ロバート・ブラッテン

R・ロバート・ブラッテン（1911年5月21日 - 2002年11月17日）は、シェル開発会社のアメリカ人物理学者。第二次世界大戦中、彼は数々の秘密プロジェクトに携わった。彼は、分光光度計のいくつかのモデルの設計と、赤外分光光度計を使用してペニシリンのβ-ラクタム構造を決定したことにより、アメリカを代表する赤外分光学者の一人として認められている。彼の機器設計の仕事は、その後の有機化学における構造の研究と理解に不可欠であった。^[1]

R・ロバート・ブラッテン（R. Robert Brattain）は、1911年5月21日にロス・R・ブラッテンとオティリー・ハウザー・ブラッテン（Ottilie Houser Brattain）の息子として生まれました。^{[2] [3]両親はともに}ホイットマン大学を卒業しました。^{[4] : 71}オティリー・ハウザー・ブラッテン（Ottilie Houser Brattain）は才能ある数学者でした。^[5]ロバート・ブラッテンが幼少期を過ごしていたほとんどの間、家族はワシントン州トナスケット近郊の牧場で暮らしていました。^{[4] : 71}

ブラッテンは兄のウォルター・ハウザー・ブラッテンの跡を継ぎ、ワシントン州ワラワラのホイットマン大学に入学した。その後、1933年にワシントン大学で物理学の修士号を取得した。その後プリンストン大学に進学し^{[1] [6] 、物理学を専攻した。そこで}ジョン・バーディーンと出会い、ブリッジやボウリングのパートナーとなった。ロバート・ブラッテンはジョン・バーディーンを兄のウォルター・ブラッテインに紹介し、バーディーンは二人でノーベル賞を受賞した。^{[5] [6]}

ロバート・ブラッテンは当初数理物理学に興味を持っていたが、すぐに実験物理学に興味を持つようになった。指導教官のエドワード・コンドンが、赤外分光法の専門家であるR・ボーリング・バーンズを補佐するよう提案した後、ブラッテンは赤外線研究と機器設計に魅了された。^[7] ブラッテンはバーンズと他の研究室の人たちと共に、岩塩プリズム、赤外線放射源としての白金片、放射を測定するサーモパイル、結果を表示する2つのガルバノメータを使用して、研究品質の赤外分光光度計を作成した。^[8]彼らはこの機器を使用して、有機分子の分子構造の研究を開始した。バーンズはプリンストンを離れてアメリカンシアナミッド社に移った後、ベンゼン、トルエン、ナフタレンなどの有機化合物の赤外吸収スペクトルを研究するためにブラッテンの他に資金援助を行った。^[9]

大恐慌による財政難のため、ロバート・ブラッテンは1938年に学位を取得せずにプリンストンを去った。^[9] 彼はオットー・ビークに雇われ、カリフォルニア州エメリービルのシェル開発会社に入社した。^[7]そこで彼は赤外線分光法を使って石油や関連製品の分子構造を研究し始めた。^[9]彼はこの分野の先駆者として認められた。^{[10]ブラッテンの}Cに関する研究
₄ガス混合物の分析は「石油産業にとって非常に重要な[分光光度計の]最初の応用の一つであった」^{[11] 。}

ブラッテンが研究した分野の一つは、高オクタン航空燃料の製造に使われるブタンの異性体であった。彼の目標は、赤外線分光法を工業化学プロセス制御の分析ツールとして使用し、石油混合物中の異性体を確実に測定することであった。^[9]

ブラッテンは再び研究用赤外線分光光度計の製作を開始したが、今回はハーバード大学のE. ブライト ウィルソンとハロルド ガーシノウィッツのアイデアを取り入れた。岩塩と臭化カリウムの2つのプリズムを組み込むことで、より広範囲の赤外線波長を検査することが可能になった。1939年までにブラッテンは「IRS #1」を使用して、赤外線の単一波長を測定することでイソブタンとn-ブタンの異性体を区別することができた。 ^[9] IRS #1でブタンの研究を続ける一方で、ブラッテンはシェルの製油所のプロセス制御に使用するためのよりシンプルなモデル「IRS #2」を設計した。彼は1941年6月にカリフォルニア州パサデナで開催されたアメリカ物理学会 で、IRS #1 (研究用) とIRS #2 (プロセス制御用) の設計を発表した。^[9]

その後の開発を経て、ブラッテンはIRS #4の新しい設計を提案し、ナショナル・テクニカル・ラボラトリーズ（後のベックマン・インストゥルメンツ） のアーノルド・オービル・ベックマンに製作を依頼した。スタンダード・オイルのジョン・U・ホワイトと提携することで、ブラッテンは10台の機器を注文することができ、ベックマンに生産開始を納得させるには十分だった。ベックマンの主任技術者ハワード・キャリーは設計の簡素化を提案し、ブラッテンはそれをベックマンIR-1として承認した。^[9] IR-1は、鏡面仕上げの背面を持つ単一の岩塩プリズムと、結果を表示するためのアナログ検流計を備えたリトロー・プリズム・マウントを使用していた。ユーザーは18の指定された波長を素早く選択できた。ベックマン・インストゥルメンツは1942年9月18日に最初の1R-1分光光度計をシェルに出荷した。^[12]

ブラッテンによる異性体の調査は、戦争遂行に二重に重要であった。C4炭化水素異性体イソブタンとn-ブタン（航空燃料で重要）に加えて、ブラッテン氏は4種類のブテン、1-ブテン、シス-2-ブテン、トランス-2-ブテン、イソブテンを特定することができた。ブチレン異性体は、戦争遂行に不可欠なもう1つの材料である合成ゴムの開発に不可欠であった。^[9]従来の蒸留方法と比較して、赤外線分光法は大幅な時間節約をもたらし、検査時間を15時間から20時間から15分に短縮した。^[9]

第二次世界大戦中、北米は天然ゴムの不足に直面した。戦争によりゴム生産国からの供給が途絶えたためである。米国政府のゴム備蓄局は合成ゴム開発の必要性を認識した。^[13]ブラッテン氏の元教授で、現在はシアナミッド社に勤めるR・ボーリング・バーンズは、米国の合成ゴム計画で赤外分光光度計の使用を推進した。^[13] 1942年、ゴム備蓄局はデトロイトでシェル開発会社のロバート・ブラッテン氏、ベックマン・インストゥルメンツ社のアーノルド・O・ベックマン氏、アメリカン・シアナミッド社のR・ボーリング・バーンズ氏による秘密会議を企画し、赤外分光法とブタジエンポリマーの分析に使用できる信頼性の高い機器の供給元を探した。^{[14] : 162–164} 彼らはボブ・ブラッテンの既存のシングルビーム赤外分光光度計の設計を採用し、ベックマン・インストゥルメンツに米国政府の合成ゴム戦争努力の一環として科学者が使用する標準化された機器の大量生産を依頼した。^{[1] : 16–18, 62  [13] [15]}

機器の製造にはAAAの優先評価が与えられ、限られた戦時資源へのアクセスが保証されました。しかし、機器はAAA認定の顧客にのみ販売され、研究、機器の設計、機器は戦後まで機密扱いにされました。^[15]誰も新しい機械に関連することを出版したり議論したりすることは許されませんでした。^{[12] [13]}政府と業界の両方からの注文を受けて、国立技術研究所は1945年までに77台のベックマンIR-1を製造し出荷しました。それらは戦争遂行に非常に重要な貢献をしました。^[9] この政府支援の協力により、戦時中の企業ネットワーク内で技術が迅速に開発され、急速に伝達されましたが、機密制限により、ブラッテンとベックマンの研究が公に知られる範囲は制限されました。^{[16]研究がそれほど制限されていない}パーキンエルマー などの企業は、ブラッテンとベックマンよりも前に赤外分光法の研究について出版することができました。^{[1] : 16  [15]}戦後、このような機器は使い方が簡単で信頼性が高く、価格も手頃だったため、化学者の間で広く採用されました。^[15]

強力な抗生物質であるペニシリンは、1928年にスコットランドの科学者アレクサンダー・フレミング卿によって発見されました。第二次世界大戦中、この薬は傷の治療だけでなく、髄膜炎、肺炎、梅毒などの命に関わる病気の治療にも需要がありました。ペニシリンの生産量は、1943年初頭の4億単位から、戦争の終わりまでに月6,500億単位以上に増加しました。生産量を増やす方法を見つけなければならないという大きなプレッシャーがありました。研究者は、ペニシリンの化学構造を理解することで、それを合成する方法を見つけられるのではないかと期待しました。^[17] 2つの5員環が結合したオキサザロン構造や^[18]、自然界では観察されていなかった4員環を含むβ-ラクタム構造など、いくつかの可能性のある構造が仮定されました。^[19]

ペニシリンの構造を決定するために大西洋を横断した研究プロジェクトが立ち上げられた。このプロジェクトには、ケンブリッジ大学 ( GBBM Sutherland )、オックスフォード大学 ( Harold Warris Thompson ) の赤外分光法の研究者、および米国の大学や企業 (ミシガン大学物理学部、シェル開発会社、メルク社、ファイザー社、コーネル大学医学部ラッセル・セージ研究所) が参加した。^{[18] [19] [20]}米国科学研究開発局は1944年の夏にシェルにアプローチし、ロバート・ブラッテンは赤外分光法を使用してこの問題を研究するチームを編成した。シェルの別のチームは化学合成技術を使用した。^[7] 1944年11月までに、両チームはペニシリンがβ-ラクタム構造を持つことに同意した。その構造によってのみ、分光法の結果における1785、1740、1667、および1538 cm-1の周波数での強い吸収帯の存在を説明できた。^[19]ブラッテンと彼の同僚は1944年に政府にその結果を報告した。^[7] 国際赤外線分光法の研究の完全な報告書は1949年に発表された。^[21]

イギリスでは、オックスフォード大学のドロシー・クロウフットとバーバラ・ローが独立して研究を行い、インペリアル・ケミカル・インダストリーズの研究者らと同様に、X線回折法を用いてペニシリンの構造を研究した。ブラッテンのグループとほぼ同時期に、ドロシー・クロウフットのX線結晶構造解析グループは、ペニシリンがβ-ラクタム構造であるという結論を裏付ける結果を発見した。 ^{[7]彼女の研究は1945年初頭に報告された。この研究とX線回折法を用いたその他の研究により、ドロシー・クロウフットは後に}ノーベル賞を受賞した。^[9]

戦後、ブラッテンは第二次世界大戦で使用されたドイツの神経ガスの構造を研究するという危険な研究を行うよう依頼された。^[7]

引退後、ロバート・ブラッテンはカリフォルニア州モントレーに住んでいた。^[22]