МАК-ДИАРМИД, АЛАН

МАК-ДИАРМИД, АЛАН (MacDiarmid, Alan) (1927–2007). Нобелевская премия по химии 2000 (совместно с А.Хигером и Х.Ширакава).

Родился 14 апреля 1927 в г.Мастерстоне (Новая Зеландия). Его родители, Арчибальд и Руби Макдиармид. Многое в семейном укладе этой небогатой семьи носило традиционные черты – взаимопомощь, многочисленные родственные связи. В доме не было телефона и холодильника, зато много гостей и соседей посиживало за общим столом.

Учиться он начал в маленькой школе поселка Кери-Кери с его 600 жителями. Затем он учился в средней школе Хатт-Валли в Веллингтоне. Отец вышел на пенсию, когда Алану было 16 лет, и ему пришлось бросить учебу. Надо было самостоятельно зарабатывать на хлеб, и он стал мальчиком на побегушках при кафедре химии Университетского колледжа Виктории. Тогда ему удалось прослушать два лекционных курса – по химии и по математике. Он стал жить в студенческом общежитии на полустуденческих правах, однако, в конце концов, получил диплом и стал лекционным демонстратором.

Химия привлекла его еще в 10-летнем возрасте, когда он нашел старый учебник, в котором ничего не понял, и обратился к библиотечной книге по химии для школьников. Дальнейшего опыта набрался, выполняя лекционные демонстрации. Те цветовые эффекты, которые при этом наблюдал, стали, по его мнению, ключевым моментом в выборе профессии. Затем пришло время и первых исследований, результатом чего явилась его первая статья (1949).

В 1950 Мак-Диармиду была предоставлена Фуллбрайтовская стипендия для выполнения диссертации в Висконсинском университе (США). Под руководством Норриса Холла он изучал скорость обмена лигандов в цианидных комплексах.

После этого он вновь получил стипендию – теперь для пост-диссертационной стажировки, посвященной изучению силанов в (Кембриджский университет). Затем последовала должность в колледже Королевы при университете Св. Андрея а Шотландии, и, наконец, он стал преподавателем, а затем и профессором кафедры химии Пенсильванского университета (США).

В Пенсильванском универстете Мак-Диармид и его коллега по университету А.Хигер занимались созданием неметаллических проводников электрического тока на неорганической основе. В 1975 Хигер сообщил Мак-Диармиду о недавно вышедшей статье Морта Лабеса, в которой тот описал высокопроводящий полимерный материал общей формулы (SN)_x. Выяснилось, что еще в 1950-х Мак-Диармид синтезировал соединения S₄N₄. По просьбе Хигера Мак-Диармид синтезировал соединения формулы (SN)_x, и они систематически исследовали их свойства.

Во время визита Мак-Диармида в Киотский университет, где работал Х.Ширакава, занимавшийся полимеризацией ацетилена, они обменялись своими образцами полиацетилена (CH)_x и (SN)_x. Именно во время этого визита произошла ошибка стажера Ширакавы, приведшая к получению серебристого полиацетилена. В результате синтеза полиацетилен накапливается в реакционной колбе в виде ничем не примечательного черного порошка. Однажды стажер случайно добавил катализатор в тысячекратном избытке по сравнению с его обычным количеством (в граммовых вместо миллиграммовых количествах). К удивлению экспериментаторов на поверхности жидкости образовалась красивая серебряная пленка. Сразу возник очевидный вопрос: «Если полученный пластик своим блеском похож на металл, не может ли он и проводить электрический ток?».

Мак-Диармид и Ширакава решили объединить усилия. Ширакава на год приехал в Пенсильванский университет, где к ним присоединился Хигер. Уже в первых экспериментах они смогли несколько увеличить электропроводность полиацетилена. Способ же увеличения электропроводности полимера в 10 000 000 раз оказался неожиданно прост – следовало лишь обработать пленку полимера парами брома или иода. Так был создан полимер, обладающий электропроводностью металлов.

Однако, хотя приготовленный так полиацетилен и сопоставим по электропроводности со многими металлами, к сожалению, его нельзя использовать в практике, т.к. при контакте с воздухом он быстро теряет эту способность. В результате поисков лучших вариантов появились новые сопряженные полимеры, например, полипиррол, полианилин и политиофен.

Идея сочетать способность к легкой формовке и низкий удельный вес полимеров с электропроводностью металлов получила интенсивное развитие. Поскольку электропроводность может быть изменена в широких пределах, от уровня полупроводниковых свойств до электропроводящих металлов, стали очевидными возможные коммерческие аспекты использования: батареи, конденсаторы, антистатики, антикоррозийные материалы и др.

Именно сейчас самое интенсивное развитие связано с переводом полимеров в полупроводниковое состояние. Это вызвано недавним открытием – некоторые сопряженные полимеры проявляют электролюминесцентные свойства – они светятся, если через них пропустить электрический ток. Люминесцентные материалы могут иметь множество применений. Скоро можно будет увидеть их первое практическое использование в световых дисплеях мобильных телефонов и в информационных досках. Недолго ждать, когда станут реальностью экраны телевизоров из люминесцентных пластиков.

Процесс, вызывающий электролюминесценцию может быть обращен – поглощение света будет создавать заряд и, следовательно, электрический ток. Таков принцип действия солнечных батарей. Преимущества пластиков велики, а изготовлять из них гибкие поверхности не сложно да и обойдется недорого. Солнечные пластиковые элементы нужны в самых различных областях деятельности, и их ждет широчайшее применение уже в самом недалеком будущем.

В 2000 Мак-Диармид, А.Хигер и Х.Ширакава получили Нобелевскую премию «за открытие и разработку полимеров-проводников».

Умер 7 февраля 2007 в Дрексел Хилл, Пенсильвания, США.

Работы: Polyaniline. A new concept in conducting polymers // Synth. Met. 1987. V. 18. (with J.-C. Chiang, A. F. Richter, A. J. Epstein); «Synthetic metals»: A novel role for organic polymers // Macromol. Chem. 1991. V. 51 (with A.J.Epstein).

Кирилл Зеленин