19.03.2005 00:11:58
[kliknutím k originálu v angličtině][použit strojový překlad eurotran]
Hideki Shirakawa
narozen 20. srpna 1936, Tokio, Japonsko

Hideki Shirakawa se zabýval elektrochemií a polymerní chemií. Hideki Shirakawa se dělil o Nobelovu cenu 2000 v . Heeger a Alan G. MacDiarmid. Královská švédská akademie věd udělila ři pro objev a vývoj napomáhajících polymerů.


 

Hideki Shirakawa byl narozen v Tokyu 20. srpna 1936. Poté, co postupoval z Tokio institutu technologie s mírou v chemické technologii v roce 1961, on se zapsal do programu absolventa tam a přijal jeho doktorát z inženýrství v roce 1966. On následovně pracoval jako asistent v chemikálii laboratoř prostředků u jeho alma mater until 1976, když on šel do univerzity Pennsylvanie ve Spojených státech jako výzkumník. Tři roky později on se vrátil do Japonska, se připojovat k fakultě univerzity Tsukuba jak docenta. V roce 1982 on se stal profesorem, a v dubnu 2000 on byl domluvený profesor vysloužilý. V roce 1983 on dostal ocenění společnosti vědy polymeru, Japonsko, pro jeho výzkum polyacetylene.


 

Hideki Shirakawa, 64-rok-starý profesor vysloužilý u univerzity Tsukuba, byl jmenoval příjemce Nobelovy ceny v chemii pro rok 2000. Cena byla představována společně k Shirakawa a dva američtí vědci - Alan Heeger, 64, univerzity Kalifornie u Santy Barbara a Alan MacDiarmid, 73, univerzity Pennsylvanie - pro jejich objev a vývoj napomáhajících polymerů nebo plastů, které mohou přenášet elektrický proud. Shirakawa je devátý Japonec se stát Nobelovým laureátem a první od Kenzaburo Oe, kdo získal cenu pro literaturu v roce 1994. On je druhý Japonec dostat chemickou cenu. První byl pozdní Ken'ichi Fukui, kdo vyhrál to v roce 1981.


 

U prezentace ceremonie držela 10. prosince 2000, ve Stockholmu, Švédsko, předseda Bengt Nordén Nobelův výbor pro chemii uzavřel jeho poznámky s krátkou blahopřejnou zprávou Shirakawa v japonštině. Na moment Shirakawa vypadal polekaný, ale on rychle vnikl do úsměvu.

Hideki Shirakawa dostaní jeho Nobelovy ceny od jeho výsosti King. Cenová cenová ceremonie u Stockholm koncertní síně 2000.


 

Prof. Shirakawa, u tiskové konference u chodby univerzity (Oct. 13, 2000)

Jak může plast stát se napomáhající?

Plasty jsou polymery, molekuly, které tvoří dlouhé řetězy, se opakovat jako perly v náhrdelníku. V stát se elektricky napomáhající, polymer musí napodobit kov, to je, jeho elektrony potřebují být volný k pohybu a ne skákat k atomům. První podmínka pro toto je že polymer sestává ze střídání jedny a dvojité svazky, nazvaný konjugoval dvojné vazby. Nicméně, to není dost mít konjugované dvojné vazby. To stane se elektricky napomáhající, plast musí být narušený - jeden tím, že odstraní elektrony z (oxidace), nebo vkládat je do (redukce), materiál. Proces je známý jako dopování.

Jaký Heeger, MacDiarmid a Shirakawa shledal byl že tenká vrstva polyacetylene mohla být okysličována s párou jodidu, zvětšovat jeho elektrickou vodivost miliarda časů. Tento vzrušující nález byl výsledek jejich působivé práce, ale také shod okolností a accidental okolnosti.

Jak vodivost polymeru byla odhalena - a důležitost kávy-se zlomit

Vedoucí herec v tomto příběhu je polyacetylene uhlovodíku, molekula bytu s úhlem 120 ° mezi svazky a od této doby existovat ve dvou různých formách, izomery cis- polyacetylene a trans- polyacetylene (druhá forma objasnila dole).

Popis řídících polymerů začal v 60-tých letech se pokusy Shirakawa pak pracováním na jeho PhD pod Sakuji Ikeda u Tokio institutu technologie, vytvořit polymery z používání acetylénu takzvaný Ziegler -- Natta katalyzátor svázat molekuly do dlouhých řetězů. Shirakawa chtěl objasnit polymerization proces pro tyto trojnásobný-spojené molekuly. Jeden den, přes miscommunication, navštěvující učenec od Koreje přidal 1000 časů více katalyzátoru než specifikovaný Shirakawa, a lesklá, filmlike substance se tvořila na povrchu řešení katalyzátoru. Shirakawa byl stimulován tímto objevem. Tento produkt byl daleko více intrikářský než poněkud nezajímavý hnědý-černý polyacetylene prach, který byl normálně produkoval. Účinek vyšší koncentrace katalyzátoru zřejmě měl produkovat více řetězů polymeru. Shirakawa následovně vytvořil postup syntetizovat velká množství filmu polyacetylene a také ke kontrole podíly dvou isomeric forem známých jako cis- a trans- polyacetylene. Stříbřitý film byl trans- polyacetylene a korespondenční reakce při další teplotě dávali měď-barevný film místo toho. Druhý film vypadal, že sestává z téměř čistý cis- polyacetylene. Tento způsob měnící se teploty a koncentrace katalyzátoru měl stát se rozhodný pro vývoj vpřed. Kovový vzhled produktu přiměl lékárny, aby viděl jestliže to mělo kovové vlastnosti. V jeho originále tvořit to wasn't velmi dobrý dirigent.

V dalším dílu světa, lékárna MacDiarmid a physisist Heeger experimentoval s kovový-vypadat jako film anorganického polymeru nitrid síry, (SN)x. MacDiarmid odkazoval se na toto u semináře v Tokyu. Tady příběh mohl přišli k náhlému konci, měl ne Shirakawa a MacDiarmid náhodou se setkával, náhodně, během kávy-se zlomit.

Když MacDiarmid slyšel o Shirakawa objevu organického polymeru, který také zářil jako stříbro, on pozval Shirakawa k univerzitě Pennsylvanie ve Philadelphii. Oni se pustí do polyacetylene přizpůsobení oxidací s párou jodidu. Shirakawa věděl, že optické vlastnosti se měnily v procesu oxidace a MacDiarmid navrhl, že oni žádají o Heeger mít pohled na filmy. Jeden z Heeger studentů změřil vodivost jodidu-dopoval trans- polyacetylene a - heuréka! Vodivost zvětšila deset miliónů časů!
 


Alan MacDiarmid (odešel), Hideki Shirakawa
(centrum), Alan Heeger (pravý)		 V létě 1977, Heeger, MacDiarmid, Shirakawa, a spolupracovníci, zveřejnil jejich objev v článku “syntéza elektricky řídit organické polymery: Halogen deriváty polyacetylene (CH)n#rquote v žurnálu chemické společnosti, chemické komunikace. Objev byl považován za hlavní průlom. Od té doby pole stalo se značně, a také daný svah k mnoha novým a vzrušujícím aplikacím.

Dopovat - pro lepší molekulový výkon

Co přesně stalo se ve filmech polyacetylene? Když my porovnáme některé obyčejné separace se ohledem na vodivost, my vidíme, že conductivities polymerů se mění značně. Dopoval polyacetylene je, např., srovnatelný s dobrými dirigenty takový jako měď a stříbro, zatímco v jeho původní formě to je polovodič. Drát kovu řídí elektrický proud, protože elektrony v kovu jsou volné k pohybu. Jak pak my vysvětlíme vodivost dopovaných polymerů?

Když popisuje molekuly polymeru, které my rozlišujeme mezi (sigma) svazky a (pi) svazky. Svazky jsou fixované a nehybné. Oni tvoří covalent pouta mezi atomy uhlíku. Elektrony v konjugované dvojné vazbě systém být také relativně lokalizovaný, ačkoli ne jak silně skákat jako elektrony. Předtím proud může téct podél molekuly jeden nebo více elektrony musí být odstranil nebo vložil. Jestliže elektrické pole je pak aplikováno, ustanovení elektronů svazky mohou pohybovat se rychle podél řetězu molekuly. Vodivost plastického materiálu, který sestává z mnoha řetězů polymeru, bude být omezen faktem že elektrony mají k “skoku” od jedné molekuly k příští. Proto, řetězy musí být dobře zabalen nařídily řady.

Jak zmínil se o dříve, jsou tam dva druhy dopování, oxidace nebo redukce. V případě polyacetylene reakce jsou psány jako toto:

Oxidace se halogen (p-dopovat): [CH]n + 3x/2 I2 -- > [CH]nx+ + x I3-
Redukce s alkalickým kovem (n-dopovat): [CH]n + x Na -- > [CH]nx- + x Na+

Dopovaný polymer je sůl. Nicméně, to není iodide nebo ionty sodíku, které stěhují se do vytvoří proud ale elektrony od konjugovaných dvojných vazeb. Dále, jestliže silný dost elektrické pole je aplikováno, iodide a ionty sodíku mohou pohybovat se jeden k nebo pryč od polymeru. Toto znamená, že směr dopující reakce může být řízen a napomáhající polymer může snadno být rozsvícen nebo pryč.

Polarons - dopoval uhlíkové řetězy

V první nad reakcemi, oxidace, molekula jodidu přitahuje elektron od polyacetylene řetězu a stojí se já3- . Molekula polyacetylene, nyní pozitivně nabitý, je nazývaný radikál cation, nebo polaron. Osamělý elektron dvojné vazby, od kterého elektron byl odstraněn, může pohyb snadno. Jako důsledek, dvojná vazba postupně přemísťuje molekulu. Kladný náboj, na druhé straně, je opraven elektrostatickou přitažlivostí k iodide iont, který se nepohybuje tak rychle. Jestliže polyacetylene řetěz je těžko okysličován, polarons kondenzují pár-moudrý do takzvaného solitons. Tyto solitons jsou pak zodpovědné, v komplikovaných cestách, pro dopravu poplatků podél řetězů polymeru, také jak od řetězu k řetězu na macroscopic váze.

Tento text byl sestaven z biographies Shirakawa dostupný v internetu:
( 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ).