flory in Manchester was scheikunde professor Carl W. Holl. Holl overtuigde Flory er blijkbaar van dat hij een afstudeeropleiding in de chemie moest volgen. In juni 1931 ging Flory daarom naar de Ohio State University en behaalde, ondanks een ontoereikende achtergrond in wiskunde en scheikunde, zijn masterdiploma organische chemie in minder dan drie maanden. Hij begon toen meteen te werken aan een doctoraat, maar stapte over op het gebied van de fysische chemie. Hij voltooide zijn onderzoek naar de fotochemie van stikstofoxide en promoveerde in 1934.

Flory’s doctoraal adviseur, Herrick L. Johnston, probeerde hem te overtuigen om na zijn afstuderen in Ohio State te blijven. In plaats daarvan accepteerde hij echter een baan bij de chemische reus Du Pont als onderzoekschemicus. Daar werd hij toegewezen aan een onderzoeksteam onder leiding van Wallace H. Carothers, die later het proces voor het maken van nylon en neopreen zou uitvinden. Flory’s kans om polymeren te bestuderen was ironisch, omdat hij voorafgaand aan deze baan bijna niets wist over het onderwerp. Met bijna een baan tijdens de diepten van de Grote Depressie had hij geluk, en Flory was de afgunst van vele klasgenoten in Ohio State omdat hij het aanbod van Du Pont had ontvangen.

Het werk van Flora aan het Carothers team plaatste hem in de voorste gelederen van het chemisch onderzoek. Scheikundigen waren pas onlangs begonnen met het ontrafelen van de structuur van macromoleculen, zeer grote moleculen met honderden of duizenden atomen, en vervolgens met het begrijpen van hun relatie tot polymeren, moleculen die chemisch zijn samengevoegd tot één enkele, grotere molecuul. De studie van polymeren was zelfs nog moeilijker dan die van macromoleculen, omdat deze laatste, hoewel ze zeer groot zijn, bepaalde chemische samenstellingen hebben die altijd hetzelfde zijn voor een bepaalde stof. Polymeren daarentegen hebben een variabele grootte en samenstelling. Zo kan polyethyleen, een gangbaar polymeer, bestaan uit enkele honderden tot vele duizenden van dezelfde basiseenheid (monomeer), altijd gerangschikt in een rechte keten of met dwarsschakels tussen de ketens.

Met zijn achtergrond in zowel organische als fysische chemie was Flory de logische persoon die de verantwoordelijkheid kreeg om meer te leren over de fysieke structuur van polymeermoleculen. Die taak werd bemoeilijkt door de variabiliteit in grootte en vorm van het ene polymeermolecuul naar het andere—zelfs onder die van dezelfde stof. Flory’s oplossing voor dit probleem was om gebruik te maken van statistische mechanica om de eigenschappen van verschillende moleculen uit te middelen. Die techniek werd al toegepast op polymeren door de Zwitserse scheikundige Werner Kuhn en twee Oostenrijkse wetenschappers, Herman Mark en Eugene Guth. Maar Flory ontwikkelde de methode echt tot het hoogste punt in zijn onderzoek bij Du Pont.

In zijn vier jaar bij Du Pont heeft Flory een aantal vorderingen gemaakt in het begrijpen van de polymeerstructuur en de reacties. Hij deed bijvoorbeeld de nogal verrassende ontdekking dat de snelheid waarmee polymeren chemisch reageren niet wordt beïnvloed door de grootte van de moleculen waarvan ze zijn gemaakt. In 1937 ontdekte hij dat een groeiende polymeerketen in staat is zijn eigen groei te beëindigen en een nieuwe keten te starten door te reageren met andere moleculen die in de reactie aanwezig zijn, zoals die van het oplosmiddel. Tijdens zijn werk bij Du Pont ontmoette Flory elkaar en op 7 maart 1936 trouwde hij met Emily Catherine Tabor. De Florys hadden twee dochters, Susan en Melinda, en een zoon, Paul John, Jr. Het werk van Flory in Du Pont kwam onverwacht tot stilstand toen Carothers tijdens een van zijn periodieke depressies in 1937 zelfmoord pleegde. Hoewel hij diep getroffen werd door de tragedie, bleef Flory nog een jaar aan het werk voordat hij ontslag nam om een baan te aanvaarden als onderzoeksmedewerker bij het Basic Science Research Laboratory van de Universiteit van Cincinnati. Zijn belangrijkste prestatie was de ontwikkeling van een theorie die het proces van gelatie verklaart, waarbij verknopingen in polymeren worden aangebracht om een gelachtige substantie te vormen.

Het verblijf op de Universiteit van Cincinnati was relatief kort. Kort na het begin van de Tweede Wereldoorlog aanvaardde hij een aanbod van de Esso (nu Exxon) Laboratoria van de Standard Oil Development Company om onderzoek te doen naar rubber. Het was voor veel Amerikaanse chemici en overheidsfunctionarissen duidelijk dat de verspreiding van de oorlog naar de Stille Oceaan het aanbod van natuurlijk rubber in de Verenigde Staten in gevaar zou brengen, zo niet volledig zou stopzetten. Daarom werd een grootschalig crashprogramma opgestart om synthetische vervangers voor natuurrubber te ontwikkelen. Flory’s aanpak was om genoeg informatie te leren over de aard van de rubbermoleculen om vooraf te kunnen voorspellen welke synthetische producten waarschijnlijk goede kandidaten zouden zijn als synthetische vervangers (“elastomeren”). Een resultaat van dit onderzoek was de ontdekking van een methode waarmee de structuur van polymeren kan worden bestudeerd. Flory vond dat wanneer polymeren in een oplosmiddel worden ondergedompeld, ze de neiging hebben zodanig uit te zetten dat hun moleculaire structuur op een gegeven moment relatief gemakkelijk te observeren is.

In 1943 kreeg Flory de kans om leider te worden van een klein team dat fundamenteel onderzoek deed naar rubber bij de Goodyear Tire and Rubber Company in Akron, Ohio. Hij aanvaardde dat aanbod en bleef bij Goodyear tot 1948. Een van zijn ontdekkingen was dat onregelmatigheden in de moleculaire structuur van rubber de treksterkte van het materiaal aanzienlijk kunnen beïnvloeden.

In 1948 werd Flory uitgenodigd door Peter Debye, de voorzitter van de afdeling scheikunde van de Cornell University, om de prestigieuze George Fisher Baker Lectures in Chemistry te geven. Cornell

en Flory waren duidelijk blij met elkaar als gevolg van deze ervaring, en toen Debye hem vanaf het najaar van 1948 een vaste aanstelling op de afdeling chemie aanbood, accepteerde Flory— volgens Maurice Morton in Rubber Chemistry and Technology— “zonder aarzeling”. De Baker Lectures die hij presenteerde werden samengesteld en gepubliceerd door Cornell University Press in 1953 als Principles of Polymer Chemistry. Flory zette zijn studie van polymeren voort bij Cornell en deed twee nuttige ontdekkingen. Een daarvan was dat er voor elke polymeeroplossing een bepaalde temperatuur is waarbij de moleculaire structuur van het polymeer het gemakkelijkst wordt bestudeerd. Flory noemde die temperatuur het theta-punt, hoewel het nu breder bekend staat als de Flory-temperatuur. Ook verfijnde Flory een methode die eerder door de Duitse chemicus Hermann Staudinger was ontwikkeld om de configuratie van polymeermoleculen met behulp van viscositeit te ontdekken. Uiteindelijk publiceerde hij in 1956 een van de eerste documenten ooit over het onderwerp van vloeibare kristallen, een materiaal dat alomtegenwoordig is, maar dat pas meer dan tien jaar na de publicatie van Flory’s paper in de praktijk zou worden ontwikkeld.

In 1957 werd Flory uitvoerend directeur van onderzoek aan het Mellon Institute of Industrial Research in Pittsburgh. Zijn opdracht bij Mellon was het creëren en ontwikkelen van een programma van fundamenteel onderzoek, een focus die in dat instituut afwezig was, waar toegepast onderzoek en ontwikkeling altijd al van primair belang waren geweest. Het was een veeleisende taak waarbij meer dan honderd fellowships werden begeleid. Uiteindelijk realiseerde Flory zich dat hij een hekel had aan administratief werk en dat hij weinig vooruitgang boekte bij het heroriënteren van Mellon op basisonderzoek. Toen hij in 1961 de kans kreeg, nam hij ontslag bij Mellon om een functie te aanvaarden bij de afdeling scheikunde van de Stanford University. Vijf jaar later werd hij benoemd tot de eerste J.G. Jackson-C van Stanford. J. Wood Professor in de Chemie. Toen hij in 1975 met pensioen ging op Stanford, werd hij J.G. Jackson-C genoemd. J. Wood Professor Emeritus. In 1974, een jaar voor zijn officiële pensionering, won Flory drie van de hoogste onderscheidingen voor chemie— de National Medal of Science, de Priestley Medal van de American Chemical Society, en de Nobelprijs voor de scheikunde. Deze onderscheidingen waren een beperking van een carrière waarin Flory, zoals Seltzer al aangaf, “bijna elke belangrijke prijs in de wetenschap en chemie had gewonnen”

.

De invloed van Flora op het chemisch beroep reikte veel verder dan zijn eigen onderzoekswerk. Hij werd alom gerespecteerd als een uitstekende leraar die met veel plezier met zijn afgestudeerde studenten werkte. Een aantal van zijn studenten nam later belangrijke posities in academische instellingen en industriële organisaties in het hele land in. Zijn invloed werd ook gevoeld door zijn twee boeken, Principles of Polymer Chemistry, gepubliceerd in 1953, en Statistische Mechanica van Ketenmoleculen, gepubliceerd in 1969. Leo Mandelkern, een professor in de chemie aan de Florida State University, wordt door Seltzer geciteerd als verwijzing naar het eerste werk als “de bijbel” in zijn vakgebied, terwijl het laatste is vertaald in zowel het Russisch als het Japans.

Flory was ook actief in de politieke arena, vooral na zijn pensionering in 1975. Hij en zijn vrouw besloten het prestige van de Nobelprijs te gebruiken om zich in te zetten voor de mensenrechten, vooral in de voormalige Sovjet-Unie en in heel Oost-Europa. Hij was van 1979 tot 1984 lid van het Comité voor de rechten van de mens van de Nationale Academie van Wetenschappen en was afgevaardigde van het wetenschappelijk forum van 1980 in Hamburg, waar het thema mensenrechten werd besproken. Zoals Seltzer, Morris Pripstein, voorzitter van de Wetenschappers voor Sacharov, Orlov en Scharansky, al citeerde, beschreef hij Flory als “zeer gepassioneerd op het gebied van mensenrechten…Je kon altijd op hem rekenen. Op een gegeven moment bood Flory zichzelf aan de Sovjet regering aan als gijzelaar, als het de Sovjet wetenschapper Andrei Sacharov’s vrouw, Jelena Bonner, zou toestaan naar het Westen te komen voor medische behandeling. De Sovjets wezen het aanbod af, maar lieten Bonner uiteindelijk wel toe om de nodige behandeling te krijgen in Italië en de Verenigde Staten.

Vliegtuig leidde een actief leven met een speciale interesse in zwemmen en golfen. In de woorden van Ken A. Dill, professor in de chemie aan de Universiteit van Californië, San Francisco, zoals geciteerd door Seltzer, was Flory “een warm en medelevend mens. Hij had een gevoel voor leven, een gevoel voor humor en een speelse geest. Hij was geïnteresseerd in de mensen om hem heen en gaf er veel om. Hij deed alles met een passie; hij deed niets halverwege.” Flory stierf op 8 september 1985, terwijl hij werkte in zijn weekendhuis in Big Sur, Californië. Volgens Seltzer, tijdens de herdenkingsdienst van Flory in Stanford, gaf James Economy, voorzitter van de American Chemical Society’s afdeling polymeerchemie, aan dat Flory “het geluk had om van ons af te wijken terwijl hij nog op zijn hoogtepunt was, niet te hoeven lijden onder de wisselvalligheden van de ouderdom, en ons achter te laten met een scherp geëtste herinnering aan een van de belangrijkste wetenschappelijke contribuanten van de twintigste eeuw”.

Verder lezen over Paul Flory

Morton, Maurice, “Paul John Flory, 1910-1985, deel I: De fysische chemie van de polymeersynthese,” in Rubberchemie en -technologie, mei-juni, 1987, pp. G47-G57.

Seltzer, Richard J., “Paul Flory. A Giant Who Excelled in Many Roles,” in Chemical and Engineering News, 23 december 1985, pp. 27-30.


GOSTOU? PARTILHE COM OS SEUS AMIGOS!