Paul Flory

A doktori cím megszerzése után, 1934-ben a fizikai kémia különböző kérdéseivel foglalkozott. Ezeknek köze volt a polimer anyagok kinetikájához és mechanizmusaihoz. A moláris tömeg eloszlásával, a termodinamikai és hidrodinamikai megoldásokkal kapcsolatban. Ezenkívül 1934 folyamán azt is sikerült felfedeznie, hogy amikor a polimer láncok tovább nőnek, ha jelenlétükkor más molekulákkal keverednek. Flory felfedezte a “théta” kifejezés megértését is. Más szóval a hidrodinamikai állandó. A théta pont, hogy a semleges kötetek kölcsönhatások. Összefoglalva a théta pont kialakulását számos tudós számos laboratóriumban megerősítette és tanulmányozta. Mind a természetes, mind a szintetikus polimereket tanulmányozták az egész théta pont. Ezáltal a makromolekulák jobb megértését biztosították. Segített az alapok megteremtésében a fizikai mérések racionális értelmezései alatt. A mérések mind a polimerek oldataihoz, mind a mennyiségi jellemzőkhöz kapcsolódnak. Néhány munka befejezett Paul Flory az ő ideje alatt magában foglalja a fejlesztés a mennyiségi összefüggések a lánc molekulák és a kémiai szerkezet tulajdonságai között. Ennek köze van a polimerek összetételének módjához és ahhoz, hogy miből állnak össze a polimerek. A polimerek által alkotott anyagok egyik darabja a műanyag. Az 1930-as évek közepén Flory felfedezte, hogyan oldódnak a polimerek oldószerben. Ami ahhoz vezet, hogy kinyúlik, amit a polimerek és az oldószer részeinek erői okoznak. Része volt még a polimerek megoldásának megtalálásában is.

Karrier és polimer tudománySzerkesztés

Flory legkorábbi munkája a polimer tudományban a DuPont kísérleti állomáson a polimerizációs kinetika területén folyt. A kondenzációs polimerizációban megkérdőjelezte azt a feltételezést, hogy a makromolekula növekedésével csökken a végcsoport reaktivitása, és azzal érvelve, hogy a reaktivitás független a mérettől, le tudta vezetni azt az eredményt, hogy a jelenlévő láncok száma a mérettel exponenciálisan csökken. A polimerizáció mellett bevezette a lánctranszfer fontos fogalmát, hogy javítsa a kinetikai egyenleteket, és megszüntesse a polimer méreteloszlás megértésének nehézségeit.

1938-ban, Carothers halála után Flory a Cincinnati Egyetem Alapkutatási Laboratóriumába költözött. Ott kidolgozta a kettőnél több funkciós csoportot tartalmazó vegyületek polimerizációjának matematikai elméletét és a polimerhálózatok vagy gélek elméletét. Ez vezetett a gélképződés Flory-Stockmayer elméletéhez, amely egyenértékű a Bethe-rácson történő perkolációval, és tulajdonképpen az első dolgozat a perkoláció területén.

1940-ben csatlakozott a Standard Oil Development Company Linden, NJ-i laboratóriumához, ahol kidolgozta a polimerkeverékek statisztikai mechanikai elméletét. 1943-ban távozott a Goodyear kutatólaboratóriumaiba, ahol a polimerek alapjaival foglalkozó csoport vezetője lett. 1948 tavaszán Peter Debye, a Cornell Egyetem kémiai tanszékének akkori elnöke meghívta Floryt, hogy tartsa meg az éves Baker-előadásokat. Ezt követően ugyanezen év őszén felajánlottak neki egy állást a karon. 1949-ben beavatták a Cornell Egyetem Alpha Chi Sigma Tau tagozatába. A Cornellben kidolgozta és továbbfejlesztette Baker-előadásait főművévé, a Principles of Polymer Chemistry című művévé, amelyet 1953-ban a Cornell University Press adott ki. Ez hamarosan a polimerekkel foglalkozó összes dolgozó számára standard szöveggé vált, és a mai napig széles körben használják.

Flory vezette be a polimerekbe a Werner Kuhn által 1934-ben megalkotott kizárt térfogat fogalmát. A kizárt térfogat arra az elképzelésre utal, hogy egy hosszú láncú molekula egyik része nem foglalhat el olyan helyet, amelyet ugyanannak a molekulának egy másik része már elfoglalt. A kizárt térfogat miatt a polimerlánc végei az oldatban (átlagosan) távolabb helyezkednek el egymástól, mintha nem lenne kizárt térfogat. Az a felismerés, hogy a kizárt térfogat fontos tényező a hosszú láncú molekulák oldatokban történő elemzésében, fontos koncepcionális áttörést jelentett, és a kor számos rejtélyes kísérleti eredményének magyarázatához vezetett. Ez vezetett a théta-pont fogalmához is, vagyis azon feltételek összességéhez, amelyek mellett olyan kísérletet lehet végezni, amely a kizárt térfogathatás semlegesítését eredményezi. A théta-ponton a lánc visszatér az ideális láncjellemzőkhöz – a kizárt térfogatból eredő hosszútávú kölcsönhatások megszűnnek, így a kísérletező könnyebben mérhet rövidtávú jellemzőket, például a szerkezeti geometriát, a kötésforgási potenciálokat és a közeli szomszédos csoportok közötti sztérikus kölcsönhatásokat. Flory helyesen állapította meg, hogy a polimerolvadékokban a láncméret az ideális oldatban lévő láncra számított méretet kapná, ha a kizárt térfogat kölcsönhatásait a théta-pontban végzett kísérletekkel semlegesítenénk.

Az ő eredményei közé tartozik egy eredeti módszer egy jó oldatban lévő polimer valószínű méretének kiszámítására, a Flory-Huggins oldatelmélet, és a Flory-exponens levezetése, amely segít jellemezni a polimerek mozgását az oldatban.

A Flory-egyezményEdit

részletekért lásd Flory-egyezmény.

A makromolekulák atomjainak helyzetvektorainak modellezésénél gyakran szükséges a kartéziánus koordinátákról (x,y,z) általánosított koordinátákra konvertálni. Az érintett változók meghatározására általában a Flory-féle konvenciót alkalmazzák. Például egy peptidkötés leírható a kötésben lévő minden atom x,y,z pozíciójával, vagy a Flory konvenciót lehet használni. Itt ismerni kell a kötés hosszát l i {\displaystyle l_{i}}

, a kötésszögeket θ i {\displaystyle \theta _{i}}

, és a diéderes szögek ϕ i {\displaystyle \phi _{i}}

. A kartéziánus koordinátákból az általánosított koordinátákba történő vektoros átváltás alkalmazásával ugyanaz a háromdimenziós szerkezet írható le a Flory-féle konvenció szerint.