월리스 캐러더스

3. 학문적 경력

캐러더스는 1915년 9월, 미주리주 터키오 칼리지에 입학하여 처음에는 영문학을 전공했지만, 아서 파디 학과장의 영향으로 화학으로 전공을 바꾸었다.^[5] 그는 화학에서 뛰어난 실력을 보여 졸업 전에 화학 강사가 되었고, 파디가 사우스다코타 대학교 화학과 학과장으로 떠나자 4학년 과정을 가르치며 공부했다.^[6] 1920년, 24세의 나이로 터키오 칼리지에서 이학사 학위를 받았다. 그 후, 일리노이 대학교에서 칼 쉽 마블 교수의 지도 아래 1921년에 석사 학위를 받았다.^[7]

1921년부터 1922년까지 캐러더스는 사우스다코타 대학교에서 1년간 화학 강사로 임명되었다. 그는 사우스다코타 대학교에서 독립적인 연구를 시작하여, 그 결과물이 ''미국 화학회지''에 게재되었다. 이 논문에서 그는 페닐 이소시아네이트와 디아조벤젠-이미드(현재는 페닐 아자이드로 알려짐)^[8]의 물리적 특성을 측정했다. 이 특성들은 매우 유사한 값을 보였으며, 그는 두 번째 화합물의 구조가 이전에 생각했던 것처럼 고리가 아닌, 3개의 질소 원자가 선형 사슬을 이루는 C₆H₅-N=N=N이라는 결론을 내렸다.^[9][10]

그는 로저 아담스의 지도 아래 박사 학위를 받기 위해 일리노이 대학교로 돌아갔다. 1924년에 박사 학위를 받았다. 그는 유기 화학을 전공하고 물리 화학과 수학을 부전공했다. 1922년부터 1923년까지 연구 조교로 일했으며, 1923년부터 1924년까지는 Carr 펠로우십을 받았다. 이는 당시 그 대학에서 제공하는 가장 권위 있는 상이었다.

1926년, 캐러더스는 알파 치 시그마에 입회했다.^[11]

박사 학위 취득 후, 캐러더스는 일리노이 대학교에 2년 동안 유기 화학 강사로 남았다.

1926년, 캐러더스는 하버드 대학교로 옮겨 다시 유기 화학 강사로 일했다. 제임스 B. 코넌트 하버드 대학교 총장(그 역시 화학자였다)은 캐러더스에 대해 다음과 같이 썼다.

> 그의 연구에서, 캐러더스 박사는 후기 연구에서 두드러진 독창성을 보여주었다. 그는 결코 정해진 길을 따르거나 유기 반응에 대한 일반적인 해석을 받아들이지 않았다. 중합과 고분자량 물질의 구조에 대한 그의 첫 번째 생각은 그가 하버드에 있는 동안 시작되었다.^[12]

1927년, 듀폰은 돈을 벌기 위한 제품 개발을 의도하지 않은, 근본적이고 순수한 연구에 자금을 지원하기로 결정했다. 캐러더스는 델라웨어주 윌밍턴으로 가서 새로운 듀폰 기초 연구소에서 유기 화학을 담당할 가능성에 대해 논의했다.^[13]

4. 듀폰에서의 연구

1927년, 듀폰은 제품과 직접적인 관련이 없는 기초 연구 부문을 설립하기로 결정했다. 캐러더스는 델라웨어 주윌밍턴으로 가서 듀폰의 새로운 유기 화학 연구 부문 책임자 취임 가능성에 대해 논의했고,^[48] 1928년 2월 6일 듀폰 연구 시설에 부임했다. 그는 헤르만 슈타우딩거의 중합체의 고분자설을 실증하기 위해 중합체 합성을 연구 테마로 삼아, 에밀 피셔가 달성했던 분자량 4,200 이상의 합성을 목표로 했다.

1928년 여름, 캐러더스는 박사 과정 지도교수였던 로저 아담스와 석사 과정 지도교수였던 칼 마벨을 컨설턴트로 초빙했다. 그러나 1929년 중반까지 분자량 4,000 이상의 중합체를 합성하지 못했다.

1930년 1월, 엘머 K. 볼턴이 캐러더스의 직속 상사가 되었다. 볼턴은 구체적인 성과를 요구했고, 같은 해에 그것이 달성되었다. 볼턴은 캐러더스에게 아세틸렌 중합체 연구를 의뢰하여 합성 고무를 만들도록 했다. 같은 해, 캐러더스 팀원 줄리안 힐은 분자량 4,000 이상인 폴리에스터 합성에 다시 도전하여 분자량 약 12,000의 중합체 합성에 성공했다. 분자량이 높아짐에 따라 액체 상태였던 중합체를 섬유화하는 것이 가능해졌고, 이는 견사를 대체하는 합성 섬유로 실용화되었다.

폴리에스터와 폴리아미드는 단계 성장 중합으로 형성되는 축합 중합의 예이다. 캐러더스는 단계 성장 중합 이론을 고안하고, 평균 중합도와 단량체로부터 중합체로의 중합률(수율)을 관련짓는 캐러더스 방정식을 도출했다. 이 방정식은 단계 성장 중합에서만 성립하며, 고분자량을 얻기 위해서는 높은 중합률이 필요함을 보여준다.^[1]

힐은 또한 글리콜과 2가산을 감압 하에서 가열하고 분자 증류기로 수분을 제거하여 축합 반응을 통해 신축성 있는 강인한 섬유를 합성했다. 그러나 이 섬유는 뜨거운 물에 담그면 엉망이 되었기 때문에 제품화되지 못했고, 캐러더스는 수년간 중합체 연구를 중단했다.^[1]

4. 1. 듀폰으로의 이직

4. 2. 네오프렌

4. 3. 폴리에스터

4. 4. 폴리아미드와 나일론

5. 우울증과 죽음

Wallace Carothers^영어는 1931년에 윌밍턴의 한 집으로 이사했는데, 그 집은 다른 세 명의 듀폰 과학자들과 함께 위스키 에이커스로 알려지게 되었다. 그는 은둔형 외톨이는 아니었지만, 우울한 기분 때문에 종종 룸메이트들이 참여하는 모든 활동을 즐기지 못했다. 가까운 친구인 프랜시스 스펜서에게 보낸 편지에서 "화학 외의 제 경험에 대해 보고할 만한 것은 별로 없는 것 같습니다... 저는 지금 세 명의 독신남과 함께 시골에서 살고 있는데, 그들은 사교적인 성향이 있어서 모두 키 큰 모자와 흰색 넥타이를 하고 외출하지만, 저는 예전 습관대로 집에서 우울하게 앉아 있습니다."라고 말했다.^[20] 이 무렵 캐러더스는 줄리안 힐에게 자신의 시계줄에 시안화물 캡슐을 보관하고 있다고 보여주었다.^[21]

캐러더스는 자신의 높은 인지도를 유지하기 위해 필요한 대중 연설을 몹시 싫어했다. 1932년 1월 프랜시스 스펜서에게 보낸 편지에서 "휴가 동안 뉴 헤이븐에 가서 유기체 심포지엄에서 연설을 했습니다. 꽤 좋은 반응을 얻었지만, 연설을 해야 한다는 생각 때문에 그 전 몇 주 동안 망가졌고, 그 행사를 위해 신경을 진정시키기 위해 상당량의 알코올에 의존해야 했습니다. ... 제 신경질, 우울함, 갈팡질팡하는 모습은 시간이 지날수록 악화되고, 잦은 음주도 어떤 영구적인 개선을 가져오지 못합니다. 1932년은 지금 제게 꽤 암울하게 보입니다."라고 말했다.^[22]

1936년 2월 21일, 캐러더스는 1934년부터 교제해 온 헬렌 스위트먼과 결혼했다. 스위트먼은 화학을 전공한 학사 학위를 가지고 있었으며, 듀폰에서 특허 출원 준비와 관련하여 일했다.^[31] 얼마 지나지 않아 1936년 4월 30일, 캐러더스는 산업 유기 화학자로서 최초로 미국 국립 과학원 회원으로 선출되는 매우 영예로운 자리에 올랐다. 그러나 1936년 6월 무렵, 이 영예에도 불구하고 캐러더스는 우울증에서 벗어나지 못해 일할 수 없었다. 6월 초, 그는 정신과 의사 케네스 아펠 박사의 치료를 받으며, 필라델피아 펜실베이니아 병원 연구소에 비자발적으로 입원했다. 한 달 후, 친구들과 티롤 알프스에서 하이킹을 하기 위해 연구소를 떠날 수 있도록 허가받았다. 계획은 로저 아담스 박사, 존 플랙 박사와 함께 2주 동안 당일 하이킹을 하는 것이었다. 그들이 떠난 후, 그는 아내에게조차 알리지 않고 혼자 하이킹을 계속했다. 9월 14일, 그는 갑자기 실험실에서 아내의 책상에 나타났다. 그 시점부터 캐러더스는 실험실에서 실제로 어떠한 업무도 수행할 것으로 예상되지 않았다. 그는 종종 방문하곤 했다. 그의 아내가 아펠 박사에게 캐러더스를 돌볼 만큼 강하지 않다고 동의한 후, 그는 다시 위스키 에이커스에서 살기 시작했다.^[33]

1937년 1월 8일, 캐러더스의 여동생 이소벨이 폐렴으로 사망했다. 월리스와 헬렌 캐러더스는 장례식에 참석하기 위해 시카고로, 그리고 매장을 위해 데스모인으로 갔다. 그는 여전히 필라델피아로 가서 아펠 박사를 만났는데, 아펠 박사는 캐러더스의 친구에게 자살이 유력한 결과라고 생각한다고 말했다.^[34] 1937년 4월 28일, 캐러더스는 일하기 위해 실험실에 갔다. 다음 날 오후 5시경, 그는 호텔 방에서 레몬을 짜낸 흔적과 근처에 시안산염이 있는 채로 숨진 채 발견되었다. 유서는 발견되지 않았다.^[35] 그는 사후에 1982년 알파 치 시그마 명예의 전당에 헌액되었다.^[11]

6. 유산 및 평가

캐러더스는 듀폰에서 연구를 통해 화학 분야에 큰 공헌을 했다. 1935년 2월 28일, 그의 지도하에 제라드 벨셰는 헥사메틸렌디아민과 아디핀산을 이용하여 폴리아미드 6-6을 합성했고, 이는 나일론으로 명명되었다.^[58] 이 업적은 캐러더스를 산업계 화학자 최초로 미국 과학 아카데미 회원으로 이끌었다. (1936년 4월 30일)^[60]

7. 특허

캐러더스는 다음의 특허를 포함하여 생애 동안 고분자에 관한 52편의 논문과 69건의 미국 특허를 취득했다.^[60]

• "알킬렌 탄산염 및 제조 방법", 1929년 11월 출원, 1935년 3월 등록
• "다염기산의 알킬렌 에스테르", 1929년 8월 출원, 1935년 8월 등록
• "선형 축합 중합체", 1931년 7월 출원, 1937년 2월 등록

참조

_[1] 서적 Enough for One Lifetime. Wallace Carothers, Inventor of Nylon Chemical Heritage Foundation
_[2] 서적 Serendipity: Accidental discoveries In Science John Wiley & Sons, Inc.
_[3] 서적 Chemical Storylines Heinemann Educational Publishers
_[4] 뉴스 Wallace Carothers: Tragedy of the father of Nylon http://www.express.c[...] Daily Express 2015-02-23
_[5] 문서 personal reminiscence from A. Pardee
_[6] 서적 Chemistry Houghton Mifflin Company
_[7] 문서 personal conversations with C. Marvel and A. Pardee
_[8] 웹사이트 PHENYL AZIDE | 622-37-7 http://www.chemicalb[...]
_[9] 서적 Enough for One Lifetime
_[10] 논문 The isosterism of phenyl isocyanate and diazobenzene-imide
_[11] 웹사이트 Alpha Chi Sigma Fraternity https://www.alphachi[...]
_[12] 서적 A Biography Interscience Publishers, Inc.
_[13] 논문 Wallace H. Carothers and Fundamental Research at Du Pont. 1985-08-02
_[14] 서적 Enough for One Lifetime
_[15] 서적 Enough for One Lifetime
_[16] 서적 Enough for One Lifetime
_[17] 서적 Enough for One Lifetime
_[18] 서적 Enough for One Lifetime https://archive.org/[...] American Chemical Society and Chemical Heritage Foundation
_[19] 논문 Acetylene Polymers and their Derivatives. II. A New Synthetic Rubber: Chloroprene and its Polymers
_[20] 서적 Enough for One Lifetime
_[21] 서적 Enough for One Lifetime
_[22] 서적 Enough for One Lifetime
_[23] 서적 Enough for One Lifetime
_[24] 서적 Enough for One Lifetime
_[25] 서적 Enough for One Lifetime
_[26] 서적 Enough for One Lifetime
_[27] 서적 Enough for One Lifetime
_[28] 서적 Enough for One Lifetime
_[29] 논문 The Economics of Invention: A Survey of Literature University of Chicago Press 1959-04
_[30] 서적 Enough for One Lifetime
_[31] 서적 Enough for One Lifetime
_[32] 서적 Enough for One Lifetime
_[33] 서적 Enough for One Lifetime
_[34] 서적 Enough for One Lifetime
_[35] 서적 Enough for One Lifetime
_[36] 웹사이트 DuPont: The Enlightened Organization http://www2.dupont.c[...]
_[37] 논문
_[38] 서적 Serendipity: Accidental discoveries In Science John Wiley & Sons, Inc
_[39] 서적 Chemical Storylines Heinemann Educational Publishers
_[40] 개인 회상 1959
_[41] 서적 Chemistry Houghton Mifflin Company
_[42] 개인 회상 1959
_[43] 웹사이트 Chemical Book (2010) entry for phenyl azide http://www.chemicalb[...]
_[44] 논문
_[45] 논문 The isosterism of phenyl isocyanate and diazobenzene-imide
_[46] 서적 A Biography Interscience Publishers, Inc
_[47] 뉴스 Wallace H. Carothers and Fundamental Research at Du Pont. 1985-08-02
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_[57] 논문 The Economics of Invention: A Survey of Literature The University of Chicago Press 1959-04
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_[60] 서적 理系大学受験化学I・IIの新研究 株式会社三省堂 2007-10-10
_[61] 논문
_[62] 논문
_[63] 논문