Robert Brattain - Robert Brattain
R. Robert Brattain | |
|---|---|
| Nació | 21 de mayo de 1911 |
| Fallecido | 17 de noviembre de 2002 (91 años) nosotros
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| Nacionalidad | americano |
| Otros nombres | Ross Robert Brattain |
| alma mater |
Whitman College , Universidad de Washington , Universidad de Princeton |
| Ocupación | Física |
| Empleador | Compañía de desarrollo Shell |
| Conocido por | Espectrofotometría , Instrumentación |
| Parientes | Walter Houser Brattain (hermano), Mari Brattain (hermana) |
R. Robert Brattain (21 de mayo de 1911 - 17 de noviembre de 2002) fue un físico estadounidense de Shell Development Company . Estuvo involucrado en varios proyectos secretos durante la Segunda Guerra Mundial . Es reconocido como uno de los espectroscopistas infrarrojos más importantes de Estados Unidos por su trabajo en el diseño de varios modelos de espectrofotómetros y por utilizar el espectrofotómetro infrarrojo para determinar la estructura de β-lactámicos de la penicilina . Su trabajo de instrumentación fue fundamental para el posterior estudio y comprensión de las estructuras en química orgánica .
Biografía
R. Robert Brattain nació el 21 de mayo de 1911, hijo de Ross R. Brattain y Ottilie Houser Brattain. Ambos padres se graduaron de Whitman College ; Ottilie Houser Brattain era una matemática talentosa. Durante gran parte de la infancia de Robert Brattain, la familia vivió en un rancho de ganado cerca de Tonasket, Washington .
Brattain asistió a Whitman College en Walla Walla, Washington , siguiendo a su hermano mayor, Walter Houser Brattain . Luego completó una maestría en física en la Universidad de Washington en 1933. Luego asistió a la Universidad de Princeton , estudiando física. Allí conoció a John Bardeen , un compañero frecuente de bridge y boliche. Robert Brattain presentó a John Barden a su hermano, Walter Brattain, con quien Bardeen ganaría un premio Nobel.
Inicialmente interesado en la física matemática, Robert Brattain pronto se interesó por la física experimental. Después de que su asesor Edward Condon sugiriera que ayudara a R. Bowling Barnes , un experto en espectrometría infrarroja, Brattain quedó fascinado con la investigación infrarroja y el diseño de instrumentos. Brattain, Barnes y otros en el laboratorio construyeron un espectrofotómetro infrarrojo con calidad de investigación, utilizando un prisma de sal de roca, una tira de platino como fuente de radiación infrarroja, una termopila para medir la radiación y dos galvanómetros para mostrar los resultados. Utilizaron el instrumento para comenzar a estudiar la estructura molecular de moléculas orgánicas. Después de que Barnes dejó Princeton por American Cyanamid , dirigió fondos a Brattain y otros para estudiar los espectros de absorción infrarroja de compuestos orgánicos como benceno, tolueno y naftaleno.
Compañía de desarrollo Shell
Debido a las presiones financieras de la Gran Depresión , Robert Brattain dejó Princeton en 1938 sin completar su título. Fue contratado por Otto Beeck y se unió a Shell Development Company en Emeryville, California . Allí comenzó a utilizar la espectroscopia infrarroja para estudiar las estructuras moleculares del petróleo y productos relacionados. Fue reconocido como uno de los primeros líderes en el área. El trabajo de Brattain en C
4 mezclas de gases fue "una de las primeras aplicaciones [de espectrofotometría] de gran importancia para la industria del petróleo".
Combustibles de aviación
Una de las áreas que Brattain estudió fueron los isómeros de butano , que se utilizaron para fabricar combustible de aviación de alto octanaje. Su objetivo era utilizar la espectrometría infrarroja como herramienta analítica para el control de procesos químicos industriales, midiendo de manera confiable los isómeros en mezclas de petróleo.
Brattain volvió a empezar a construir un espectrofotómetro infrarrojo con calidad de investigación, esta vez incorporando las ideas de E. Bright Wilson y Harold Gershinowitz de la Universidad de Harvard . Mediante la incorporación de dos prismas, uno de sal de roca y otro de bromuro de potasio, fue posible examinar un rango mayor de longitudes de onda infrarrojas. En 1939, Brattain pudo usar su "IRS # 1" para distinguir entre los isómeros isobutano y n-butano midiendo una sola longitud de onda de radiación infrarroja. Mientras continuaba estudiando los butanos con el IRS # 1, Brattain diseñó un modelo más simple, el "IRS # 2", para su uso en el control de procesos en las refinerías de Shell. Presentó sus diseños para el IRS # 1 (investigación) y el IRS # 2 (control de procesos) a la American Physical Society en Pasadena, California en junio de 1941.
Después de un mayor desarrollo, Brattain propuso un nuevo diseño para el IRS # 4 y se acercó a Arnold Orville Beckman en National Technical Laboratories (más tarde Beckman Instruments) para hacerlo. Al asociarse con John U. White de Standard Oil , Brattain pudo armar un pedido de 10 instrumentos, lo suficiente para convencer a Beckman de que entrara en producción. El ingeniero jefe de Beckman, Howard Cary, sugirió una simplificación del diseño, que fue aprobado por Brattain como el Beckman IR-1. El IR-1 utilizó un montaje de prisma Littrow con un solo prisma de sal de roca con una parte posterior reflejada y un galvanómetro analógico para presentar los resultados. Los usuarios pueden seleccionar rápidamente entre 18 longitudes de onda específicas. Beckman Instruments envió el primer espectrofotómetro 1R-1 a Shell el 18 de septiembre de 1942.
Caucho sintético
El examen de los isómeros de Brattain demostró ser doblemente importante para el esfuerzo bélico. Además de los isómeros de hidrocarburos C4 isobutano y n-butano (importantes en los combustibles de aviación), Brattain pudo identificar un conjunto de cuatro butenos , 1-buteno , cis-2-buteno , trans-2-buteno e isobuteno . Los isómeros de butileno fueron fundamentales para el desarrollo del caucho sintético, otro material esencial para el esfuerzo bélico. En comparación con los métodos de destilación anteriores, la espectrofotometría infrarroja ofreció un enorme ahorro de tiempo, reduciendo el tiempo de prueba de hasta 15 o 20 horas a 15 minutos.
Durante la Segunda Guerra Mundial , América del Norte se enfrentó a una escasez de caucho natural , porque la guerra cortó el suministro de los países productores de caucho. La Oficina de Reserva de Caucho del gobierno de los Estados Unidos reconoció la necesidad de desarrollar caucho sintético . El ex profesor de Brattain, R. Bowling Barnes, ahora en Cyanamid, promovió el uso de espectrofotómetros infrarrojos en el programa de caucho sintético de EE. UU. En 1942, la Oficina de la Reserva de Caucho organizó reuniones secretas en Detroit entre Robert Brattain de Shell Development Company, Arnold O.Beckman de Beckman Instruments y R. Bowling Barnes de American Cyanamid , buscando una fuente de instrumentos confiables para la espectroscopia infrarroja y el análisis de polímeros de butadieno. Al elegir adoptar el diseño existente de Bob Brattain para un espectrofotómetro infrarrojo de haz único, encargaron a Beckman Instruments que produjera en masa instrumentos estandarizados para que los científicos los utilicen como parte del esfuerzo de guerra del caucho sintético del gobierno de los EE. UU.
La producción de los instrumentos recibió una calificación de prioridad AAA, lo que aseguró que tuvieran acceso a recursos limitados en tiempo de guerra. Sin embargo, los instrumentos solo podían venderse a clientes con certificación AAA, y la investigación, el diseño del instrumento y los instrumentos se mantuvieron clasificados hasta después de la guerra. A nadie se le permitió publicar o discutir nada relacionado con las nuevas máquinas. Con pedidos tanto del gobierno como de la industria, National Technical Laboratories produjo y envió 77 Beckman IR-1 en 1945. Fueron una contribución fundamental al esfuerzo de guerra. Esta colaboración respaldada por el gobierno condujo a un rápido desarrollo y una rápida transmisión de la tecnología dentro de una red de empresas en tiempos de guerra, pero las restricciones de secreto limitaron la medida en que el trabajo de Brattain-Beckman se hizo público. Empresas como Perkin-Elmer, cuyo trabajo no estaba tan restringido, pudieron publicar sobre su trabajo en espectroscopía infrarroja antes de que Brattain y Beckman pudieran hacerlo. Después de la guerra, estos instrumentos fueron adoptados ampliamente por los químicos porque eran fáciles de usar, confiables y tenían un precio razonable.
Penicilina
La penicilina , un poderoso antibiótico , fue descubierto en 1928 por el científico escocés Sir Alexander Fleming . Durante la Segunda Guerra Mundial, la droga tuvo una gran demanda para tratar heridas y enfermedades potencialmente mortales como la meningitis , la neumonía y la sífilis . La producción de penicilina aumentó de 400 millones de unidades a principios de 1943 a más de 650 mil millones de unidades por mes al final de la guerra. Hubo una tremenda presión para encontrar formas de aumentar la producción. Los investigadores esperaban que al comprender la estructura química de la penicilina pudieran encontrar una forma de sintetizarla. Se plantearon la hipótesis de varias estructuras posibles, incluida una estructura de oxazalona con 2 anillos de 5 miembros enlazados y una estructura de β-lactámicos que implicaba un anillo de 4 miembros, algo que no se había observado de forma natural.
Se desarrolló un proyecto de investigación transatlántico para determinar la estructura de la penicilina. Incluyó investigadores de espectroscopia infrarroja en Cambridge ( GBBM Sutherland ), en Oxford ( Harold Warris Thompson ), y universidades y empresas en los Estados Unidos (el Departamento de Física de la Universidad de Michigan, Shell Development Company, Merck & Co. , Pfizer , y el Instituto Russell Sage de la Facultad de Medicina de la Universidad de Cornell). La Oficina de Investigación y Desarrollo Científico de los Estados Unidos se acercó a Shell durante el verano de 1944, y Robert Brattain reunió un equipo para estudiar el problema utilizando espectrofotometría infrarroja. Otro equipo de Shell utilizó técnicas de síntesis química. En noviembre de 1944, ambos equipos acordaron que la penicilina tenía una estructura de betalactámicos. Solo esa estructura explicó la presencia de bandas fuertes en las frecuencias de 1785, 1740, 1667 y 1538 cm-1 en los resultados de la espectroscopía. Brattain y sus compañeros de trabajo publicaron un informe al gobierno describiendo sus resultados en 1944. En 1949 apareció un informe completo del trabajo internacional de espectroscopía infrarroja.
Trabajando de forma independiente en Gran Bretaña, Dorothy Crowfoot y Barbara Low en Oxford, Inglaterra, utilizaron la difracción de rayos X para estudiar la estructura de la penicilina, al igual que los investigadores de Imperial Chemical Industries . Casi al mismo tiempo que el grupo de Brattain, el grupo de cristalografía de rayos X de Dorothy Crowfoot encontró resultados que apoyaban la conclusión de que la penicilina tenía una estructura de β-lactámicos. Su investigación se informó a principios de 1945. Por esta y otras investigaciones que utilizan difracción de rayos X, Dorothy Crowfoot eventualmente ganaría un Premio Nobel .
Gas nervioso
Después de la guerra, se le pidió a Brattain que llevara a cabo una peligrosa investigación que estudiara la estructura de los gases nerviosos alemanes que se habían utilizado en la Segunda Guerra Mundial.
Después de jubilarse, Robert Brattain vivió en Monterey, California .