Từ xưa, ơng George Eastman vẫn chỉ mong tìm ra các phương pháp làm giản dị mơn Nhiếp Ảnh để đại chúng cĩ
thể hưởng lợi thì ngày nay, điều đĩ thành sự thật. Những đĩng gĩp của ơng Eastman vào ngành Nhiếp Ảnh thật là lớn lao. Charles Greeley Abbot đã phải nĩi rằng : "Đĩ là một cuộc cách mạng trong ngành chụp ảnh, được thực hiện nhờ lịng tận tụy của một viên thư ký ngân hàng chơi ảnh một cách tài tử".
Do thiên tài sáng tạo, viên thư ký ngân hàng đã trở nên một tay cự phú. Nhưng dù thành cơng rực rỡ, ơng George
Eastman vẫn giữ lịng khiêm tốn, ít khi ơng xuất hiện nơi cơng cộng hay cĩ hình ảnh đăng trên báo chí. Vì luơn luơn hồi tưởng những ngày cịn hàn vi, phải sống chật vật để sinh tồn, ơng nghĩ ra các dự án thiết lập các quỹ hưu bổng, bảo hiểm và trợ cấp cho các cơng nhân của cơng ty. Ơng
Eastman đã đi trước các chủ nhân đương thời về những đức tính dân chủ và nhân đạo trong việc xây dựng kỹ nghệ bằng cách nâng đỡ giới cơng nhân theo cách chia lời cho họ tỉ lệ với số lương, vì ơng biết rằng người cơng nhân cĩ được
tưởng thưởng xứng đáng thì sản phẩm mới tốt đẹp hơn. Ơng Eastman cho rằng sự thịnh vượng của một tổ chức khơng những chỉ nhờ vào các phát minh và các bằng sáng chế mà cịn cần tới thiện chí và lịng trung thành của giới cơng nhân. Khi tuổi đã cao, ơng Eastman đành phải mướn các chuyên viên thay thế mình trong nhiều cơng việc nghiên cứu, nhờ vậy ơng cĩ dư thời giờ nhàn rỗi để đi săn bắn, câu cá, du lịch hay thưởng thức âm nhạc.
Vào thời cịn trẻ, ơng Eastman khơng được học hỏi về Âm Nhạc trong khi ơng rất ưa chuộng các vẻ đẹp và những âm thanh êm tai. Ơng thường kể lại vào thời xa xưa, ơng đã mua một cây sáo và tập thổi bài hát Annie Laurie trong hai năm trường. Dù rằng khơng cĩ thiên khiếu về âm nhạc nhưng do lịng yêu thích nghệ thuật âm thanh, trong thập niên 1920 ơng Eastman đã thảo ra nhiều kế hoạch thành lập tại thành phố Rochester một trường âm nhạc , một rạp hát và một ban nhạc hịa tấu, và dân chúng Rochester đã ủng hộ sáng kiến của ơng. Ơng George Eastman cịn giúp đỡ các bệnh viện và trường y khoa tại Rochester, nhưng ngành
chữa răng được ơng chú ý tới nhất. Ơng đã ủng hộ tài chính để thành lập tại thành phố của ơng một bệnh viện nha khoa trị giá 2 triệu rưỡi mỹ kim. Cĩ người hỏi tại sao ơng ưu đãi các nhà thương chữa răng thì ơng Eastman trả lời : "Tiền bỏ ra cho ngành này mang lại nhiều kết quả hơn bất cứ ngành nào khác. Về y học, chúng ta nhận thấy trẻ em sẽ tốt đẹp hơn, sức khỏe dồi dào hơn và năng lực tinh thần mạnh mẽ hơn nếu răng, mũi, cuống họng và miệng của chúng được chăm sĩc chu đáo trong thời cịn nhỏ". Từ lý do vững vàng này, ơng Eastman đã tặng nhiều tiền cho các bệnh viện nha khoa của các thành phố London, Paris, Rome, Bruxelles và Stockholm, và hàng trăm ngàn trẻ em châu Âu đã ghi ơn ơng George Eastman trong cả quá khứ, hiện tại lẫn tương lai.
Ngồi việc giúp đỡ các cơng cuộc chống bệnh tật, ơng Eastman cịn chú ý tới nền giáo dục. Khi Viện Cơ Khí
Rochester (the Mechanics Institute of Rochester) được thành lập vào năm 1887 và đang phải phấn đấu, ơng Eastman đã tặng tiền cho Viện rồi ơng cịn tự đề nghị là một trong 10 người đỡ đầu cho Viện. Ngày nay Viện này được đổi tên thành Viện Kỹ Thuật Rochester (the Rochester Institute of Technology).
Do việc thuê mướn một số kỹ sư tốt nghiệp từ Viện Kỹ Thuật Massachusetts, ơng Eastman thấy được khả năng của các chuyên viên này và ơng càng khâm phục Viện Kỹ Thuật đĩ. Rồi do lịng quý trọng, ơng Eastman đã tặng cho Viện Kỹ Thuật đĩ một số tiền lớn tới 20 triệu mỹ kim với ẩn danh là "ơng Smith". Người ta đã bàn tán rất nhiều về ơng Smith và trong bài hát phổ thơng của Viện, các sinh viên năm dự bị ngày nay cịn ca tụng vị ân nhân bí mật của họ như sau : "Hoan hơ, hoan hơ, nhân danh sinh viên trường Kỹ Thuật và trường Boston, hoan hơ, hoan hơ ơng Smith, vị ân nhân ẩn danh".
Vào năm 1924, ơng Eastman đã tặng hơn 75 triệu mỹ kim cho Viện Kỹ Thuật Massachusetts (M.I.T.), trường Đại Học
Rochester trong đĩ cĩ trường Âm Nhạc Eastman, trường Y Khoa, trường Nha Khoa, Viện Hampton và Viện Tuskegee là cơ sở nâng đỡ nền giáo dục của người da đen. Ơng đã cắt nghĩa lý do tặng tiền rộng rãi này như sau : "Trước hết, sự tiến bộ của thế giới tùy thuộc vào Giáo Dục vì thế tơi đã chọn các Viện Giáo Dục. Tơi chỉ muốn đỡ đầu vài ngành mà thơi và tơi cho rằng với các Viện này, tơi cĩ thể tìm thấy các kết quả nhanh chĩng và trực tiếp hơn, hơn là để số tiền tản mát đi quá nhiều".
Ơng George Eastman là một nhân vật khơng thích tự quảng cáo. Thật là trái ngược khi một vĩ nhân của ngành Nhiếp Ảnh lại ít chụp ảnh hơn bất cứ một danh nhân nào khác trong thời đại của ơng. Do ít người biết mặt, ơng Eastman cĩ thể dạo chơi trên đại lộ chính trong thành phố mà khơng mấy ai nhận ra được ơng. Ơng Eastman rất yêu thích và am tường về Hội Họa, ơng thường đi thăm các phịng triển lãm của châu Âu và ơng đã cĩ một bộ sưu tầm tranh đáng kể. Nếu trong cuộc kinh doanh, ơng Eastman là một tay cạnh tranh ráo riết và thực tế thì trong các cuộc du ngoạn, ơng cũng là một người hoạt động tích cực. Ơng thường tổ chức các cuộc đi săn lớn tại châu Phi, tự vẽ kiểu từng mĩn đồ cắm trại và luơn luơn cải tiến các vật dụng sao cho nhẹ nhàng hơn, thu gọn được, và mỗi mĩn đồ đều được dùng cho hai hay ba cơng việc. Ơng lại là tay nấu bếp giỏi, luơn luơn nhận làm các mĩn ăn đặc biệt cũng như mĩn tráng miệng.
Ơng Eastman là một con người can đảm và giàu lịng tin tưởng. Trong một cuộc săn thú tại châu Phi, ơng đã bình tĩnh quay phim một con tê giác xơng tới tấn cơng ơng và viên thợ săn đã bắn hạ con thú chỉ cách ơng 5 bước chân. Cĩ người lo rằng chỉ sơ sĩt một chút, ơng cĩ thể bị thiệt mạng thì ơng Eastman bình tĩnh trả lời rằng : "Dĩ nhiên là tơi phải tin vào cách tổ chức của tơi chứ !".
Ơng George Eastman qua đời tại Rochester vào ngày 14 tháng 3 năm 1932, khơng vợ con. Ơng là một người tiền
phong trong việc khai thác các thị trường ngoại quốc. Ơng cũng bỏ ra rất nhiều tiền dùng vào các cơng cuộc khảo cứu kỹ nghệ, vào các cách quảng cáo rầm rộ cũng như nghiên cứu ngành Tiếp Thị (marketing). Ơng George Eastman xứng danh là một nhà phát minh thiên tài, một kỹ nghệ gia ngoại hạng, một nhà tổ chức sáng suốt, một cơng dân ái quốc và một con người giàu lịng bác ái, vị tha.
Polymer
Polymer, trong từ ngữ thơng thường cịn được gọi là nhựa, chất dẻo hay plastic. Polymer cĩ tên khoa học là "chất trùng hợp" và cịn được gọi theo từ Hán Việt là "cao phân tử" từ chữ Nhật "kobunshi". Nĩ hiện hữu khắp nơi, trong ta, xung quanh ta. Polymer là những mạch phân tử gồm hàng nghìn, chục nghìn phân tử đơn vị (gọi là monomer) kết hợp lại giống như những mắt xích. Mỗi phân tử đơn vị là một mắt xích. Cao su, cellulose trong thân cây, protein trong sinh vật, thực vật là những polymer thiên nhiên. Vào những năm hai mươi của thế kỷ trước, các nhà hĩa học biết cách tổng hợp và sản xuất những polymer nhân tạo hay là plastic. Các loại polymer ngày nay trở thành những vật liệu hữu dụng, cực kỳ quan trọng khơng thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Thử nhìn xung quanh, ta cĩ tơ sợi làm nên vải vĩc, chai nước ngọt, keo dán, bao nhựa, thùng chứa nước, vỏ máy tivi, bàn phiếm máy vi tính v.v... Tất cả đều là polymer. Polymer cũng hiện diện trong các áp dụng cho cơng nghệ xây cất hoặc cơng nghệ cao, những địa hạt địi hỏi vật liệu nhẹ cĩ độ bền và độ dai cao hoặc làm chất nền cho các composite tiên tiến (advanced composite) để làm thân tàu thủy và máy bay.
Nếu A là đơn vị phân tử, phản ứng trùng hợp
(polymerization) sẽ cho ra một "xích" polymer cĩ dạng
Trong đĩ hàng nghìn, hàng chục nghìn đơn vị A được nối lại với nhau bằng nối hĩa học. Nếu A là phân tử ethylene thì ta cĩ polyethylene; propylene thì polymer sẽ là polypropylene v.v... Ngồi ra, các nhà hĩa học cịn cĩ thể tạo ra những phản ứng trùng hợp giữa hai monomer A và B để tổng hợp copolymer cĩ mạch phân tử chứa A và B. Tùy vào điều kiện phản ứng, A và B cĩ thể liên kết một cách hỗn loạn (random), AAABABBABABBBAABABBBBAABBBAB hoặc theo một thứ tự nhất định, ABABABABABABABABABABABAB hoặc theo từng mảng, AAAAAAAABBBBBBBBBBAAAAAAAAAABBBBBB
hoặc AAAAAAAAAAAA là thân polymer và BBBBBB là nhánh, như thân cây và nhánh cây. Đương nhiên, những cấu trúc phân tử nầy đưa đến những tính chất vật lý (physical properties) và cơ tính (mechanical properties) khác nhau. Các nhà hĩa tổng hợp cĩ thể thiết kế các
copolymer với nhiều cấu trúc khác nhau đáp ứng với những địi hỏi cho từng ứng dụng.
Polyethylene (PE) là một polymer đơn giản nhất, nguyên liệu chính làm những túi nhựa gia dụng và cĩ lẽ là một vật liệu thường thấy trong cuộc sống hằng ngày. PE cĩ cấu trúc như sau,
Hình 1.1 : Cấu trúc polyethylene
Một đặc tính chung quan trọng của polymer là khơng dẫn điện. Thật vậy, polymer thường được dùng làm vật cách điện rất hữu hiệu. Chẳng hạn như poly(vinylchloride) (PVC), PE là vật liệu được dùng để bọc lõi dây điện, và cịn rất nhiều
polymer thơng dụng khác được sử dụng vì tính cách điện của nĩ.
Trong ý nghĩa polymer/plastic là một chất cách điện, thuật ngữ "polymer dẫn điện" cĩ thể làm người đọc ngỡ ngàng đến độ buồn cười vì nĩ vượt qua ngoài sự tưởng tượng trong những sinh hoạt thơng thường. Thật ra, ba mươi năm trước các nhà khoa học đã tổng hợp polymer và làm cho nĩ dẫn điện. Năm 2000, Hàn Lâm Viện Khoa Học Thụy Điển đã trao giải Nobel Hố Học cho Shirakawa, MacDiarmid và Heeger cho sự khám phá và phát triển polymer dẫn điện (electrically conducting polymers) (Hình 1.2).
Hình 1.2: Từ trái qua phải: các giáo sư Alan Heeger, Alan MacDiarmid (qua đời tháng 2, 2007) và Shirakawa Hideki (Courtesy: Intelligent Polymer Research Institute, University of Wollongong, Australia).
Năm 1975, một phát hiện cĩ tầm mức thời đại xảy ra một cách âm thầm tại trường Tokyo Institute of Technology (Tokyo Kogyo Daigaku, Đại học Đơng kinh Cơng nghiệp, Nhật Bản). Tiến sĩ Shirakawa Hideki, giảng viên của
trường, là một chuyên gia về tổng hợp polyacetylene (PA) theo phương pháp thổi khí acetylene qua một chất xúc tác. Acetylene là một chất khí người ta thường dùng để hàn giĩ đá. Phương pháp dùng thể khí để tổng hợp cho ra một thể rắn (trong trường hợp nầy là polymer) là một phương pháp cơng nghệ thơng dụng để hình thành polyethylene (PE) và polypropylene (PP). Hai polymer nầy được tổng hợp bằng cách thổi khí ethylene hoặc propylene vào chất xúc tác Ziegler – Natta (tên cuả 2 nhà phát minh) [1]. PE và PP là hai polymer được gia dụng hố dùng cho bao nhựa, ống chích y khoa và nhiều dụng cụ polymer trong sinh hoạt hằng ngày. Shirakawa theo phương pháp nầy để tổng hợp bột PA (Hình 1.3).
Hình 1.3 : Cấu trúc polyacetylene
Một sự kiện tình cờ xảy ra gây ra bởi một lầm lỡ trong phịng nghiên cứu Shirakawa. Một anh nghiên cứu sinh người Hàn Quốc trong quá trình tổng hợp PA lơ đễnh thế nào quên lời căn dặn cuả ơng, đã dùng chất xúc tác cĩ nồng độ 1000 lần lớn hơn độ qui định. Anh du học sinh nầy cũng tổng hợp được PA nhưng khơng phải ở dạng bột đen trong điều kiện bình thường mà ở dạng phim màu bạc cĩ thể kéo dãn như bao nhựa và mang tính đàn hồi. Từ năm 1955 cho đến khi sự kiện "lầm lỡ" xảy ra, người ta chỉ cĩ thể tổng hợp được PA dưới dạng bột đen. Dạng bột gây nhiều khĩ khăn cho
điện tính và quang tính của vật liệu nầy. PA của Shirakawa ở dạng phim mặc dù chưa dẫn điện nhưng đã tạo ra một bước đột phá rất ngoạn mục.
Sự kiện nầy cơ hồ như bị bỏ quên cho đến một năm sau (1976) khi giáo sư Alan MacDiarmid (Đại học Pennsylvania) viếng phịng thí nghiệm Shirakawa. MacDiarmid ngắm nghiá tấm phim PA lạ lùng nầy và sau đĩ mời Shirakawa sang Pennsylvania cộng tác một năm. Trong khoảng thời gian nầy, cái sản phẩm gây ra bởi sự vơ ý được đem ra khảo nghiệm trở lại. Cùng với sự cộng tác cuả giáo sư vật lý Alan Heeger, phim PA được cho tiếp xúc (exposure) với khí iodine (I2). Khí iodine được hấp thụ vào PA dưới dạng ion làm tăng độ dẫn điện của PA đến 1 tỷ lần. Quá trình tiếp xúc với
iodine gọi là doping và iodine là dopant của PA. Sau bước nhảy 1 tỷ lần, PA từ trạng thái là vật cách điện trở thành một vật dẫn điện. Polymer dẫn điện ra đời. Kỳ tích tăng độ dẫn điện của phim PA nhảy vọt 1 tỷ lần qua một quá trình tiếp xúc (doping) cực kỳ đơn giản với khí iodine xố mờ lằn ranh phân biệt chất dẫn điện (kim loại), chất bán dẫn
(silicon) và chất cách điện (polymer thơng thường). Bởi vì, tùy vào nồng độ của iodine trong PA người ta cĩ thể điều chỉnh độ dẫn điện từ chất cách điện đến chất dẫn điện một cách dễ dàng.
Những thuật ngữ "dopant" và "doping" được vay mượn từ cơng nghệ chất bán dẫn (thí dụ: silicon), mặc dù tính chất của dopant, và quá trình doping của chất bán dẫn và
polymer dẫn điện hoàn tồn khác nhau. Doping trong silicon là một quá trình vật lý, trong khi "doping" trong polymer dẫn điện xảy ra theo một phản ứng hĩa học hay điện hĩa (electrochemistry). Lượng dopant trong silicon chỉ ở vài phần triệu, so với 30 – 50 % lượng dopant trong polymer dẫn điện.
Ở những năm đầu của thập niên 1980, một cuộc chạy đua diễn ra giữa các nhà khoa học khắp nơi trên thế giới để nâng cao độ dẫn điện của PA đến mức độ dẫn điện cuả đồng. Đây là cuộc chạy đua mang tính hiếu kỳ hơn là thực dụng.
dẫn điện là một khoảng cách cực kỳ bao la. Những polymer cách điện tốt như PE, PVC, polystyrene, nylon cĩ "độ dẫn điện" trong khoảng 10-18 S/cm [2]; con số nầy quá nhỏ nên xem như là cách điện. Chất dẫn điện tốt như đồng hoặc bạc đạt đến 106 S/cm. Khoảng cách giữa hai trị số 10-18 và 106 là 1 triệu tỷ tỷ lần! PA sau khi được dope với ion iodine (I3)- cĩ độ dẫn điện khoảng 105 S/cm, là một polymer cĩ độ dẫn điện cao nhất trong các polymer dẫn điện. Khi được kéo dãn, PA cĩ thể đạt đến 106 S/cm gần đến trị số của đồng. Tiếc rằng, PA khơng cĩ giá trị cho những áp dụng thực tiễn bởi vì PA bị oxít hố trong khơng khí. Thậm chí trong chân khơng PA cũng tự suy thối (self degradation). Oxít hố và sự suy thối đưa đến việc giảm độ dẫn điện. Một vật liệu khơng cĩ tính bền đối với mơi trường xung quanh (environmental stability) khĩ cĩ thể trở thành những vật liệu hữu ích mang tính thực dụng.
Sau một năm làm việc với MacDiarmid và Heeger, Shirakawa trở lại Nhật Bản giảng dạy và nghiên cứu tại Đại học
Tsukuba. Ơng tiếp tục nghiên cứu PA cho đến khi về hưu. MacDiarmid và Heeger đặt trọng tâm nghiên cứu vào polyaniline (PAn). Ngồi ra, polypyrrole (PPy) và
polythiophene (PT) là hai loại polymer quan trọng khác được khảo sát cĩ hệ thống trong 30 năm qua. Thật ra, PPy dẫn điện đã được một nhĩm nghiên cứu tại Úc (CSIRO) phát hiện vào năm 1963. PPy của nhĩm nầy trộn lẫn với iodine trong quá trình tổng hợp, cho ra một hỗn hợp cĩ độ dẫn điện 1 S/cm. Họ khơng nghĩ được khái niệm doping mà trong đĩ iodine là nguyên nhân của sự dẫn điện. Tiếc thay, họ viết 3