زندگی نامه‌ی Alan G. MacDiarmidبرنده‌ی نوبل شیمی سال 2000 برای اثبات اینکه : پلیمرها هم می‌توانند رسانا باشند!

بسپار/ ایران پلیمر آقای Alan G. MacDiarmid در 14 آپریل سال 1927 در Kiwi واقع در زلاند نو به دنیا آمد. سال‌ها بعد او تابعیت ایالت متحده‌ی کانادا را دریافت کرد تا حق رای داشته و بتواند نظرات سیاسی و اعتراضات خود را به طریق منطقی بیان نماید. پدر او که یک مهندس بود به مدت 4 سال در دوره‌ی رکود بزرگ زلاند نو بیکار شد. با اینکه در آن زمان فراوانی شغل در نزدیکی پایتخت زلاند نو یعنی Wellington بیشتر بود ولی او و خانواده اش به  Lower Hutt که چندین مایل دورتر بود نقل مکان کردند. در آن شرایط دو برادر و خواهر بزرگترش قادر به یافتن شغل بوده در حالی که او و خواهر کوچکترش هنوز در مقطع ابتدایی بودند.

پدر و مادر او افراد خیرخواه و خیری بودند. به علاوه، محیط گرم و امنی را در خانواده برای فرزندان خود ایجاد نموده بودند. با وجود کمبود غذایی که این خانواده با آن مواجه بودند، مادر او از افراد بی بضاعت دیگری برای غذا خوردن در خانه دعوت میکرد. در چنین شرایطی برادر بزرگ او به خواهران و برادر کوچکش تذکر میداد که هنگام صرف غذا درخواست مقدار بیشتری را نداشته باشند. او معمولا این تذکر را در حضور افراد غریبه با اختصار FHB که به معنی خانواده به عقب بروید (Family hold back) بیان می‌کرد. این اختصار به این معنی بود که از خوردن غذا دست بکشید.

در خانه‌ی آن‌ها هیچ تلفن یا یخچالی وجود نداشت. در یکی از این خانه‌ها در Lower Hutt آب گرم از لوله‌هایی که در پشت آجرهای شومینه  تعبیه شده بود و در اتاق نشیمن قرار داشت تامین میشد. به این ترتیب حمام هفتگی شبانه‌ی آن‌ها در این مکان انجام میشد. در این شرایط بچه‌های کوچکتر از آب گرم مصرف شده‌ی بچه‌های بزرگتر خانواده استفاده میکردند. در این شرایط آن‌ها اجازه داشتند تنها مقدار اندکی آب گرم به این حمام اضافه کنند. البته اگر آب گرمی باقی مانده بود. در بسیاری از مواقع Alan G. MacDiarmid با پای برهنه به مدرسه میرفت و به گفته‌ی خودش پوست کف پای او به معنی واقعی کلمه شبیه چرم شده بود.

اگرچه Alan G. MacDiarmid به مدت 50 سال از زلاند نو فاصله گرفت، در طول سال‌های فعالیت‌های حرفه‌ای هنوز با خواهرها و برادرش در ارتباط تنگاتنگ بود. در زمان دریافت جایزه‌ی نوبل سال‌ها از مرگ پدر و مادر او می‌گذشت. در طول سال‌های فعالیت و به گفته‌ی خودش، هر 10 روز یکبار با خواهرها و برادرش تلفنی صحبت کرده و آن‌ها را از به روز ترین اخبار زندگی خودش مطلع می‌کرد.

زمانی که مشخص شد Alan G. MacDiarmid یکی از دریافت کنندگان جایزه‌ی نوبل خواهد بود، در تماسی تلفنی با برادرش اظهار کرد که چقدر خوش شانس بوده که در خانواده‌ای فقیر و البته پر از عشق بزرگ شده است. او فقر را یکی از دلایل متکی بودن به خود می‌دانست و باعث می‌شد تا ارزش پول را بیش از آنچه که باید بداند. نزدیکی او با افراد خانواده‌اش به او یاد داد که تا چه اندازه روابط انسانی می‌تواند در زندگی حائز اهمیت باشد. به گفته‌ی Alan G. MacDiarmid همه در زندگی انتظار اتفاقات بسیار مهمی را دارند. ولی به نظر او هزاران اتفاق کوچک کم اهمیت همانند هدیه‌ی تولد، هدیه‌ی کریسمس، تشکیل دادن اجتماعات خانوادگی حتی به ندرت مانند گوشتی بر اسکلت و بدنه‌ی زندگی می‌ماند. به بیان دیگر از نظر او زندگی همین چیزهای کم اهمیت، غیرواجب و دور از انتظار است. به نظر Alan G. MacDiarmid او بسیار خوش شانس بوده که در چنین محیطی رشد کرده است. به گفته‌ی خودش او نوشته‌ای در محل کار و زندگیش در فیلادلفیا دارد با این مضمون که :”من بسیار خوش شانس هستم و هرچه بیشتر کار کنم خوش شانس‌تر خواهم بود.”

[EasyDNNGallery|11110|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 1 Alan G. MacDiarmid در سن 10 سالگی

به گفته‌ی Alan G. MacDiarmid :”من در تمام مدت در تلاش برای دریافت بهترین درجه در دبیرستان بودم. در حالی پدر و مادر من همیشه عنوان میکردند که دریافت نمره‌ی A نشانه‌ی موفقیت در زندگی نیست. موفقیت این است که تو بدانی تمام تلاشت را در راستای اهدافت انجام دادی و از توانایی‌های خدادادی و ژنی خود تا بیشترین مقدار ممکن استفاده نموده‌ای. بیشتر از این را هیچکسی نمی تواند انجام دهد.”

[EasyDNNGallery|11106|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 2 Alan در سن 12 سالگی

زمانی که پدر Alan با حقوق بازنشستگی بسیار اندک بازنشسته شد و از Wellington نقل مکان کرد، لازم شد تا او تنها پس از سه سال تحصیل در دوره‌ی دبیرستان Hutt Valley را ترک کرده و شغلی نیمه وقت و البته کم درآمد را به عنوان کار آزمایشگاهی در دانشکده‌ی شیمی دانشگاه Victoria اتخاذ کند. جمعیت کل دانشجویان در این دانشگاه 1200 نفر بوده در حالی که دانشکده‌ی شیمی تنها دو دانشجو داشت. او در حین کار به عنوان یک دانش آموز پاره وقت دو واحد درسی یکی در درس ریاضی و دیگری در درس شیمی را اختیار نمود. حین این مدت کاری و تحصیلی او در خوابگاه مردانه‌ی دانشگاه به سر می‌برد. در واقع Alan از این مدت زندگی خود همیشه به عنوان دوره‌ی بسیار خوبی یاد میکرد چراکه دوستان بسیار زیادی آشنا شد که تا سال‌های پایانی زندگیش نیز با آن‌ها در ارتباط بود. او در طول مقاطع لیسانس و فوق لیسانس نیز همچنان به عنوان یک دانشجوی پاره وقت در دانشگاه Victoria  باقی ماند. به این ترتیب Alan در سن 17 سالگی به طور کامل از لحاظ اقتصادی مستقل شده و با استفاده از کمک هزینه‌های تحصیلی روزگار میگذراند.

شروع علاقه‌ی Alan به دانش شیمی از زمانی شروع شد که کتاب شیمی قدیمی پدرش که به سال‌های 1800 بازمیگردد را مطالعه نمود. در آن زمان پدرش در آستانه‌ی مهندس شدن بود. Alan ساعت‌ها برای خواندن این کتاب وقت میگذاشت در حالی که در برخی موارد سردرگمی او نسبت به دانش شیمی بیشتر و بیشتر می‌شد. او توانست با ورود به کتابخانه‌ی ملی Lower Hutt برخی از سردرگمی‌های خود را با مطالعه‌ی سایر کتاب‌های شیمی رفع نماید. در این کتابخانه کتابی جلد آبی با عنوان شیمیدان کوچک نظر او را جلب کرد. او این کتاب را از کتابخانه به مدت یکسال به امانت گرفته و تقریبا تمامی آزمایش‌های شیمی آن را به صورت عملی انجام داد.

یکی از وظایف Alan در آزمایشگاه شیمی به جز تمیز کردن آن و شستشوی ظروف آلوده‌ی آزمایشگاهی، آماده کردن تجهیزات آزمایش شیمی برای آقای  A.D. Monroبرای تدریس شیمی سال اول بود. در یکی از موارد آقای Monro از Alan خواست تا مقداری S4N4 که بلورهای نارنجی رنگ شفاف و زیبایی بود را آماده نماید. علاقه‌ی Alan به این بلورها تا حدی شد که تصمیم گرفت در مقطع ارشد به شیمی این بلورهای زیبا بپردازد. به این ترتیب چاپ اولین مستند علمی Alan در سال 1949 صورت گرفت. این مقاله در مجله‌ی فاخر و ارزشمند Nature به چاپ رسید. او توانست مشتقات این بلورها را با رنگ بسیار بیشتری ایجاد نماید. در واقع رنگ یکی از محرک‌های اصلی Alan در ادامه‌ی تحصیل شیمی بود. به گفته‌ی خودش او به رنگ‌ها بسیار علاقه داشت. این علاقه‌ی او سال‌ها بعد زندگی حرفه‌ایش را دستخوش تغییر کرده و به آن شکل داد.

 [EasyDNNGallery|11112|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 3 Alan در سن 15 سالگی و در لباس فرم دبیرستان

در سال 1950 Alan فرصت خوبی را برای گذراندن دوره‌ی دکتری در دانشگاه Wisconsin آمریکا دریافت نموده که قرار بود تحت نظارت پروفسور Norris F. Hall در بخش شیمی غیر آلی صورت گیرد. حین این پروژه قرار شد که Alan سرعت تبادل عوامل 14C را در سیانیدهای فلزی پیچیده تحت بررسی قرار دهد. مدت کوتاهی پس از پیوستن به دانشگاه Wisconsin، او به ریاست سازمان ملی دانشگاه که بزرگترین سازمان دانشجویی در آن زمان بوده درآمد و در همین مقام بود که همسر آینده‌ی خود یعنی Marian Mathieu را ملاقات نمود. در طول این مدت زمان او به عنوان محقق برتر در دانشکده‌ی شیمی انتخاب شده و اجازه اقامت رایگان در عمارت زیبا و قدیمی فرمانداری در سواحل دریاچه‌ی Mendota را داشت.

زمانی که Alan هنوز در دانشگاه Wisconsin مشغول به تحصیل بود موفق به دریافت بورس تحصیلی از دانشگاه Cambridge برای مطالعه‌ی سیلیکون‌های چند جزئی از طرف انجمن فارق التحصیلان زلاند نو شد.  این دانشگاه در انگلستان قرار دارد و در آن زمان تحت سرپرستی پروفسور H.J. Emeléus قرار داشت.

درست در همین زمان بود که Alan با Marian در کلیسای کوچک دانشگاه ازدواج کردند.

پس از گذراندن این دوره‌ی تحصیلی، Alan به عنوان عضو هیئت علمی دانشکده‌ی شیمی دانشگاه Pennsylvania انتخاب شد. او 45 سال در همین دانشگاه مشغول فعالیت بود. در این 45 سال او صاحب سه دختر و یک پسر و پدربزرگ نه دختر و پسر دوست داشتنی شد.

به گفته‌ی خودش، او به گونه‌ای تربیت شده بود تا عاشق تدریس و مدل سازی ذهن‌های جوان و خلاق باشد. او در تمام مدت مشغول تدریس، تحقیق و مشاوره دادن به دانشجوهای رشته‌ی شیمی در دانشگاه Pennsylvania بود.

در حین فعالیت در دانشگاه Pennsylvania بود که دوست و همکار تاثیرگذارش یعنی پروفسور Alan J. Heeger که رئیس دانشکده‌ی فیزیک بود را ملاقات کند.

روزی Alan J. Heeger به دفتر کار Alan رفت و عنوان کرد که شخصی به نام Mort Labes در دانشگاه Temple مقاله‌ای حائز اهمیت در مورد مواد با رسانایی زیاد را منتشر کرده است. او اذعان داشت که فرمول شیمیایی این ماده “sss-nnn-ex” بوده و یک ماده‌ی غیر آلی است. در همان زمان Alan روی تکه‌ای کاغذ، (Sn)x را یادداشت کرده و گفت این ماده قطعا رساناست چراکه فلز می‌باشد. بلافاصله روی همان کاغذ Heeger جواب داد که این ماده (Sn)x نیست بلکه (SN)x است. این گفتگو آغاز مکالمات علمی این دو دانشمند را رقم زد. در همین زمان Alan به Heeger اظهار داشت که در طول مدت پروژه‌ی مقطع فوق لیسانس خود در زلاند نو پیش ماده‌ی (SN)x نظیر S4N4 را ساخته است. سپس Heeger از او خواست تا مقداری (SN)x را به عنوان بلورهای طلا بسازد. همین مساله باعث چاپ مقاله‌ها و مستندات علمی بسیاری به صورت مشترک بین این دو دانشمند شد. این بسپار رسانا منجر به معروف شدن این دو دانشمند در عرصه‌ی علمی گردید.

[EasyDNNGallery|11111|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

Alan مشغول تحقیق در دفتر کارش در پنسیلوانیا

از Alan دعوت شد تا در دانشگاه Kyoto در ژاپن در مورد آمیزه‌های مولکولی سیلیکون ارائه‌ای داشته باشد. در همین ملاقات او از موسسه فناوری توکیو در سال 1975 بازدید کرده و فعالیت‌های علمی خود در مورد  (SN)x را توضیح داد. در همین زمان او با Hideki Shirakawa ملاقات کرد و پس از سخنرانی خود مدت زمان کوتاهی هنگام صرف چای با او صحبت کرده و نمونه‌هایی از (SN)x طلایی را به اون نشان داد و او هم نمونه‌هایی از (CH)x نقره‌ای را به Alan نشان داد.

زمانی که Alan از Hideki Shirakawa پرسید که او چگونه این مواد نقره‌ای را با استفاده از پلی استیلن ساخته است جواب بسیار جالبی دریافت کرد. او عنوان کرد که این مواد به دلیل کج فهمی یک دانشجوی خارجی و عدم درک زبان ژاپنی توسط او به صورت کاملا اتفاقی ساخته شده است.

پیش از ورود این دانشجوی خارجی، Hideki Shirakawa استیلن‌های معمولی را با استفاده از کاتالیزگرهای زیگلر ناتا تولید میکرده و پودر قهوه ای-مشکی بسیار نامطلوبی را دریافت میکرده است. او از این دانشجوی خارجی می‌خواهد تا این کار دقیقا به همین صورت انجام دهد. چند روز بعد این دانشجوی خارجی به دفتر Hideki Shirakawa مراجعه می‌کند و عنوان می‌نماید که همزن در فلاسک سنتز به هیچ عنوان تکان نمی‌خورد. زمانی که Hideki Shirakawa به آزمایشگاه مراجعه می‌نماید در کمال تعجب می‌بیند که به جای پور مشکی قهوه‌ای نامطلوب، ذراتی نقره‌ای رنگ و زیبا و درخشان را درون ظرف مشاهده می‌نماید. زمانی که از این دانشجو در مورد جزئیات فرآیندش میپرسد متوجه می‌شود که او کاتالیزگری دقیقا مشابه با کاتالیزگرهای Hideki Shirakawa را استفاده میکرده ولی با غلظت “x-molar“. به این معنی که او از غلظتی 1000 برابر بیشتر از آن چه که Hideki Shirakawa دستور داده بود را استفاده میکرده است.

با توجه به این اتفاق Hideki Shirakawa بسیار کنجکاو شد چراکه به عنوان یک شیمیدان میدانست کاتالیزگر وظیفه‌ی افزایش سرعت واکنش را بر عهده دارد و تغییری را در طبیعت ماده‌ی حاصل به هیچ عنوان ایجاد نمیکند. ازین پس Hideki Shirakawa مشغول تحقیق در مورد تولید ذرات نقره‌ای از پلی‌استیلن شد.

پس از مکالمه‌ای که Alan با Hideki Shirakawa داشت از او خواست تا به مدت یکسال به دانشگاه Pennsylvania بپیوندد چراکه هردو علایق مشترکی در مورد مواد رسانا را دارا هستند. در این مدت می‌توانند به عنوان یک گروه تحقیقاتی روی فیلم‌های رسانای (SN)x طلایی فعالیت‌هایی را انجام دهند. بلافاصله Hideki Shirakawa این پیشنهاد را قبول کرد و اذعان داشت که در این مدت می‌توانند روی پلی استیلن‌های نقره‌ای نیز فعالیت‌هایی را انجام داده و انواع خالص تری از آن‌ها بسازند. در این صورت رسانایی این مواد هم افزایش پیدا می‌کند.

پس از پیوستن Hideki Shirakawa به Alan در کمال تعجب با استفاده از تحلیل‌های المان‌های محدود نتیجه گرفتند که با افزایش خلوص این ماده، رسانایی آن کاهش پیدا می‌کند. پیشتر این گروه تحقیقاتی مشاهده کرده بودند که افزودن برومین به ماده‌ی طلایی (SN)x رسانایی آن را افزایش می‌دهد. به همین دلیل انتظار داشتند این اتفاق در استیلن نیز تکرار شود در حالی که پیش از نتایج تجربی و با استفاده از تحلیل‌ها نتیجه‌ی کاملا معکوس گرفتند.

در نهایت با افزودن برومین به فیلم‌های نقره‌ای (CH)x بالافاصله در دمای محیط رسانایی این ماده میلیون‌ها برابر افزایش پیدا کرد.

در همین زمان Alan با دوست و همکار خود Alan Heeger مشورت کرده چراکه او در زمینه‌ی فیزیک مواد رسانا بسیار دانا بود.

[EasyDNNGallery|11113|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

پلاستیک نشکن و رسانا، ماده‌ای که سال‌های عمر Alan را به خود اختصاص داد و در نهایت منجر به اهدای جایزه‌ی نوبل به او شد

مابقی داستان دقیقا جایی است که تارخ را رقم میزند. با همکاری‌ها و هم فکری‌های Alan Heeger، Hideki Shirakawa و Alan G. MacDiarmid فعالیت‌های ارزنده و حائز اهمیتی صورت گرفته که در نهایت منجر به اهدای جایزه‌ی نوبل به این سه دانشمند ارزشمند به صورت همزمان شد.

در واقع جایزه‌ی نوبل به این دلیل به این گروه اهدا شد که تا آن زمان تفکر این بود که بسپارهای پلاستیکی قابلیت انتقال جریان برق را نداشته و رسانا نمی‌باشند. این گروه سه نفره اثبات کردند در صورت جابجایی پیوندهای دوگانه و تک بین اتم های کربن در زنجیر بسپاری، الکترون‌های آزاد یا حفره هایی در طول زنجیر ایجاد خواهد شد که می‌تواند منجر به رسانا شدن بسپارها گردد. امروزه از بسپارها در کاربردهای الکترونیکی بسیاری استفاده می‌شود.

[EasyDNNGallery|11107|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

تصویری از سه دانمشند بزرگ دریافت کننده‌ی نوبل سال 2000، از سمت راست به ترتیب Alan Heeger، Hideki Shirakawa و Alan G. MacDiarmid

در تاریخ 14 ماه اکتبر سال 2000، Alan ساعت 3 بعد از ظهر با خواهرش تماس گرفت تا اطلاع دهد او و دو همکار دیگرش موفق به دریافت جایزه‌ی نوبل شده‌اند. جایزه‌ی نوبل در تاریخ 10 ماه دسامبر سال 2000 به او اهدا شد. او هزینه‌ی سفر تمام 22 عضو خانواده اش به استکهلم سوئد را پرداخت تا در مراسم در کنار او حضور داشته باشند. مدال طلایی توسط پادشاه سوئد در Concert Hall استکهلم به او اهدا شد.

پس از دریافت جایزه‌ی نوبل Alan G. MacDiarmid در سخنرانی خود مراتب تشکرات خود را به قرار زیر اعلام کرد:

مایلم تا مراتب تشکرات خود را به افراد مختلف اعلام کنم. هر لغت بیانگر تشکری عمیق از جانب من به این افراد می‌باشد:

• همسر فقیدم، Marian، برای حمایت‌ها و عشقش در طول 36 سال زندگی مشترکمان
• همکار دوست داشتنیم Gayl Gentile برای حمایت‌های شخصی و خستگی ناپذیرش طی 9 سال گذشته
• مادرم Ruby و پدرم Archibald MacDiarmid برای فراهم آوردن خانه‌ای دوست داشتنی که پایه‌ی زندگی من را ساخت
• خواهر و برادرهایم، Colin، Roderick، Sheila و Alice برای حمایت‌های عاطفی و بی وقفه‌ی خود در طول 73 سال زندگی من
• فرزندانم، Heather، Dawn، Duncan و Gail برای درک و تحمل بسیار زیادشان طی سال‌هایی که نتوانستم وقت زیادی را با آن‌ها صرف کنم
• نوه‌های عزیزم به دلیل سوال‌های بی حد و حصرشان که به من شوق و شوری مضاعف میداد

در پایان سخنرانی Alan G. MacDiarmid اظهار داشت که مدیون دانشمندانی است که سال‌ها پیش از او میزیسته‌اند. او برای بیان اوج قدردانیش از این دانشمندان بخش‌هایی از داستانی به نام “در جستجوی پرنده‌ی سفید حقیقت” از Olive Schreiner را خواند. در این داستان یک شکارچی جوان وجود دارد که به دنبال پرنده‌ی سفید حقیقت است که در مرتفع ترین قله‌ها به سر میبرد. این شکارچی جوان تمام زندگی خود را در جهت یافتن این پرنده به سر برد و در نهایت موفق نشد به هدف خود دست پیدا کند. متن اصلی این شعر در ادامه آورده شده است:

The old thin hands cut the stone ill and jaggedly, for the fingers were stiff and bent. The beauty and strength of the man were gone.

At last, an old, wizened, shrunken face looked out above the rocks. He saw the eternal mountains still rising to the white clouds high above him.

The old hunter folded his tired hands and lay down by the precipice where he had worked away his life.

I have sought,” he said, “for long years I have labored; but I have not found her. By the rough and twisted path hewn by countless others before me, I have slowly and laboriously climbed. I have not rested. I have not repined. And I have not seen her; now my strength is gone. Where I lie down, worn out, other men will stand, young and fresh. By the steps that I, and those before me, have cut, they will climb; by the stairs that we have built, they will mount. They will never know those who made them, their names are forgotten in the mists of time. At the clumsy work they will laugh; when the stones roll, they will curse us; but they will mount, and on our work they will climb, and by our stair! They will find her, and through us!”

The tears rolled from beneath the shriveled eyelids. If truth had appeared above him in the clouds now, he could not have seen her, the mist of death was in his eyes.

… Then slowly from the white sky above, through the still air, came something falling … falling … falling. Softly it fluttered down and dropped on to the breast of the dying man. He felt it with his hands –

[EasyDNNGallery|11108|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

مراسم اهدای جایزه‌ی نوبل به Alan G. MacDiarmid به دلیل فعالیت‌های ارزنده اش در زمینه‌ی بسپارهای رسانا

[EasyDNNGallery|11114|Width|600|Height|600|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

مدرک اهدای جایزه‌ی نوبل به Alan MacDiarmid

در نهایت، Alan در 17 ماه فبریه در سال 2007 در خانه اش در فیلادلفیا زمانی که در حال آماده شدن برای سفری بود تا در آن سخنرانی‌اش در مورد انرژی‌های تجدیدپذیر را ارائه دهد، در سن 79 سالگی دار فانی را وداع گفت.

این مقاله پیشتر در شماره 172ام ماهنامه بسپار به چاپ رسیده است.