Akcionáře firmy DuPont de Nemours and Company dlouho sytil prodej munice v první světové válce. V polovině dvacátých let se šéfové tohoto největšího výrobce chemikálií ve Spojených státech rozhodli, že musí rozšířit sortiment a nabízet své produkty obyčejným lidem. Umělé hedvábí, celofán a celuloid však byly jen drobnostmi. Ovšem oni chtěli přinést novinky, které by zákazníky nadchly. Proto se podobně jako jiné firmy rozhodli vložit velký kapitál do založení základního výzkumu. Pustili se do stavby výzkumné stanice pro nové materiály poblíž ředitelství ve Wilmingtonu ve státu Delaware na východním pobřeží USA.
Nad výrobou umělých materiálů přemýšleli vědci od 17. století. Jistě, len, bavlna, vlna, přírodní hedvábí a sisal jsou vynikající tkaniny na oděvy, pro stavby a průmysl, avšak dodávky jejich surovin často závisí na přírodě. Také některé jejich vlastnosti by bylo třeba zlepšit. Bylo jasné, že je mohou vytvořit jedině chemici. Vedení DuPontu žádalo: My teď potřebujeme nové laciné umělé hmoty pro textilní a elektrotechnický průmysl.
Stanici musí vést vynikající vědec, jinak bychom od ní nemohli žádné převratné objevy očekávat. Šéf výzkumu a viceprezident společnosti dr. Charles Stine tři čtvrtě roku pátral na univerzitách po nějakém vynikajícím chemikovi. Nakonec si vyhlédl dvaatřicetiletého dr. Wallace Carotherse. Přednáší na Harvardově univerzitě, určitě nemá žádný velký plat.
Carothers pociťoval tuto nabídku jako velký výraz uznání své práci. Po dlouhém přemýšlení však nabídku odmítl: „Trpím neurotickým prokletím, které snižuje mou kapacitu. To je vážnou překážkou.“
Svou chorobu dobře znal. Někdy se u něho střídaly okamžiky ohromného nadšení s chvílemi zoufalství. Lékaři u něho diagnostikovali maniodepresivní psychózu, psychickou poruchu, která se projevuje častými změnami nálad a schopností, nedá se však účinně léčit. Špatný psychický stav také způsobil, že lékaři neuznali Carotherse schopným vojenské služby.
Maniodepresivita postihla mnoho velikánů vědeckého a uměleckého světa. Není vyloučeno, že je součástí jejich génia, aspoň u některých určitě.
Avšak vedení firmy se nechtělo takové vycházející vědecké hvězdy vzdát. Na Harvard odjel ředitel Hamilton Bradshaw a snažil se Carotherse přesvědčit. Argumentoval: „Dáme vám 500 dolarů měsíčně. Tady máte jenom 267 dolarů. My vám nabízíme skoro dvojnásobek.“
Vědec nakonec přijal.
„Čistý sál“
Vedení oddělení organické chemie wilmingtonské laboratoře DuPontu se mladý chemik Wallace Hume Carothers ujal 6. února 1928.
Líbily se mu mechanické hračkyWallace Hume Carothers se narodil v Burlingtonu ve státu Iowa 27. dubna 1896. Jeho rod pocházel ze Skotska a Irska, předkové byli farmáři a řemeslníci. Otec Ira Hume Carothers učil v základní škole a muzicíroval, jak bylo u kantorů obvyklé. Kromě toho zastával funkci viceprezidenta obchodní komory v nedalekém Des Moinesu, metropoli státu Iowa. Wallace byl jejich první dítě, později se jim narodil další syn a dvě dcery. Chlapce fascinovaly mechanické hračky, hodně času strávil experimentováním s nimi. Po základní škole nastoupil na obchodní akademii v Des Moinesu, kterou dokončil jako účetní. Avšak toto zaměstnání ho nebavilo. V devatenácti letech začal chodit na vysokou školu v zapadlém městečku Tarkio v Missouri. Původně studoval angličtinu, ale profesor Arthur Pardee ho získal pro chemii. Když dostal Pardee výhodnou nabídku na přednášení od univerzity v Jižní Dakotě, nezůstal v Tarkiu nikdo, kdo by učil chemii. Student Carothers se toho ujal sám a tím zahájil svou strmou vědeckou kariéru. V roce 1920, ve čtyřiadvaceti letech, skončil v Tarkiu jako bakalář věd a přešel na Illinoiskou univerzitu (University of Illinois) do Chicaga. Nicméně ve školním roce 1921–1922 učil chemii na Univerzitě Jižní Dakoty (University of South Dakota) a současně se pustil do výzkumu. Napsal tam svou první vědeckou studii, kterou otiskl časopis Journal of the American Chemical Society. Velký doktorát obhájil v roce 1924 na Illinoiské univerzitě. V Chicagu zůstal další dva roky, přednášel organickou chemii a vedl seminář, který si studenti oblíbili. Na jaře 1926 ho přetáhli na Harvardovu univerzitu. Profesor James B. Conant, který se později stal prezidentem (rektorem) Harvardu, si mladého vědce pochvaloval: „Ve svých výzkumech projevoval dr. Carothers vysoký stupeň originality, ostatně tím proslul i později.“ |
Odborný svět diskutoval o tom, jak nejlépe vyrábět umělé materiály. Postupně přijímal představu německého lékárníka Hermanna Staudingera, který ji publikoval v roce 1925: síla a pružnost přírodních vláken závisí výhradně na jejich struktuře, na dlouhé niti molekul, které vytvářejí polymery. Učeně řečeno: polymery se tvoří z velkých molekul, takzvaných makromolekul, které vznikají z jednodušších chemických sloučenin čili monomerů. Polymery jsou základem živých organismů a umělých látek. Přírodní makromolekuly se vytvářejí dlouhou dobu, celé roky. Staudinger tím vlastně vytvořil základy nově vznikající makromolekulární chemie a v roce 1953 za ni dostal Nobelovu cenu.
Více vědci nevěděli. Bylo jim jasné, že urychlit vznik makromolekul – umělých makromolekul – mohou jedině působením různých teplot a tlaků. A právě do nalezení nejvhodnějších postupů se měl Carothers se svým týmem pustit. Šéf přitáhl do Wilmingtonu i své dřívější učitele z Illinois dr. Rogera Adamse a dr. Carla Marvela.
Chemičtí čarodějové chtěli syntetizovat polymery s relativní molekulární vahou přes 4200. A to je hodně, protože třeba voda ji má 18 a glukóza 180.
Carothersovo jméno bylo stále známější. V roce 1929 ho zvolili za asistenta šéfredaktora časopisu Journal of the American Chemical Society. Další rok povýšil na šéfa sekce organické syntézy. Pravidelně přednášel kolegům z Chemické společnosti.
Objev neoprenu
Avšak nový šéf výzkumu dr. Elmer K. Bolton, který nastoupil v lednu 1930 jako asistent ředitele, požadoval praktické výsledky, jako třeba umělou gumu čili pryž. Rozvíjel se motorismus, díky sériové výrobě Henryho Forda používalo auta mnoho amerických rodin a ty potřebovaly gumu na pneumatiky. Ty se vyráběly z přírodního kaučuku, který se dovážel z Brazílie, a na množství aut, která jezdila po silnicích, už ho začínal být nedostatek. Automobilky prahly po umělé gumě.
Bolton měl o novém vedoucím vysoké mínění: „V naší firmě dr. Carothers vždycky udivoval šíří a hloubkou svých znalostí. Nejenže řídil a inspiroval lidi, kteří mu byli přímo podřízeni, ale ochotně předával své znalosti chemikům zabývajícím se aplikacemi. Ostatně byl brilantní experimentátor. Pokud se týká jeho osobních vlastností, byl skromný, trpělivý, neúnavný, uměl promíjet chyby – hluboce se ponořil do práce a ostatní ho respektovali.“
Už v dubnu 1930 ohlásil dr. Arnold M. Collins z Carothersovy laboratoře první úspěch – syntetickou pryž. Týden nechali zkumavku s divinylacetylenem zrát. Doufali, že v něm bude polymer podobný izoprenu, který se vyskytuje v přírodní gumě. Tento nápad vycházel ze studie reverenda Julia A. Nieuwlanda, profesora organické chemie z Univerzity Notre Dame ve státě Indiana, které DuPond odkoupil. Bolton o něm věděl proto, že u Nieuwlanda dříve studoval. Pro obchod nazvali tento materiál dupren, později ho změnili na neopren. Dnes se neopren používá v elektrotechnice, v odívání, medicíně a v řadě dalších odvětví.
Mám kapsli s kyanidem
Teď bychom měli najít látku, která nahradí vlnu a hedvábí. Carothers a další chemici zkoumali polyester, který získali z etylenglykolu a kyseliny sabacinové. Když z nádoby obsahující horký polymer vytáhli drát, směs se za pokojové teploty táhla a připomínala hedvábí. Nová tenká látka, která měla molekulární hmotnost okolo 12 000, vypadala slibně. Avšak bylo to jen první zdání. Testy ukázaly, že tento superpolyester při nízkých teplotách taje, neudrží své skupenství.
Syntéza polyesterů a polyamidů byla příkladem kondenzační polymerizace čili polykondenzace, během níž narůstá délka makromolekul. Carothers z toho odvodil teorii, podle níž získání polymerů s vysokou molekulární hmotností vyžaduje vysoký stupeň polykondenzační konverze čili přeměny.
Další výzkumy k ničemu nevedly. Carothers se po domluvě s vedením výzkumné stanice rozhodl, že se zaměří na studium polyamidů.
V roce 1931 se Carothers přestěhoval do domu nazývaného Whiskey Acres, kde už přebývali tři členové jeho týmu. Tuto společnost potřeboval jako prevenci proti záchvatům maniodeprese. Kolegovi Julianu Hillovi v jedné slabé chvilce ukázal kapsli, v níž měl kyanid pro případ, kdyby chtěl rychle odejít ze světa.
I soukromý život mladého chemika probíhal v bouřlivých vlnách. Začal chodit se Sylvií Moorovou, vdanou paní. Její manžel požádal začátkem roku 1934 o rozvod.
Carothers cítil povinnost pomoci rodičům, kteří se ocitli ve finančních potížích. Koupil jim proto dům v městečku Arden, vzdáleném šestnáct kilometrů od jeho laboratoře. Avšak otec s matkou mu vyčítali Sylvii. Teď už se mohli milenci stýkat snáze, protože byla rozvedená. Hádky s rodiči skončily na jaře 1934 jejich návratem do Des Moines.
Po několika měsících se Wallace se Sylvií rozešel. Novou lásku si našel v laboratoři – Helen Sweetmanovou. Vystudovala chemii a ve firmě pracovala na přípravě patentů.
Začátkem roku 1934 se Carothers vrátil k hledání nových umělých vláken. Uvědomil si, že polymery, kterým se říká polyamidy, jsou mnohem stabilnější než polyestery. Na tomto úkolu s ním pracovali dr. W. R. Peterson a dr. Donald Coffman, později rovněž dr. Gerard Berchet.
Avšak v létě znenadání přestal šéf chodit do laboratoře. Trvalo nějakou dobu, než jeho kolegové zjistili, že leží na malé psychiatrické klinice Pinel Clinic, která patří do svazku Nemocnice Johnse Hopkinse v Baltimoru. Carothers cítil, že jde na něj deprese, sebral se a odjel do Baltimoru k vyšetření, ale tam ho okamžitě hospitalizovali.
Pevné jako ocel, jemné jako pavučina
Po několika měsících se do Pure Hall vrátil. Desítky pokusů vyznívaly naprázdno. Superpolymery, které získávali, zpravidla nevydržely vysoké teploty. Nicméně při studiu polymeru tvořeného kyselinou adipovou a hexametylendaminem, který měl pořadové číslo 66, získal Carothers dojem, že vypadá nadějně. Přikázal Berchetovi, aby v jeho studiu pokračoval. Sám se věnoval hledání nových látek, až dosáhl první stovky pokusů.
Ve čtvrtek 28. února 1935 zavolal Berchet Carotherse: „Myslím, že máme úspěch.“ Z obřích molekul vznikl polyamid 6-6. Byl dost pevný, nehořlavý a vydržel teplotu do 263 stupňů. Polymer 6-6 bylo chemické označení, které vycházelo z toho, že ve dvou molekulách, ze kterých se nová látka zrodila, je po šesti atomech uhlíku.
Tento materiál si nechal Carothers patentovat. Bolton nařídil dalšímu chemikovi dr. Georgi Gravesovi, aby připravil tento polymer do výroby. Na člověka, který podléhal depresím, se nemohl spolehnout. Gravesovi přidělil několik desítek chemiků a inženýrů.
Sám Carothers se věnoval rozpracování obecných výrobních postupů, které by se daly použít i pro jiné materiály. Rád zobecňoval, hledal obecná řešení také pro další druhy syntetických látek, tím vším se vzdaloval od aplikovaného výzkumu.
Polyamid 6-6 nebyl název pro trh. DuPont potřeboval přitažlivější pojmenování. Nakonec vymysleli termín nylon. O jeho vzniku panují různé verze. Nejblíž pravdě zřejmě je, že pochází z prvních písmen New Yorku a Londýna. Chemici vyprávějí anekdotu, podle níž název vycházel z vítězného zvolání „Now you look, old Nipponese!“ (Tak se podívej, starý Japončíku!).Ve třicátých letech se totiž vztahy Spojených států s Japonskem stále více komplikovaly.
Firma propagovala nylon jako vlákno „pevné jako ocel a jemné jako pavučina“. Obchodní název si záměrně nenechala patentovat. Díky tomu se pod pojem nylon skryla celá řada umělých materiálů – to bude nejlepší reklama pro DuPont.
Na kolokviu Univerzity Johnse Hopkinse (Johns Hopkins University) v létě 1935 přednesl Carothers přehledový referát Polymery a teorie polymerizace. Na pozvání Faradayovy společnosti hovořil na stejné téma i v Londýně. Všichni chápali, že americký chemik otevřel cestu k výrobě umělých materiálů.
Naplněná předpověď psychiatra
V pátek 21. února 1936 se Wallace Carothers oženil s Helen Sweetmanovou. Koncem měsíce ho zvolila Národní akademie věd za svého člena. To byla vysoká pocta – do této elitní vědecké instituce pronikl jako první průmyslový organický chemik.
Bez ohledu na tyto radostné životní předěly upadl začátkem června opět do těžké melancholie. V Pensylvánské nemocnici ve Filadelfii, prestižní léčebně duševních chorob, o něj začal pečovat psychiatr dr. Kenneth Appel. Po měsíci léčby, kdy deprese zčásti ustoupily, ho propustil. Vědec mohl vyrazit s přáteli na dvoutýdenní lyžařskou túru. Firma mu nabídla několikaměsíční zdravotní dovolenou. Přesto se v polovině září objevil v laboratoři – byl s ní příliš spjat, než aby tam přestal chodit. Od té doby ji občas navštěvoval, poklábosil s kolegy a informoval se o jejich experimentech.
Jako pacient pravidelně navštěvoval svého psychiatra ve Filadelfii. Appel byl s jeho stavem spokojen. Přesto řekl jednomu jeho kolegovi v laboratoři, že sebevraždu u něj nevylučuje. A dovolil mu návrat do zaměstnání.
Ve středu 28. února 1937 přišel Carothers opět do své laboratoře. Druhý den však odjel do Filadelfie. V hotelu si objednal pokoj, a když v něm zůstal sám, nasypal do sklenice džusu kapsli s kyanidem a vypil ji. Dva dny po jednačtyřicátých narozeninách. Žádný dopis na rozloučenou nenechal.
Tři tisíce nylonek na Světové výstavě
„Byl to jeden z nejbrilantnějších organických chemiků, kteří byli kdy u DuPontu zaměstnáni,“ napsal Bolton. Za devět let práce u firmy podepsal 62 technických zpráv a podal 69 žádostí o patenty.
Paní Carothersová porodila holčičku Jane v listopadu 1937. Viceprezident koncernu DuPont Charles Stine ohlásil vynález nylonu v pátek 27. října 1938: „Nové punčochy jsou pevné jako ocel, jemné jako pavučinka a měkké jako přírodní materiál.“ Časopis Fortune Magazine si liboval: „Je to naprosto nové uspořádání hmoty pod sluncem a první zcela syntetické vlákno vyrobené člověkem.“
Obálka knihy Karla Pacnera Géniové XX. století - díl druhý.
S výrobou nylonových punčoch začal DuPont v nově postavené továrně v Seafordu v Delawaru na počátku roku 1939. Už v dubnu předali pracovníci firmy třem tisícům členek ženských klubů na Světové výstavě v New Yorku první punčochy z nylonu – to byla nejlepší reklama.
V květnu 1940 se ženy v amerických obchodech šikovaly do obrovských front na první nylonky. Během toho roku jich DuPont prodal 64 milionů párů za 1,15 až 1,35 dolaru. Brzy se začal nylon používat na rybářské vlasce, zubní kartáčky, chirurgické šití, sportovní oděvy, lana a mnoho dalších výrobků.
Ve druhé světové válce se osvědčil jako výborná látka pro padáky a stany. Nylonky rozdávali američtí vojáci ženám v evropských zemích, které osvobozovali od nacistů – staly se součástí americké kultury.
Wallace Carothers je vážným kandidátem na Nobelovu cenu za chemii, prorokoval dr. Roger Adams už v roce 1934. Jeho práce přinesly nejen nylonky pro ženy, ale otevřely zcela novou stránku ve vývoji umělých hmot. Bohužel možnosti, aby se o něm jednalo, se nedožil.
Zkrácená kapitola z knihy Géniové XX. století, kniha druhá, která právě vyšla.
