ウォレス・カロザース

ウォレス・ヒューム・カロザース
生まれる	( 1896-04-27 )1896年4月27日 バーリントン、アイオワ州、米国
死亡	1937年4月29日(1937-04-29)（41歳） アメリカ合衆国ペンシルベニア州フィラデルフィア
母校	イリノイ大学
知られている	ネオプレンとナイロンの発明
科学者としてのキャリア
フィールド	有機化学
博士課程の指導教員	ロジャー・アダムス

ウォレス・ヒューム・カロザース（/ k ə ˈ r ʌ ð ər z / ; 1896年4月27日 - 1937年4月29日）は、アメリカの化学者、発明家であり、デュポン社の有機化学のリーダーであり、ナイロンの発明者として知られている。^[1]

カロザースは、デラウェア州ウィルミントン近郊にあるデュポン実験ステーションのグループリーダーであり、ほとんどのポリマー研究がここで行われました。^[2]カロザースは有機化学者であり、ナイロンを初めて開発しただけでなく、ネオプレンの基礎構築にも貢献しました。博士号を取得した後、デュポンに雇われて基礎研究に従事するまで、いくつかの大学で教鞭をとりました。

1936年2月21日、カロザースはヘレン・スウィートマンと結婚した。カロザースは若い頃から鬱に悩まされていた。ナイロンで成功したにもかかわらず、大したことは成し遂げられず、アイデアも尽きたと感じていた。妹の死によって彼の不幸は悪化し、1937年4月28日、彼は青酸カリを飲んで自殺した。^{[3] [4]} 彼の娘ジェーンは1937年11月27日に生まれた。

カロザースは、1896 年 4 月 27 日にアイオワ州バーリントンで、アイラとメアリー エバリナ カロザースの息子として生まれました。彼は 4 人兄弟の長男で、兄が 1 人、姉が 2 人いました。ジョン、イソベル、エリザベスです。若い頃、カロザースは道具や機械装置に魅了され、実験に多くの時間を費やしました。アイオワ州デモインの公立学校に通い、そこでは勤勉な生徒として知られていました。卒業後、父親からの圧力で、カロザースは、父親が副学長を務めていたデモインのキャピタル シティ コマーシャル カレッジに入学し、1915 年 7 月に会計と秘書のカリキュラムを修了しました。

1915年9月、ミズーリ州のタルキオ大学に入学。当初は英文学を専攻していたが、同学部長のアーサー・パーディーの影響で化学に転向した。^[5]カロザースは化学に非常に優れていたため、卒業前に化学の講師となり、パーディーがサウスダコタ大学の化学学部長に就任するために去った後、上級コースで勉強し、教えることとなった。 [ ^6]カロザースは1920年、24歳でタルキオ大学を卒業し、理学士号を取得した。その後、イリノイ大学に進み、カール・マーベル教授の指導の下、1921年に修士号を取得した。^[7]

1921年から1922年にかけて、カロザースはサウスダコタ大学で化学の講師として1年間務めた。サウスダコタ大学で彼は独自の研究を始め、その研究成果はアメリカ化学会誌に論文として掲載された。この論文で彼はフェニルイソシアネートとジアゾベンゼンイミド（現在はフェニルアジドとして知られている^[8] ）の物理的性質を測定した。その性質は非常によく似た値を示し、2番目の化合物の構造はC ₆ H ₅ -N=N=Nであり、3つの窒素原子はこれまで考えられていた環状ではなく直鎖状であるという結論に至った。^{[9] [10]}

彼はイリノイ大学に戻り、ロジャー・アダムスの下で博士号を取得しました。1924年に学位を取得しました。彼は有機化学を専攻し、物理化学と数学を副専攻しました。1922年から1923年にかけて研究助手として働き、1923年から1924年にかけてカー・フェローシップを受賞しました。これは当時大学が授与した最も名誉ある賞でした。

彼は1926年にイリノイ大学のゼータ支部のメンバーとしてアルファ・カイ・シグマに入会した。 ^[11]

カロザース氏は博士号を取得した後、イリノイ大学で有機化学の講師として2年間勤務した。

1926年、カロザースはハーバード大学に移り、再び有機化学の講師となった。ハーバード大学学長のジェームズ・B・コナント （自身も化学者）はカロザースについて次のように書いている。

カロザース博士の研究は、この頃からすでに、後の研究を特徴づける高度な独創性を発揮していた。博士は、決して定石をたどったり、有機反応の通常の解釈を受け入れたりすることはなかった。博士が重合と高分子量の物質の構造について初めて考え始めたのは、ハーバード大学にいた頃だった。^[12]

1927年、デュポンは純粋に基礎的な研究、つまり金儲けを目的とした製品の開発を意図的に目的としない研究に資金を提供することを決定した。カロザースはデラウェア州ウィルミントンに行き、デュポンの新しい基礎研究研究所で有機化学を担当する可能性について議論した。^[13]

学界を去る決断はカロザースにとって難しいものだった。最初彼はデュポンの雇用の申し出を断り、「私は神経症の発作を起こして能力が低下しており、ここよりもそちらのほうがずっと深刻な障害になるかもしれない」と説明した。^[14]この告白にもかかわらず、デュポンの幹部ハミルトン・ブラッドショーはハーバード大学に赴き、カロザースに考えを変えるよう説得した。彼の給料はハーバード大学ではたったの267ドル（年間3200ドル）だったのに対し、月500ドルだった。

後に、タルキオのルームメイトであるウィルコ・マチェタンツに宛てた手紙の中で、カロザースは自身の憂鬱な気持ちについて詳しく述べている。「私は今でも、純粋な寛大さと善意から与えられた計り知れない利益を受け入れている一方で、鈍感さや恐怖、利己心、あるいは単なる無関心や感情の欠如から、状況が許し、人間の感情と良識が要求するわずかな見返りさえも提供できていないことに気づいている。」^[15]

デュポン社では、カロザースはデラウェア州ウィルミントンに設立されたばかりの新しい基礎研究プログラムに配属され、会社側はカロザースに好きな研究を任せた。彼がポリマー研究を選んだのは、このテーマには理論的な探究が必要であり、商業的に大きな影響があったためである。 ^[16]カロザースは1928年2月6日にデュポン実験ステーションで働き始めた。エミール・フィッシャー博士が達成した分子量4,200を超えるポリマーの合成が彼の主な目標であった。^[17]

1928 年の夏までに、カロザーズには博士号を持つ化学者と 2 人の顧問が数人いました。カロザーズの論文指導教官であるロジャー アダムス博士と、イリノイ大学で有機化学の講師を務めたカール マーベル博士です。この一流の科学者たちが働いていた研究室は「ピュリティー ホール」として知られるようになりました。1929 年半ばまでに「ピュリティー ホール」で 4,000 を超える分子量のポリマーが製造されなかったことは残念なことでした。

1930年1月、エルマー・K・ボルトン博士が化学部門の副化学部長となり、カロザースの直属の上司となった。ボルトンは1930年に実用的な結果を望んでおり、その願いは叶えられた。ボルトンはカロザースに、合成ゴムの製造を目標にアセチレンポリマーの化学を調べるよう依頼した。1930年4月、カロザースのスタッフの一人、アーノルド・M・コリンズ博士がクロロプレンを単離した。クロロプレンとは、重合するとゴムに似た固体物質を生成する液体である。この製品が最初の合成ゴムであり、今日ではネオプレンとして知られている。^{[18] [19]}

同年、カロザース チームのもう一人の研究者、ジュリアン W. ヒル博士が、分子量 4,000 を超えるポリエステルの製造を再び試みました。彼の努力はすぐに大きな成果につながり、分子量約 12,000 の合成ポリマーが誕生しました。分子量が高いため、溶融したポリマーを繊維状に引き伸ばすことができました。こうして、化学者によってスーパーポリエステルと称された 最初の合成シルクが誕生しました。

ポリエステルとポリアミドは、段階重合によって形成される縮合ポリマーの例です。カロザースは段階重合の理論を解明し、平均重合度とモノマーからポリマーへの分数変換率（または収率）を関連付けるカロザース方程式を導きました。この方程式は、高分子量の場合、非常に高い分数変換率が必要であることを示しています（段階重合ポリマーのみ）。

ヒルは、グリコールと二酸を混合し、減圧下で加熱し、分子蒸留器を使用して縮合反応で生成された最後の水分を除去することで、弾力性と強度を備えた合成繊維も製造しました。残念ながら、製造された繊維は熱湯に入れると粘着性の塊に戻ってしまうため、商品化できませんでした。カロザースは数年間、ポリマーの研究を中止しました。

1931年、カロザースは他の3人のデュポンの科学者とともに、後にウィスキー・エーカーズとして知られるようになるウィルミントンの一軒家に引っ越した。彼は隠遁者ではなかったが、憂鬱な気分のせいで、ルームメイトが参加するすべての活動を楽しむことができないことが多かった。親友のフランシス・スペンサーに宛てた手紙の中で、彼は「化学以外の経験についてはあまり報告することはないようだ。私は現在、他の3人の独身男性と田舎に住んでいて、彼らは社交的なので、みんなハイハットと白ネクタイで出かけているが、私は昔からの習慣に従って、むっつりと家で座っている」と書いている。^[20]この頃、カロザースはジュリアン・ヒルに、時計のチェーンにシアン化物のカプセルを付けていることを見せた。^[21]

カロザースは、自分の知名度を維持するために必要な公の場でのスピーチを嫌っていた。1932年1月にフランシス・スペンサーに宛てた手紙の中で、彼は次のように述べている。「私は休暇中にニューヘイブンに行き、オーガニックシンポジウムでスピーチをした。かなり好評だったが、そのシンポジウムに出席しなければならないという見通しで、その前の数週間は台無しになり、その場に備えて神経を落ち着かせるためにかなりの量のアルコールに頼る必要があった。…私の神経質、憂鬱、優柔不断さは、時が経つにつれて悪化し、頻繁に飲酒しても永続的な改善は得られない。1932年は今のところ、私にとってかなり暗い年になりそうだ。」^[22]

1932年、ボルトン博士はカロザースが雇用された契約を修正した。「ピュアリティ・ホール」は「我々の仕事の最終目的と会社の利益とのより密接な関係を実現する」ことに重点を置くことになった。^[23]これは資金が純粋研究から実用研究に移されたことを意味した。カロザースは自分を有能な商業研究者とは考えていなかった。彼は基礎研究をデュポンの利益に合致する2つか3つの提案に限定することを提案した。

この時期のカロザースの私生活は多忙だった。彼は既婚女性のシルビア・ムーアと浮気をしていたが、彼女は1933年に夫と離婚を申請した。^[24]同時に彼は両親の経済的な問題を心配し、両親をウィルミントンに連れてくる計画を立てた。この引っ越しが感情的にどのような影響を及ぼすかなど考えもせず、彼は実験ステーションから約10マイル (16 km) 離れたアーデンに家を購入し、両親と同居した。当時彼は37歳だった。両親との関係はすぐに緊張したものになった。カロザースは独身のシルビア・ムーアとまだ交際していたが、両親はこの関係に大いに反対した。家庭内の緊張があまりにもつらいと感じた両親は、1934年の春にデモインに戻った。^[25]

1934年、カロザースは再び繊維に注目した。今度はチームはグリコールの代わりにジアミンを使用し、ポリアミドと呼ばれる種類のポリマーを製造した。これらの物質は、グリコールを使用して形成されたポリエステルよりもはるかに安定していた。ポリアミドは水素結合によって結晶ドメインを形成できるため、機械的特性が向上している。したがって、日常的に使用できる実用的な合成シルクを製造できる可能性がある。彼の研究により、いくつかの新しいポリアミドが発明された。このプロジェクトの研究室作業は、WRピーターソン博士とドナルド・コフマン博士によって実施された。^[26] 1935年、ジェラルド・ベルシェ博士がこのポリアミド研究に任命された。^[27]

1934年の夏、ナイロンが発明される前のこの研究が実り多かった時期に、カロザースは姿を消した。彼は仕事に来ず、誰も彼の居場所を知らなかった。彼はボルチモアのジョンズ・ホプキンス病院に所属する有名なフィップス・クリニックの近くにある小さな精神科クリニック、ピネル・クリニックで発見された。どうやら彼はひどく落ち込んでいたようで、精神科医に相談するためにボルチモアまで車で行き、精神科医は彼をクリニックに入院させた。^[28]

クリニックから解放されて間もなく、カロザースはデュポン社に戻った。ボルトンはカロザースにポリアミドの研究を指示した。

カロザーの線状スーパーポリマーの研究は、実用的な目的を念頭に置かず、未知の世界への無制限の探究として始まった。しかし、この研究は化学の新分野であり、デュポンはどんな新しい化学上のブレークスルーも会社にとって価値があるだろうと信じていた。研究の過程で、カロザーは高温で粘性固体になるスーパーポリマーをいくつか入手し、棒を溶融ポリマーに浸して引き抜くと、この材料からフィラメントを作れるという観察が行われた。この発見により、プロジェクトの焦点はこれらのフィラメントに移り、その結果「ナイロン」が生まれた。^[29]

1935年2月28日、ジェラルド・ベルシェはカロザースの指導の下、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸から半オンスのポリマーを生成し、ナイロンとして知られるようになる物質であるポリアミド6-6を作り出した。^[30]融点が高いため扱いが難しかったが、ボルトンはこのポリアミドを商業的に開発するものに選んだ。彼はジョージ・グレイブス博士をカロザースとのプロジェクトで働くよう選んだ。最終的にグレイブスはカロザースに代わってポリアミドプロジェクトのリーダーとなった。さらに、何十人もの化学者とエンジニアがポリアミド6-6を精製して実用的な商品にする作業に取り組んだ^[要出典]。

1936年2月21日、カロザースは1934年から交際していたヘレン・スウィートマンと結婚した。スウィートマンは化学専攻の学士号を持ち、デュポン社で特許申請書の作成に携わっていた。^[31]生前、友人たちはヘレンとの結婚をシルビア・ムーアとの以前の情事と比較して評価し、ムーアの方が偉大な女性だと言っていた。^[32]

その後まもなく、1936年4月30日、カロザースは米国科学アカデミーに選出された初の産業有機化学者となり、これは非常に名誉なことでした。しかし、1936年6月、科学への貢献が認められたこの栄誉にもかかわらず、カロザースは仕事の妨げとなる鬱病を拭い去ることができなかった。6月初旬、彼は精神科医ケネス・アペル博士の世話を受け、名門精神病院であるペンシルベニア病院フィラデルフィア研究所に強制入院させられました。1ヵ月後、彼は研究所を離れ、友人らとチロルアルプスにハイキングに行くことを許可されました。計画は、ロジャー・アダムス博士とジョン・フラック博士と2週間日帰りハイキングをすることだった。彼らが去った後、彼は妻にさえも誰にも知らせずに一人でハイキングを続けました。9月14日、彼は突然、実験ステーションの妻の机の前に現れました。その時点から、カロザースは実験ステーションで実際の仕事をすることは期待されていませんでした。彼は頻繁に訪れていた。妻がアペル医師の言う通り、カロザーズを見守るには体力が足りないと同意した後、彼は再びウィスキー・エーカーズに住み始めた。^[33]

1937年1月8日、カロザースの妹イザベルが肺炎で亡くなった。ウォレスとヘレン・カロザースは彼女の葬儀に出席するためにシカゴに行き、その後埋葬のためにデモインに向かった。ウォレスはフィラデルフィアまで行き、精神科医のアペル博士を訪ねた。アペル博士はカロザースの友人に、カロザースのケースでは自殺が起こり得ると考えていると語った。^[34]

1937年4月28日、カロザースは実験ステーションに仕事に出かけた。翌日の午後5時頃、彼はホテルの部屋でレモンの絞り汁とシアン化塩を傍らに置いて死んでいるのが発見された。メモは見つからなかった。^[35]

彼は1982年に死後アルファ・カイ・シグマの殿堂入りを果たした^。[11]

• 米国特許 1,995,291「アルキレン炭酸塩およびその製造方法」、1929 年 11 月出願、1935 年 3 月発行
• 米国特許 2,012,267「多塩基酸のアルキレンエステル」、1929 年 8 月出願、1935 年 8 月発行
• 米国特許 2,071,250「線状縮合ポリマー」、1931 年 7 月出願、1937 年 2 月発行

• 「ウォレス・ヒューム・カロザース」。科学史研究所。2016年6月。
• ウォレス・ヒューム・カロザースの世界伝記百科事典
• 「ウォレス・カロザース：1928」。デュポン・ヘリテージのウェブサイト。 2010年2月16日閲覧。
• 米国科学アカデミー伝記