Paul Flory

Vroege leven

Hij studeerde af aan de Elgin High School in Elgin, Illinois in 1927. Flory behaalde een bachelorgraad aan het Manchester College (Indiana) in 1931 en een Ph.D. aan de Ohio State University in 1934. Zijn eerste betrekking was bij DuPont met Wallace Carothers.

Polymeerwetenschap

Flory's vroegste werk in de polymeerwetenschap was op het gebied van polymerisatiekinetiek in het DuPont Experimental Station. De meeste chemici die condensatiepolymerisatie bestudeerden, geloofden dat de reactiviteit van de eindgroep afnam naarmate het macromolecuul groeide. Flory betoogde dat de reactiviteit onafhankelijk was van de grootte van het polymeer. Hij toonde aan dat het aantal aanwezige polymeerketens exponentieel afnam met de grootte.

Flory introduceerde het belangrijke concept van ketenoverdracht bij de studie van additiepolymerisatie. Hierdoor kregen chemici een beter inzicht in de kinetische vergelijkingen. Het hielp chemici ook om de verdeling van de polymeergrootte te begrijpen.

In 1938, na de dood van Carothers, verhuisde Flory naar het laboratorium voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek van de Universiteit van Cincinnati. Daar ontwikkelde hij een wiskundige theorie voor de polymerisatie van verbindingen met meer dan twee functionele groepen. Hij ontwikkelde ook de theorie van polymeernetwerken of gels.

In 1940 trad hij in dienst van het Linden, NJ laboratorium van de Standard Oil Development Company. Hij ontwikkelde daar een statistisch mechanische theorie voor polymeermengsels.

In 1943 vertrok hij naar de onderzoekslaboratoria van de Goodyear Tire and Rubber Company als hoofd van een groep die zich bezighield met de grondslagen van polymeren. In de lente van 1948 nodigde Peter Debye, toen voorzitter van de scheikunde-afdeling van de Cornell University, Flory uit om de jaarlijkse Baker Lectures te geven. In de herfst van datzelfde jaar werd hem een positie aan de faculteit aangeboden. Op Cornell breidde Flory zijn Baker Lectures uit en verfijnde deze tot zijn beste werk (magnum opus), Principles of Polymer Chemistry, dat in 1953 werd gepubliceerd door Cornell University Press. Dit werd al snel een standaardtekst voor alle medewerkers op het gebied van polymeren, en wordt tot op de dag van vandaag nog steeds veel gebruikt.

Flory introduceerde het begrip "uitgesloten volume" voor polymeren. (Werner Kuhn had de term reeds in 1934 uitgevonden voor moleculen in het algemeen.) "Uitgesloten volume" verwijst naar het idee dat een deel van een molecuul met een lange keten geen ruimte kan innemen die reeds wordt ingenomen door een ander deel van hetzelfde molecuul. Door het uitgesloten volume liggen de uiteinden van een polymeerketen in een oplossing (gemiddeld) verder uit elkaar dan wanneer er geen uitgesloten volume zou zijn. De erkenning dat uitgesloten volume een belangrijke factor is bij de analyse van lange-keten moleculen in oplossingen betekende een belangrijke conceptuele doorbraak. Uitgesloten volume verklaarde verschillende raadselachtige experimentele resultaten uit die tijd. Het leidde ook tot het concept van het theta-punt, de reeks condities waarbij een experiment kan worden uitgevoerd dat het uitgesloten volume-effect neutraliseert. Op het theta-punt keert de keten terug naar de ideale ketenkenmerken - de lange-afstandsinteracties afkomstig van het uitgesloten volume zijn geëlimineerd. Dit stelt experimentatoren in staat om gemakkelijker korte-afstandskenmerken te meten, zoals structurele geometrie, bindingsrotatiepotentiëlen en sterische interacties tussen naburige groepen. Flory noemde nog een voordeel van het uitvoeren van het experiment in het theta-punt: de ketenafmetingen in polymeer-smelten zouden de grootte hebben die berekend is voor een keten in ideale oplossing. Dit werkt omdat uitgesloten volume-interacties worden geneutraliseerd in het theta-punt.

Hij vond ook een originele methode uit om de waarschijnlijke grootte van een polymeer in goede oplossing te berekenen. Hij vond de Flory-Huggins oplossingstheorie uit. Hij leidde de Flory exponent af, die helpt de beweging van polymeren in oplossing te karakteriseren.

Flory won de Perkin Medal en de Priestley Medal.

De Flory conventie

Bij het modelleren van de positievectoren van atomen in macromoleculen is het vaak nodig om van Cartesische coördinaten (x,y,z) om te rekenen naar veralgemeende coördinaten. Meestal wordt de Flory-conventie voor het definiëren van de betrokken variabelen gebruikt. Bijvoorbeeld, een peptide binding kan worden beschreven door de x,y,z posities van elk atoom in deze binding of de Flory conventie kan worden gebruikt. Hierbij moet men de bindingslengtes l i {{i}} , de bindingshoeken θ i {{i}} en de tweevlakshoeken ϕ i {\displaystyle \phi _{i}} . Een driedimensionale structuur kan worden beschreven met behulp van de Flory-conventie door een vectorconversie toe te passen van de cartesische coördinaten naar de gegeneraliseerde coördinaten.

Latere jaren

Hij werd professor aan de Stanford Universiteit in 1961. In 1966 werd hij daar Jackson-Wood Professor. In 1975 ging hij bij Stanford met pensioen. Hij kreeg de Nobelprijs voor scheikunde in 1974 "voor zijn fundamentele prestaties, zowel theoretisch als experimenteel, in de fysische chemie van macromoleculen". Na zijn pensionering bleef hij actief en adviseerde hij IBM gedurende enkele jaren. Hij en zijn vrouw Emily Catherine Tabor (nu overleden) hadden drie kinderen, Susan, Melinda en John. Susan heeft twee kinderen, Elizabeth en Mary. Elizabeth heeft drie kinderen, Katy Greer, Margaret Greer, en Sam Greer. Paul J Flory stierf aan een hartaanval in Big Sur, Californië in 1985.