Arnold Beckman

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Arnold Orville Beckman (10 de abril de 1900 – 18 de mayo de 2004) fue un químico, inventor, inversor y filántropo estadounidense.

Como profesor en el prestigioso California Institute of Technology, fundó Beckman Instruments basándose en su invención del medidor de pH en 1934, un dispositivo revolucionario para medir la acidez (y alcalinidad), que más tarde se consideró que «revolucionó el estudio de la química y la biología». También desarrolló el espectrofotómetro DU, «probablemente el instrumento más importante jamás creado para el avance de la biosciencia». Beckman financió el Laboratorio de Semiconductores de Shockley, la primera compañía de transistores de silicio en California, lo que dio lugar al surgimiento de Silicon Valley. Después de su retiro, él y su esposa Mabel (1900-1989) fueron reconocidos como algunos de los filántropos más generosos de los Estados Unidos.

Infancia y educación básica

Arnold Beckman fue un joven precoz que provenía del humilde pueblo de Cullom, Illinois, una comunidad unida que giraba principalmente en torno a la agricultura. Nacido de George Beckman, un maestro herrero, y su segunda esposa Elizabeth Ellen Jewkes, poseía una curiosidad natural que alimentaba su sed de conocimiento. A la tierna edad de nueve años, Beckman descubrió fortuitamente una copia usada de Fourteen Weeks in Chemistry de Joel Dorman Steele, que estudió con gran entusiasmo, realizando varios experimentos mientras avanzaba. En un giro fortuito del destino, su padre reconoció y fomentó los crecientes intereses científicos de su hijo al transformar su cobertizo en un laboratorio rudimentario.

Sin embargo, la tragedia golpeó cuando Elizabeth sucumbió a la diabetes en 1912. Esto obligó a George a vender su taller de herrero y convertirse en un vendedor ambulante, dejando a los niños Beckman al cuidado de su ama de llaves, Hattie Lange. A pesar de la convulsión en su vida familiar, Arnold se mantuvo firme en su empeño de mejorar, asumiendo varios trabajos extraños, como ser un «pianista de práctica» para una banda local, y sirviendo como «probador oficial de crema», operando una centrífuga para una tienda cercana.

En 1914, la familia Beckman se mudó a Normal, ubicada al norte de Bloomington, Illinois, para que los jóvenes Beckman pudieran asistir a la Escuela Secundaria Universitaria de Normal, una «escuela laboratorio» asociada a la Universidad Estatal de Illinois. En 1915 se mudaron a Bloomington, pero continúo asistiendo a University High, donde Arnold Beckman obtuvo permiso para tomar clases universitarias del profesor de química Howard W. Adams.

Mientras aún estaba en la escuela secundaria, Arnold comenzó su propio negocio, «Bloomington Research Laboratories», haciendo química analítica para la compañía de gas local. También tocaba el piano en un cine por las noches y tocaba en bandas de baile locales. Se graduó como valedictorian de su clase, con un promedio de 89,41 en cuatro años, el más alto alcanzado.

A Arnold se le permitió salir de la escuela unos meses antes para contribuir al esfuerzo de la Primera Guerra Mundial en 1918 trabajando como químico. En Keystone Steel and Iron tomaba muestras de hierro fundido y las analizaba para ver si la composición química de carbono, azufre, manganeso y fósforo era adecuada para verter acero.

Cuando Arnold cumplió 18 años en agosto de 1918, se alistó en los Marines de los Estados Unidos. Después de tres meses en el campo de entrenamiento en Parris Island, Carolina del Sur, fue enviado al astillero naval de Brooklyn para ser transportado a la guerra en Europa. Debido a un retraso en el tren, otra unidad tomó su lugar y Arnold se quedó atrás. Cuando se contaron las unidades en los cuarteles, Arnold se perdió ser seleccionado para el despliegue en Rusia por un solo espacio en la fila.

En cambio, Arnold pasó el Día de Acción de Gracias en el YMCA local, donde conoció a una joven llamada Mabel Stone Meinzer, que ayudaba a servir la comida. Posteriormente, Mabel se convirtió en su esposa. Unos días después, se firmó el armisticio, poniendo fin a la guerra.

Educación superior e investigación

Beckman asistió a la Universidad de Illinois Urbana-Champaign desde el otoño de 1918. Durante su primer año, trabajó con Carl Shipp Marvel en la síntesis de compuestos de mercurio orgánico, pero ambos hombres enfermaron por la exposición al mercurio tóxico. Como resultado, Beckman cambió su especialidad de química orgánica a fisicoquímica, donde trabajó con destacados académicos como Worth Rodebush, T. A. White y Gerhard Dietrichson. Obtuvo su licenciatura en ingeniería química en 1922 y su maestría en química física en 1923. Para su tesis de maestría, investigó la termodinámica de soluciones acuosas de amoníaco, un campo introducido por T. A. White.

Poco después de llegar a la Universidad de Illinois, Beckman se unió a la prestigiosa fraternidad Delta Upsilon. Fue iniciado en el capítulo Zeta de Alpha Chi Sigma, la fraternidad de química, en 1921, y en la Fraternidad Científica de Graduados Gamma Alpha en diciembre de 1922.

Beckman decidió obtener su doctorado en el prestigioso California Institute of Technology (Caltech). Tras un año de duro trabajo, regresó a Nueva York para estar cerca de su prometida Mabel, quien trabajaba como secretaria en la Equitable Life Assurance Society. Poco después, se le ofreció un trabajo en el departamento de ingeniería de Western Electric, precursor de los Bell Telephone Laboratories. Trabajando junto al renombrado Walter A. Shewhart, Beckman creó programas innovadores de control de calidad para la fabricación de tubos de vacío y avanzó significativamente en el campo del diseño de circuitos. Fue durante este tiempo que Beckman descubrió su fascinación por el campo de la electrónica.

En 1925, Beckman contrajo matrimonio con su amada Mabel y la pareja se trasladó a California al año siguiente, donde Beckman retomó sus estudios en Caltech. Se interesó cada vez más por la fotólisis ultravioleta, colaborando con su asesor doctoral Roscoe G. Dickinson en el desarrollo de un instrumento que pudiera medir con precisión la energía de la luz ultravioleta. Este instrumento funcionaba proyectando luz ultravioleta sobre un termopar, que convertía el calor resultante en electricidad, que luego se utilizaba para alimentar un galvanómetro.

En reconocimiento a esta innovadora aplicación de la teoría cuántica a las reacciones químicas, Beckman recibió un doctorado en fotoquímica en 1928. Posteriormente, se le pidió que permaneciera en Caltech como instructor y luego como profesor, tras lo cual él y su familia construyeron una casa en Altadena, California, donde vivieron durante más de 27 años mientras criaban a su familia

Docencia y consultoría en Caltech

Durante su tiempo en Caltech, Beckman fue activo en la enseñanza tanto en niveles introductorios como avanzados de posgrado. Compartió su experiencia en soplado de vidrio enseñando clases en el taller de máquinas. También dio clases sobre diseño y uso de instrumentos de investigación. Como encargado del taller de instrumentos del departamento de química, Beckman lidió de primera mano con la necesidad de buena instrumentación para los químicos.

El interés de Beckman en la electrónica lo convirtió en una figura muy popular dentro del departamento de química en Caltech, ya que era muy habilidoso en la construcción de instrumentos de medición. Con el tiempo, el enfoque del departamento se centró cada vez más en la ciencia pura y se alejó de la ingeniería química y la química aplicada. Arthur Amos Noyes, jefe de la división de química, animó tanto a Beckman como al ingeniero químico William Lacey a colaborar con ingenieros y químicos del mundo real, y Robert Andrews Millikan, presidente de Caltech, derivó preguntas técnicas de gobierno y empresas a Beckman, lo que respaldó su experiencia. Con el permiso de los jefes del departamento, Beckman comenzó a aceptar trabajos externos como consultor científico y técnico. También actuó como experto científico en juicios legales.

Beckman funda la National Inking Appliance Company

En 1934, Millikan presentó a I. H. Lyons, de la National Postal Meter Company, al renombrado Arnold Beckman. Lyons, ansioso por revolucionar la impresión de sellos postales, buscaba una tinta no obstruccionante que hiciera olvidar el acto de lamer sellos por parte de los empleados de correos.

Beckman, sin dejarse intimidar por los desafíos presentes, creó una solución innovadora utilizando ácido butírico, una sustancia aromática. Sin embargo, los fabricantes no estaban interesados en incluir este ingrediente, lo que llevó a Beckman a tomar medidas por su cuenta. Con una determinación por tener éxito, Beckman fundó la National Inking Appliance Company, ocupando un espacio en el garaje del aclamado fabricante de instrumentos Fred Henson.

También empleó a dos estudiantes talentosos de Caltech, Robert Barton y Henry Fracker, para ayudarlo en su misión. Beckman obtuvo patentes para rellenar cintas de máquina de escribir, pero lamentablemente, su comercialización resultó infructuosa. Este error, aunque desafortunado, no detuvo a Beckman, quien con resolución reorientó su empresa hacia otro producto. Esta iniciativa marcó la primera experiencia de Beckman en el mundo del emprendimiento y el marketing de productos.

Desarrollo del pH-metro

La Sunkist Growers se encontraba ante una complicada problemática en relación con su proceso de producción. Los limones que no cumplían con los estándares comerciales eran utilizados para la producción de pectina y ácido cítrico, agregando dióxido de azufre como conservante. La determinación precisa del nivel de acidez del producto final resultaba crucial para la empresa, pero las técnicas colorimétricas tradicionales, como el uso de papel litmus, se veían obstaculizadas por la presencia de dióxido de azufre.

Glen Joseph, un químico de Sunkist, intentó medir la concentración de iones de hidrógeno en el jugo de limón mediante medios electroquímicos. No obstante, el dióxido de azufre provocaba la degradación de los electrodos de hidrógeno, mientras que los electrodos de vidrio no reactivos generaban señales débiles y eran sumamente frágiles.

Joseph se acercó a Beckman con la intención de mejorar la precisión de sus mediciones, a lo cual Beckman, experto en los ámbitos de la fabricación de vidrio, la electricidad y la química, le sugirió amplificar los datos obtenidos. En consecuencia, Beckman diseñó un modelo para un amplificador de tubo de vacío y construyó un aparato plenamente funcional para Joseph.

El electrodo de vidrio utilizado para medir el pH fue colocado dentro de un circuito en rejilla dentro del tubo de vacío, produciendo una señal amplificada que podía ser leída fácilmente mediante un medidor electrónico. El prototipo resultó ser altamente eficiente, lo que llevó a Joseph a solicitar una segunda unidad.

Comercialización y éxito comercial

Beckman observó una oportunidad y, tras repensar el proyecto, decidió crear un completo instrumento químico que pudiera ser fácilmente transportado y utilizado por no especialistas. En octubre de 1934, registró una solicitud de patente de los Estados Unidos bajo el número 2,058,761 para su «acidímetro», más tarde rebautizado como el medidor de pH.

La empresa Arthur H. Thomas, un distribuidor de instrumentos científicos de renombre nacional con sede en Filadelfia, estuvo dispuesta a intentar venderlo. Aunque se vendió a un precio elevado de $195.00, aproximadamente equivalente al salario mensual inicial de un profesor de química en ese momento, era significativamente más barato que el costo estimado de construir un instrumento comparable a partir de componentes individuales, que se estimaba en unos $500.00 de la época.

Aunque el medidor de pH original pesaba casi 7 kg, representaba un avance considerable sobre una mesa llena de equipo frágil. La primera versión del dispositivo tuvo un fallo de diseño en el que las lecturas de pH variaban con la profundidad de inmersión del electrodo, pero Beckman resolvió el problema sellando herméticamente el bulbo de vidrio del electrodo.

El 8 de abril de 1935, Beckman cambió el nombre de su empresa a National Technical Laboratories, reconociendo formalmente su nuevo enfoque en la fabricación de instrumentos científicos. La empresa alquiló cuartos más grandes en la calle Colorado 3330 y comenzó a fabricar medidores de pH. El medidor de pH se convirtió un dispositivo importante para medir el pH de una solución, y para el 11 de mayo de 1939, las ventas fueron lo suficientemente exitosas como para que Beckman dejara Caltech y se convirtiera en el presidente a tiempo completo de National Technical Laboratories. Para 1940, Beckman pudo obtener un préstamo para construir su propia fábrica de 12,000 pies cuadrados en South Pasadena.

Beckman y la espectrofotometría

En 1940, el costo de adquirir equipo para medir la energía luminosa en el espectro visible representaba una carga financiera para los laboratorios, con costos que llegaban a los exorbitantes $3,000. Además, había un creciente interés en investigar más a fondo los espectros ultravioletas más allá del mencionado rango. Siguiendo en la misma línea que su creación previa de un instrumento fácil de usar para medir el pH, Beckman se propuso la tarea de diseñar un dispositivo de espectrofotometría de fácil manejo. Bajo la guía de Howard Cary, el equipo de investigación de Beckman desarrolló varios modelos.

Estos nuevos espectrofotómetros utilizaban un prisma para separar la luz en su espectro de absorción y un fototubo para medir eléctricamente la energía de la luz en todo el espectro. Permitían al usuario trazar el espectro de absorción de la luz de una sustancia, proporcionando una «huella dactilar» estandarizada, característica de un compuesto.

Con el modelo D de Beckman, posteriormente conocido como el espectrofotómetro DU, National Technical Laboratories logró proporcionar el primer instrumento sencillo de usar que contenía tanto los componentes ópticos como electrónicos necesarios para la espectrofotometría de absorción ultravioleta. El usuario solo tenía que insertar una muestra, seleccionar la longitud de onda de la luz deseada y leer la cantidad de absorción de esa frecuencia desde un medidor sencillo. Producía espectros de absorción precisos tanto en la región ultravioleta como en la visible del espectro con relativa facilidad y precisión repetible. La Oficina Nacional de Normas realizó pruebas para certificar que los resultados del DU eran precisos y repetibles y recomendó su uso.

El espectrofotómetro DU de Beckman ha sido aclamado como un instrumento innovador que revolucionó el análisis químico al permitir que los investigadores midieran cuantitativamente sustancias con una precisión del 99,9% en cuestión de minutos. Antes de este dispositivo, obtener resultados con una precisión del 25% podía tardar varias semanas. Se ha afirmado que transformó por completo la forma en que se miden las señales de luz de las muestras. El laureado Nobel Bruce Merrifield va aún más lejos, afirmando que el espectrofotómetro DU es «probablemente el instrumento más importante jamás desarrollado para el avance de la biosciencia».

Además, el desarrollo del espectrofotómetro desempeñó un papel crucial en el esfuerzo de guerra. Durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos estaban estudiando el papel de las vitaminas en la salud y buscaban identificar alimentos ricos en vitamina A para mantener a los soldados saludables. Los métodos anteriores implicaban procedimientos prolongados que arrojaban resultados inexactos. Sin embargo, el espectrofotómetro DU proporcionó resultados más rápidos y precisos. El dispositivo también resultó invaluable para los científicos que estudiaban y producían la revolucionaria droga penicilina. Las empresas farmacéuticas estadounidenses producían 650 mil millones de unidades de penicilina cada mes al final de la guerra. Gran parte de la investigación realizada en esta área fue clasificada hasta después de la guerra.

Espectrofotometría infrarroja

Beckman y su compañía estuvieron involucrados en una serie de proyectos secretos. Había una grave escasez de caucho, utilizado en neumáticos de jeep, avión y tanques. Las fuentes naturales del Lejano Oriente no estaban disponibles debido a la guerra, y los científicos buscaron un sustituto sintético confiable.

La Oficina de Reserva de Caucho se acercó a Beckman sobre el desarrollo de un espectrofotómetro de infrarrojo para ayudar en el estudio de productos químicos como el tolueno y el butadieno. La Oficina de Reserva de Caucho se reunió en secreto en Detroit con Robert Brattain de la Compañía de Desarrollo de Shell, Arnold O. Beckman y R. Bowling Barnes de American Cyanamid.

Se le pidió a Beckman que produjera secretamente cien espectrofotómetros de infrarrojo para ser utilizados por científicos gubernamentales autorizados, basados en un diseño para un espectrofotómetro de haz único que ya había sido desarrollado por Robert Brattain para Shell. El resultado fue el espectrofotómetro Beckman IR-1.

Para septiembre de 1942, el primer instrumento estaba siendo enviado. Se fabricaron aproximadamente 75 IR-1 entre 1942 y 1945 para ser utilizados por el esfuerzo de caucho sintético de EE. UU. Los investigadores no pudieron publicar ni discutir nada relacionado con las nuevas máquinas hasta después de la guerra. Otros investigadores que estaban persiguiendo de forma independiente el desarrollo de la espectrometría de infrarrojo, pudieron publicar y desarrollar instrumentos durante este tiempo sin verse afectados por las restricciones de secreto.

Beckman continuó desarrollando el espectrofotómetro de infrarrojo después del lanzamiento del IR-1. Enfrentándose a una fuerte competencia, decidió en 1953 seguir adelante con una remodelación radical del instrumento. El resultado fue el IR-4, que podía ser operado utilizando un haz de luz de infrarrojo simple o doble. Esto permitía al usuario tomar tanto la medición de referencia como la medición de la muestra al mismo tiempo.

Otros proyectos secretos de Arnold Beckman

Helipot

Mientras se abordaba la espectrometría infrarroja con Beckman, Paul Rosenberg se puso en contacto con Arnold Beckman. Rosenberg trabajaba en el Laboratorio de Radiación del MIT. El laboratorio formaba parte de una red secreta de instituciones de investigación en los Estados Unidos y Gran Bretaña que trabajaban para desarrollar el radar, «radio detecting and ranging».

El proyecto estaba interesado en Beckman debido a la alta calidad de los botones de ajuste, o «potenciómetros», que se usaban en sus medidores de pH. Beckman había registrado el diseño de los botones del medidor de pH con el nombre de «helipot» para «potenciómetro helicoidal». Rosenberg había descubierto que el helipot era más preciso, por un factor de diez, que otros botones. Sin embargo, para su uso en aviones, barcos o submarinos en movimiento continuo, que podrían ser atacados, se necesitaba una reconfiguración para asegurar que los botones pudieran resistir los golpes y vibraciones.

A Beckman no se le permitió contarle a su personal la razón detrás de la reconfiguración y no estaban particularmente interesados en el problema; finalmente, él mismo encontró una solución. En lugar de utilizar un cable enrollado alrededor de una bobina, con la presión de un pequeño resorte para crear un único punto de contacto, rediseñó el botón para tener una ranura continua, en la que se encontraba el punto de contacto. El punto de contacto podía moverse suave y continuamente, y no podía ser sacado. El modelo A Helipot de Beckman fue muy demandado por el ejército. En el primer año de su producción, las ventas representaron el 40% del ingreso de la empresa. Beckman fundó una compañía separada, Helipot Corporation, para manejar la fabricación de componentes electrónicos.

Oxímetro de Pauling

Linus Pauling, un destacado investigador del Instituto de Tecnología de California (Caltech), contribuyó a los esfuerzos militares durante la Segunda Guerra Mundial diseñando un instrumento especializado solicitado por el Comité de Investigación de Defensa Nacional. Este dispositivo estaba destinado a medir con precisión los niveles de oxígeno en mezclas de gases, una capacidad crucial para evaluar las condiciones de oxígeno de submarinos y aviones. Trabajando en estrecha colaboración con su asistente, Holmes Sturdivant, Pauling produjo un innovador medidor de oxígeno que más tarde sería fabricado en su totalidad por Arnold O. Beckman, Inc.

Aunque la junta del Laboratorio Técnico Nacional se negó a brindar apoyo explícito al proyecto, se permitió a Beckman perseguirlo de manera independiente. Al hacerlo, estableció una nueva empresa dedicada específicamente a la fabricación del medidor de oxígeno. El proceso de desarrollo fue altamente complejo e involucró la creación de precisos balones de vidrio, que se logró mediante el uso de una máquina especializada de soplado de vidrio que podía producir cantidades precisas de aire para dar forma al vidrio.

Después de la conclusión de la guerra, Beckman continuó su trabajo pionero creando analizadores de oxígeno que revolucionarían el campo de la tecnología médica. Estos instrumentos fueron fundamentales para monitorear los niveles de oxígeno en incubadoras para bebés prematuros e incluso fueron utilizados por médicos de la Universidad Johns Hopkins para establecer estándares saludables de niveles de oxígeno.

Participación en el proyecto Manhattan

En adición, los prestigiosos instrumentos de Beckman fueron empleados en el ilustre Proyecto Manhattan, donde los eminentes científicos trabajaron arduamente para crear instrumentos novedosos para medir la radiación en cámaras de ionización cargadas eléctricamente y llenas de gas en reactores nucleares.

Debido a la debilidad de las señales, resultó desafiante obtener lecturas confiables. Sin embargo, Beckman astutamente reconoció que un pequeño ajuste, como sustituir el electrodo de vidrio con una resistencia de carga de entrada, permitiría modificar el medidor de pH para adaptarlo a la tarea en cuestión. Esta ingeniosidad llevó a la creación de un producto nuevo y avanzado, el microamperímetro.

Además, Beckman desarrolló un dosímetro para evaluar la exposición a la radiación, con el objetivo de proteger al personal del Proyecto Manhattan. El dosímetro era una cámara de ionización compacta, cargada con 170 voltios, que presentaba una pequeña escala calibrada en su parte superior, con una aguja compuesta de fibra de cuarzo cubierta de platino. Los dosímetros también fueron fabricados por la compañía derivada de Beckman, Arnold O. Beckman, Inc.

La lucha contra el smog

En la posguerra del sur de California, incluyendo la zona de Pasadena donde vivían los Beckman, la contaminación por smog se estaba convirtiendo en un tema cada vez más recurrente y desagradable. Identificado inicialmente como «ataques de gas» en 1943, se sospechaba de una variedad de posibles causas, como los calentadores utilizados por los cultivadores de naranjas, el humo producido por las plantas industriales locales y los escapes de los automóviles. La Cámara de Comercio de Los Ángeles fue una de las organizaciones preocupadas por las posibles causas y efectos del smog, ya que estaba relacionado tanto con la industria (y el empleo) como con la calidad de vida en la zona. Beckman estuvo involucrado con la Cámara de Comercio.

En 1947, el gobernador de California, Earl Warren, firmó una ley estatal de control de la contaminación del aire, autorizando la creación de Distritos de Control de la Contaminación del Aire (APCD) en cada condado del estado. La Cámara de Comercio de Los Ángeles pidió a Beckman que los representara en el trato con la creación de un APCD local. El nuevo APCD, una vez formado, solicitó a Beckman que fuera el consultor científico del Oficial de Control de la Contaminación del Aire. Ocupó el cargo de 1948 a 1952.

El Oficial de Control de la Contaminación del Aire en cuestión era Louis McCabe, un geólogo con experiencia en ingeniería química. McCabe sospechaba inicialmente que el smog era resultado de la contaminación por dióxido de azufre y propuso que el condado transformara este contaminante sospechoso en fertilizante a través de un proceso costoso.

Sin embargo, Beckman no estaba convencido de que el dióxido de azufre fuera el verdadero culpable detrás del smog de Los Ángeles. Visitó Gary, Indiana, donde se estaban tomando medidas para abordar la contaminación por dióxido de azufre y quedó impresionado por el olor característico de azufre en el aire. Al regresar, Beckman convenció a McCabe de que necesitaban buscar una causa diferente.

Beckman estableció contacto con un profesor de Caltech, Arie Jan Haagen-Smit, que se dedicaba a estudiar el smog. Juntos, diseñaron un aparato que utilizaba un sistema de tuberías intermitentemente enfriadas con nitrógeno líquido para recolectar materia particulada del aire de Los Ángeles. Haagen-Smit pudo identificar la sustancia recolectada como un material orgánico de tipo peróxido. Pasó un año estudiando la química del smog y en 1952 presentó sus resultados, que identificaron el ozono y los hidrocarburos provenientes de chimeneas, refinerías y escapes de automóviles como ingredientes clave en la formación del smog.

Mientras tanto, Beckman se centró en desarrollar un instrumento para medir los niveles de smog. En octubre de 1952, se le otorgó una patente por un «registrador de oxígeno» que utilizaba métodos colorimétricos para medir los niveles de compuestos presentes en la atmósfera. Beckman Instruments produjo una variedad de instrumentos para monitorear y tratar los escapes de automóviles y la contaminación del aire, incluyendo laboratorios personalizados sobre ruedas conocidos como «furgonetas de monitoreo de calidad del aire» para uso del gobierno e industria.

Beckman fue abordado personalmente por el gobernador de California, Goodwin Knight, para liderar un Comité Especial sobre Contaminación del Aire, destinado a proponer formas de combatir la niebla tóxica. A fines de 1953, el comité hizo públicos sus hallazgos. La «Biblia de Beckman» recomendó pasos cruciales que debían ser tomados inmediatamente.

En junio de 1955, Beckman Instruments adquirió la empresa Liston-Becker Instrument Company. Fundada por Max D. Liston, Liston-Becker tuvo un registro exitoso en el desarrollo de analizadores de gas infrarrojos. Liston desarrolló instrumentos para medir el smog y las emisiones de escape de los automóviles, esenciales en los intentos por mejorar la calidad del aire de Los Ángeles en la década de 1950.

Beckman contribuyó a la creación de la Fundación de Contaminación del Aire, una organización sin fines de lucro que apoyó la investigación para encontrar soluciones al smog y educó al público sobre temas científicos relacionados con el smog.

En 1954, Beckman se convirtió en miembro de la junta directiva de la Cámara de Comercio de Los Ángeles y presidente de su Comité de Contaminación del Aire. Abogó por poderes más fuertes para el APCD y alentó a la industria, los negocios y los ciudadanos a apoyar su trabajo.

Beckman ayudó a la Cámara de Comercio a desarrollar un enfoque unificado para monitorear y difundir alertas de smog, abordando así el problema del smog. El 25 de enero de 1956, se convirtió en presidente de la Cámara de Comercio de Los Ángeles, destacando la lucha contra el smog y el apoyo a la colaboración local entre ciencia, tecnología, industria y educación como los temas clave de su mandato.

Beckman se dio cuenta de que mejorar la calidad del aire era un esfuerzo a largo plazo. Su trabajo en la calidad del aire continuó durante años y le valió reconocimiento nacional. En 1967, el presidente Richard Nixon nombró a Arnold Beckman para el Consejo Federal de Calidad del Aire por un mandato de cuatro años.

Otros equipos y desarrollos de Beckman

John J. Murdock poseía una cantidad considerable de acciones en National Technical Laboratories. En conjunto con Arnold Beckman, ejecutó un acuerdo de opción de acciones, autorizando a Beckman a adquirir las acciones de NTL de Murdock después de su muerte.

Después del fallecimiento de Murdock en 1948, Beckman logró adquirir una participación de control en la organización. Posteriormente, el 27 de abril de 1950, National Technical Laboratories cambió su nombre para convertirse en Beckman Instruments, Incorporated. Dos años después, Beckman Instruments fue cotizado públicamente en la Bolsa de Valores de Nueva York, introduciendo un nuevo capital para el crecimiento y la expansión global.

En 1958, Helipot Corporation, la compañía derivada que Beckman había creado cuando la junta directiva de NTL dudaba sobre la electrónica, se reincorporó en Beckman Instruments y se convirtió en la División Helipot. Los investigadores de Helipot estaban experimentando con cermets, materiales compuestos hechos mezclando cerámica y metal. Los potenciómetros hechos con cermet en lugar de metal eran más resistentes al calor, adecuados para su uso en temperaturas extremas.

En 1954, Beckman Instruments adquirió la empresa especializada en la producción de ultracentrifugadoras Spinco (Specialized Instruments Corp.), fundada por Edward Greydon Pickels en 1946. Esta adquisición sirvió como base para la creación de la división de centrifugadoras Spinco en Beckman. La división se dedicó al diseño y fabricación de una variedad de ultracentrifugadoras preparativas y analíticas, demostrando su excelencia y creatividad en el campo.

Semiconductores, computación y automatización

En 1955, William Shockley, un exalumno de Caltech, contactó a Arnold Beckman sobre su interés en desarrollar una nueva empresa que se centrara en la tecnología de semiconductores, la cual compartía similitudes con los cermets. Shockley pretendía establecer el Laboratorio de Semiconductores de Shockley como una filial de Beckman Instruments, donde Beckman serviría en la junta. Después de extensas deliberaciones, Beckman se involucró más y firmó una carta de intención con Shockley para crear el nuevo laboratorio. El laboratorio se especializó en semiconductores, comenzando con la producción automatizada de transistores de base difusa.

Como la madre de Shockley vivía en Palo Alto, él buscó establecer el laboratorio cerca de Mountain View, California. Frederick Terman, el provost de la Universidad de Stanford, ofreció a la empresa un espacio en el nuevo parque industrial de la universidad. El laboratorio se lanzó en febrero de 1956, el mismo año en que Shockley ganó el Premio Nobel de Física con John Bardeen y Walter Houser Brattain por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor. El Laboratorio de Semiconductores de Shockley fue el primer establecimiento en trabajar en dispositivos de semiconductores de silicio, que más tarde se conocerían como Silicon Valley.

Sin embargo, Shockley carecía de experiencia en negocios y gestión industrial. También decidió investigar su propia invención, el diodo de cuatro capas, en lugar de desarrollar el transistor de silicio difuso acordado con Arnold Beckman. A pesar de las preocupaciones de los miembros del laboratorio de Shockley, los ingenieros de Beckman confirmaron que las ideas científicas detrás del proyecto de Shockley seguían siendo sólidas. Beckman decidió no interferir en la gestión del laboratorio.

En 1957, ocho científicos líderes, incluidos Gordon Moore y Robert Noyce, abandonaron el grupo de Shockley para establecer una empresa emergente competidora, Fairchild Semiconductor, que desarrolló con éxito transistores de silicio. En 1960, Beckman vendió la filial de Shockley a la compañía de transistores Clevite, lo que puso fin a su asociación formal con los semiconductores. Sin embargo, Beckman desempeñó un papel esencial en apoyar la nueva industria en sus etapas iniciales.

Arnold Beckman, además, vio que los ordenadores y la automatización ofrecían una miríada de oportunidades para la integración en instrumentos y el desarrollo de nuevos instrumentos. Beckman Instruments adquirió Berkeley Scientific Company en la década de 1950 y más tarde desarrolló una División de Sistemas dentro de Beckman Instruments «para desarrollar y construir sistemas de datos industriales para la automatización».

Berkeley desarrolló el ordenador analógico EASE y, en 1959, Beckman había firmado contratos con importantes empresas de las industrias aeroespacial, espacial y de defensa, entre ellas Boeing Aerospace, Lockheed Aircraft, North American Aviation y Lear Siegler. La División de Sistemas de Beckman también desarrolló sistemas informáticos especializados para manejar grandes volúmenes de datos telemétricos de radio procedentes de satélites y naves espaciales no tripuladas. Estos incluían sistemas para procesar fotografías de la luna, tomadas por la nave espacial Ranger de la NASA.

Filantropia y últimos años de Beckman

Los años sesenta del siglo XX fueron una época de cambios para los Beckman. Mabel se enamoró de una casa junto al mar en Corona del Mar, cerca de Newport Beach, California. La compraron en 1960, la reformaron y vivieron juntos hasta la muerte de Mabel en 1989.

Beckman, también optó por retirarse. Él y su esposa Mabel se volvieron cada vez más activos como filántropos, con la intención declarada de donar su riqueza personal antes de su muerte. En 1964, se le pidió a Beckman que se convirtiera en presidente de la Junta de Síndicos de Caltech, y aceptó el cargo. Había sido miembro de la junta desde 1953. En 1965, se retiró como presidente de Beckman Instruments y se convirtió en presidente de su junta directiva. El 23 de noviembre de 1981, aceptó vender la empresa, que luego se fusionó con SmithKline para formar SmithKline Beckman.

Donaciones al Caltech y otros

La primera gran donación filantrópica de los Beckman se destinó a Caltech, donde buscaron ampliar y mejorar la larga relación que Beckman había forjado durante su tiempo como estudiante, profesor y fideicomisario. En 1962, los Beckman financiaron generosamente la creación del Auditorio Beckman, una sala de conciertos diseñada por el renombrado arquitecto Edward Durrell Stone. Este fue solo el comienzo de una serie de contribuciones que duró años a varias iniciativas en Caltech, incluyendo el Instituto Beckman, el Auditorio Beckman, el Laboratorio de Ciencias del Comportamiento Beckman y el Laboratorio de Síntesis Química Beckman.

Tales contribuciones han desempeñado un papel importante en la formación del destino de Caltech, como señaló el presidente Emérito David Baltimore. Además de las instituciones mencionadas anteriormente, los Beckman también han sido honrados a través de la denominación del Instituto Beckman para Ciencia y Tecnología Avanzada y del Cuadrángulo Beckman en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.

La Fundación Arnold y Mabel Beckman fue establecida en septiembre de 1977 y, en el momento del fallecimiento de Arnold, había donado más de 400 millones de dólares a una amplia gama de causas y organizaciones benéficas. En 1990, fue reconocida como una de las diez mejores fundaciones de California, gracias a sus donaciones anuales que apoyaban predominantemente a investigadores científicos y sus esfuerzos, así como a las queridas alma maters de Beckman. Como él mismo afirmó: «Acumulé mi riqueza vendiendo instrumentos a científicos… así que pensé que sería apropiado hacer contribuciones a la ciencia, y esa ha sido mi principal guía para la caridad».

Durante la década de 1980, la familia Beckman proporcionó financiamiento para cinco centros importantes en los Estados Unidos. Estos incluyeron el Instituto de Investigación Beckman (BRI) en el Centro Médico Nacional City of Hope en Duarte, California; el Instituto Láser Beckman en la Universidad de California, Irvine; el Instituto Beckman para la Ciencia y Tecnología Avanzada en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign; el Centro Beckman para la Medicina Molecular y Genética en la Universidad de Stanford en California; y el Instituto Beckman en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena.

Además de estos centros, los Beckman también donaron a otras instituciones, como el Centro Arnold y Mabel Beckman para la Historia de la Química en la Fundación de la Herencia Química (ahora el Instituto de Historia de la Ciencia) en Filadelfia, Pensilvania. También dieron al Centro Arnold y Mabel Beckman de las Academias Nacionales de Ciencias e Ingeniería en Irvine, California en 1988. El programa de MBA de la Escuela de Negocios y Gestión de la Universidad Pepperdine también recibió financiamiento de la familia Beckman durante este período de tiempo.

Tras la muerte de Mabel en 1989, Arnold Beckman reorganizó la fundación para que continuara a perpetuidad y desarrolló nuevas iniciativas para las donaciones de la fundación.

Arnold Beckman falleció el 18 de mayo de 2004, a la edad de 104 años, en un hospital de La Jolla, California. Mabel y Arnold Beckman están enterrados bajo una sencilla lápida en el cementerio West Lawn de Cullom, Illinois, el pequeño pueblo donde nació.

Para más información Arnold O. Beckman (1900-2004)