Роберт Браттейн - Robert Brattain

Р. Роберт Браттейн
Родившийся(1911-05-21)21 мая 1911 г.
Умер17 ноября 2002 г.(2002-11-17) (91 год)
НАС.
НациональностьАмериканец
Другие именаРосс Роберт Браттейн
Альма-матерКолледж Уитмана,
Вашингтонский университет,
Университет Принстона
Род занятийФизика
РаботодательКомпания Shell Development
ИзвестенСпектрофотометрия, Приборы
РодственникиУолтер Хаузер Браттейн (брат), Мари Браттейн (сестра)

Р. Роберт Браттейн (21 мая 1911-17 ноября 2002) был американским физиком в Компания Shell Development. Он участвовал в ряде секретных проектов во время Вторая Мировая Война. Он признан одним из ведущих американских инфракрасные спектроскописты за его работу по созданию нескольких моделей спектрофотометр, а также для использования инфракрасного спектрофотометра для определения β-лактам структура пенициллин. Его работа с инструментами была важна для последующего изучения и понимания структур в органическая химия.[1]

биография

Р. Роберт Браттейн родился 21 мая 1911 года в семье Росс Р. Браттейн и Оттилии Хаузер Браттейн.[2][3] Оба родителя были выпускниками Колледж Уитмана;[4]:71 Оттили Хаузер Браттейн была одаренным математиком.[5] На протяжении большей части детства Роберта Браттейна семья жила на ранчо крупного рогатого скота возле Тонаскет, Вашингтон.[4]:71

Браттейн присутствовал Колледж Уитмана в Уолла Уолла, Вашингтон вслед за своим старшим братом, Уолтер Хаузер Браттейн. Затем он получил степень магистра физики в Вашингтонский университет в 1933 году. Он продолжал посещать Университет Принстона,[1][6] изучаю физику. Там он встретил Джон Бардин, частый партнер по игре в бридж и боулинг. Роберт Браттейн познакомил Джона Бардена со своим братом Уолтером Браттейном, вместе с которым Бардин получил Нобелевскую премию.[5][6]

Первоначально интересовавшийся математической физикой, Роберт Браттейн вскоре заинтересовался экспериментальной физикой. После своего советника Эдвард Кондон предложил ему помочь Р. Боулинг Барнс Браттейн, специалист в области инфракрасной спектрометрии, увлекся инфракрасными исследованиями и дизайном инструментов.[7] Браттейн, Барнс и другие в 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 инструмент, чтобы начать изучение молекулярной структуры органических молекул. После того, как Барнс уехал из Принстона в Американский цианамид, он направил финансирование Браттейну и другим на изучение инфракрасных спектров поглощения органических соединений, таких как бензол, толуол и нафталин.[9]

Компания Shell Development

Из-за финансового давления Великая депрессия Роберт Браттейн покинул Принстон в 1938 году, не получив ученой степени.[9] Он был нанят Отто Бек и присоединился Компания Shell Development в Эмеривилл, Калифорния.[7] Там он начал использовать инфракрасную спектроскопию для изучения молекулярных структур 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 приложений [спектрофотометрии], имеющих большое значение для нефтяной промышленности».[11]

Авиационное топливо

Одной из областей, изученных Браттейном, были изомеры бутан, которые использовались для производства высокооктанового авиационного топлива. Его целью было использовать инфракрасную спектрометрию в качестве аналитического инструмента для управления промышленными химическими процессами, надежно измеряя изомеры в нефтяных смесях.[9]

Браттейн снова начал создавать инфракрасный спектрофотометр исследовательского качества, на этот раз воплотив идеи Э. Брайт Уилсон и Гарольд Гершиновиц в Гарвардский университет. За счет включения двух призм, одной из каменной соли и одной из бромида калия, стало возможно исследовать больший диапазон длин волн инфракрасного излучения. К 1939 году Браттейн смог использовать свой «IRS # 1», чтобы различать изомеры. изобутан и н-бутан измеряя одну длину волны инфракрасного излучения.[9] Продолжая изучать бутаны с 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 (исследование) и IRS № 2 (управление технологическим процессом) в Американское физическое общество в Пасадене, Калифорния, в июне 1941 года.[9]

После доработки Браттейн предложил новый дизайн IRS # 4 и подошел к Арнольд Орвилл Бекман в Национальные технические лаборатории (позже Beckman Instruments), чтобы сделать это. В партнерстве с Джон У. Уайт из Стандартное масло Браттейну удалось собрать заказ из 10 инструментов - этого достаточно, чтобы убедить Бекмана начать производство. Главный инженер Бекмана Говард Кэри предложил упрощение конструкции, которое было одобрено Браттейном как Beckman IR-1.[9] IR-1 использовал Призма Литтроу монтаж с одним каменная соль призма с зеркальной спинкой и аналог гальванометр для представления результатов. Пользователи могли быстро выбирать между 18 указанными длинами волн. Компания Beckman Instruments отправила первый спектрофотометр 1R-1 компании Shell 18 сентября 1942 года.[12]

Синтетическая резина

Исследование изомеров Браттейном оказалось вдвойне важным для военных действий. В дополнение к изомерам углеводородов C4 изобутану и н-бутану (важным для авиационного топлива) Браттейн смог идентифицировать набор из четырех бутены, 1-бутен, цис-2-бутен, транс-2-бутен, и изобутен. 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 дала огромную экономию времени, сократив время тестирования с 15 или 20 часов до 15 минут.[9]

В течение Вторая Мировая Война, Северная Америка столкнулась с нехваткой натуральная резина, потому что война прервала поставки из стран, выращивающих каучук. Управление резерва резины правительства США признало необходимость развития синтетическая резина.[13] Бывший профессор Браттейна Р. Боулинг Барнс, ныне работающий в Cyanamid, продвигал использование инфракрасных спектрофотометров в программе синтетического каучука в США.[13] В 1942 году Управление резинового резерва организовало секретные встречи в Детройте между Робертом Браттейном из Shell Development Company, Арнольд О. Бекман из Beckman Instruments и Р. Боулинг Барнс из Американский цианамид, ищу источник надежных инструментов для инфракрасной спектроскопии и анализа полимеров бутадиена.[14]:162–164 Выбрав существующий дизайн Боба Браттейна для однолучевого инфракрасного спектрофотометра, они поручили компании Beckman Instruments массовое производство стандартизированных инструментов для ученых, которые будут использоваться в рамках военных усилий правительства США по поводу синтетического каучука.[1]:16–18,62[13][15]

Производство орудий получило рейтинг приоритета AAA, что обеспечило им доступ к ограниченным ресурсам военного времени. Однако инструменты могли быть проданы только клиентам, имеющим сертификат AAA, а исследования, дизайн инструментов и инструменты оставались засекреченными до окончания войны.[15] Никому не разрешалось публиковать или обсуждать что-либо, связанное с новыми машинами.[12][13] По заказам как правительства, так и промышленности, Национальные технические лаборатории к 1945 году изготовили и отгрузили 77 Beckman IR-1. Они внесли решающий вклад в военные усилия.[9] Это сотрудничество при поддержке правительства привело к быстрой разработке и быстрой передаче технологии в сети компаний военного времени, но ограничения секретности ограничили степень, в которой работа Браттейна-Бекмана стала общеизвестной.[16] Такие компании как Перкин-Элмер чьи работы не были такими ограниченными, смогли опубликовать о своей работе в области инфракрасной спектроскопии до того, как Браттейн и Бекман смогли это сделать.[1]:16[15] После войны такие инструменты получили широкое распространение среди химиков, поскольку они были просты в использовании, надежны и стоили по разумной цене.[15]

Пенициллин

Пенициллин, мощный антибиотик, был открыт в 1928 году шотландским ученым Сэр Александр Флеминг. Во время Второй мировой войны препарат был востребован как для лечения ран, так и для лечения таких опасных для жизни заболеваний, 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 способы увеличить производство. Исследователи надеялись, что, поняв химическую структуру пенициллина, они смогут найти способ его синтезировать.[17] Было выдвинуто предположение о нескольких возможных структурах, включая структуру оксазалона с 2 связанными 5-членными кольцами,[18] и β-лактамная структура, включающая 4-членное кольцо, чего не наблюдалось в естественных условиях.[19]

Был разработан проект трансатлантического исследования для определения структуры пенициллина. В него вошли исследователи инфракрасной спектроскопии из Кембриджа (G.B.B.M. Сазерленд ), в Оксфорде (Гарольд Уоррис Томпсон ), а также университеты и компании США (факультет физики Мичиганского университета, Shell Development Company, Merck & Co., Pfizer и Институт Рассела Сейджа Медицинского колледжа Корнельского университета).[18][19][20] Летом 1944 года Управление научных исследований и разработок США обратилось в 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 β-лактамную структуру. Только эта структура объясняет наличие сильных полос на частотах 1785, 1740, 1667 и 1538 см-1 по результатам спектроскопии.[19] Браттейн и его сотрудники представили правительству отчет с описанием своих результатов в 1944 году.[7] Полный отчет о международной инфракрасной спектроскопии появился в 1949 году.[21]

Независимо работая в Великобритании, Дороти Кроуфут и Барбара Лоу в Оксфорд, Англия использовали дифракцию рентгеновских лучей для изучения структуры пенициллина, как и исследователи из Imperial Chemical Industries. Практически одновременно с группой Браттейна группа рентгеновской кристаллографии Дороти Кроуфут нашла результаты, подтверждающие вывод о том, что пенициллин имеет β-лактамную структуру.[7] О ее исследовании было сообщено в начале 1945 года. За это и другие исследования с использованием дифракции рентгеновских лучей Дороти Кроуфут в конечном итоге получила премию. Нобелевская премия.[9]

Нервно-паралитический газ

После войны Браттейну было предложено провести опасное исследование структуры немецких нервно-паралитических газов, которые использовались во Второй мировой войне.[7]

После выхода на пенсию Роберт Браттейн жил в Монтерей, Калифорния.[22]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Моррис, Питер Дж. Т., изд. (2002). От классической химии к современной: инструментальная революция; [из конференции по истории химических приборов: «От пробирки к автоанализатору: развитие химических приборов в двадцатом веке», Лондон, август 2000 г.]. Кембридж: Королевское химическое общество в доц. с Музеем науки. С. 16–18, 62. ISBN  9780854044795. Получено 9 апреля 2015.
  2. ^ "Уолтер Хаузер Браттейн". Шведская королевская академия наук. Получено 2014-12-08.
  3. ^ "Браттейн, Уолтер Х. (1902 - 1987), физики, физики, лауреаты Нобелевской премии". Американская национальная биография онлайн. 2001. ISBN  9780198606697. Получено 4 марта 2015.
  4. ^ а б Бардин, Джон (1994). Вальтер Хаузер Браттейн 1902-1987 (PDF). Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. Получено 4 марта 2015.
  5. ^ а б "Роберт Браттейн". PBS Online. Получено 4 марта 2015.
  6. ^ а б Ходдесон, Лилиан; Даич, Вики (2005). Истинный гений жизни и науки Джона Бардина, единственного лауреата двух Нобелевских премий по физике. Вашингтон, округ Колумбия: Джозеф Генри Пресс. ISBN  978-0309095112. Получено 9 апреля 2015.
  7. ^ а б c d е ж Браттейн, Р. Роберт (1999). «Спектроскопия во Второй мировой войне» (PDF). Спектр. 26 (2).[мертвая ссылка ]
  8. ^ Барнс, Р. Боулинг; Браттейн, Р. Роберт; Зейтц, Фредерик (1 октября 1935 г.). «О структуре и интерпретации инфракрасных спектров поглощения кристаллов». Phys. Rev. 48 (7): 582–602. Bibcode:1935ПхРв ... 48..582Б. Дои:10.1103 / PhysRev.48.582.
  9. ^ а б c d е ж грамм час я j k Брок, Дэвид С .; Галлвас, Джеральд (2015-03-09). «Синтетический каучук, Spectros и война: начало использования инструментов Beckman в ИК». Pittcon.
  10. ^ Джонс, Р. Норман (1989). «Аналитические приложения колебательной спектроскопии - Исторический обзор». В Durig, Джеймс Р. (ред.). Химические, биологические и промышленные применения инфракрасной спектроскопии. Нью-Йорк: Вили. п. 26. ISBN  9780471908340. Нефтяные компании также знали об аналитических приложениях инфракрасной спектроскопии до 1940 года, в частности, исследовательские лаборатории Shell Development Co. в Эмеривилле, Калифорния, под руководством Р. Р. Браттейна и Р. С. Расмуссена.
  11. ^ Коггесхолл, Н. Д. (4 апреля 1955 г.). Браттейн, Р.Р. (ред.). «Инфракрасная спектроскопия в нефтяной промышленности». Симпозиум по спектроскопии в нефтяной промышленности. 32: 7–14.
  12. ^ а б Beckman, A. O .; Gallaway, W. S .; Kaye, W .; Ульрих, В. Ф. (1977). «История спектрофотометрии в Beckman Instruments, Inc.». Аналитическая химия. 49 (3): 280A – 300A. Дои:10.1021 / ac50011a001.
  13. ^ а б c d «Инфракрасный спектрометр Бекмана». Фонд химического наследия. Архивировано из оригинал 4 февраля 2015 г.. Получено 24 июн 2013.
  14. ^ Арнольд Текрей и Майнор Майерс-младший (2000). Арнольд О. Бекман: ​​сто лет мастерства. предисловие Джеймса Д. Уотсона. Филадельфия, Пенсильвания: Фонд химического наследия. ISBN  978-0-941901-23-9.
  15. ^ а б c d Рабкин, Яков М. (1987). «Технологические инновации в науке: внедрение инфракрасной спектроскопии химиками». Исида. 78 (1): 31–54. Дои:10.1086/354329. JSTOR  232728.
  16. ^ Рейнхардт, Карстен (26 сентября 2008 г.). Химические науки в ХХ веке: преодолевая границы. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. ISBN  978-3-527-30271-0.
  17. ^ Маркел, Ховард (27 сентября 2013 г.). «Настоящая история пенициллина». PBS Newshour. Получено 14 апреля 2015.
  18. ^ а б Роулинсон, Джон Шипли (6 ноября 2008 г.). "Интерлюдия: Химики на войне". В Williams Роберт Джозеф Патон; Чепмен, Аллан; Роулинсон, Джон Шипли (ред.). Химия в Оксфорде: история с 1600 по 2005 год. Королевское химическое общество. С. 187–194. ISBN  9780854041398. Получено 16 апреля 2015.
  19. ^ а б c Джонс, Р. Норман (1989). «Аналитические приложения колебательной спектроскопии - Исторический обзор». В Durig, Джеймс Р. (ред.). Химические, биологические и промышленные применения инфракрасной спектроскопии. Нью-Йорк: Вили. С. 1–43. ISBN  9780471908340.
  20. ^ Clarke, H.T .; Johnson, J. R .; Робинсон, Р. Р., ред. (1949). Химия пенициллина. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. п. 394. ISBN  9781400874910.
  21. ^ Томпсон, H.W .; Brattain, R. R .; Randall, H.M .; Расмуссен, Р. С. (1949). "Глава XIII". В Clarke, H.T .; Johnson, J. R .; Робинсон, Р. Р. (ред.). Химия пенициллина. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.
  22. ^ Хо, Ванесса (24 августа 1992 г.). «Открытая пионерка Мари Браттейн сделала работу женщин в рекламе». Сиэтл Таймс.

внешняя ссылка