После войны процесс получения полиэтилена, разработанный в ICI, сохранил своё значение, но из-за больших затрат энергии на нагрев и сжатие этилена стоимость полиэтилена оставалась высокой. Ещё одной проблемой практического применения полиэтилена были низкая температура плавления полиэтилена и его низкая механическая прочность. В 1951 году Роберт Бэнкс и Пол Хоган из США разработали каталитический процесс получения полиэтилена, но для получения полимера таким способом также было необходимо приложение высокого давления. Прорыв в синтезе полимеров произошёл в 1953 году, когда Карл Циглер разработал способ каталитической полимеризации этилена, протекавшей в гораздо более мягких условиях.
Карл Циглер родился в 1898 году в Германии, в семье лютеранского священника. В 1916 году Циглер поступил в Марбургский университет, и, хотя от учёбы и научных исследований его оторвала обязательная военная служба, он получил степень доктора философии в 1920 году. В 1922 году Циглер женился на Марии Куртц, вместе они воспитали двух детей, а многие «научные дети» Циглера — его студенты — с теплотой вспоминали Марию как «Фрау профессор». После работы в университетах Гейдельберга и Галле в 1943 году Циглер был назначен директором Института исследования угля в Мюльхайме. Город Мюльхайм располагался в промышленном центре Германии, Рурском каменноугольном бассейне, инфраструктура региона регулярно подвергалась бомбёжкам авиации союзников, и Циглер руководил институтом из пригорода Галле, предусмотрительно посещая Мюльхайм только при необходимости (которая, скорее всего, совпадала с нелётной погодой). Его трудовой договор позволял ему вести исследования вдали от углеперерабатывающих предприятий, и параллельно выполнению обязанностей директора он продолжал работать профессором в Галле. Весной 1945 года вся семья Циглеров покинула Галле на легком грузовике армии США. Это произошло за несколько часов до вхождения в Галле советской армии, впоследствии до 1991 года Галле оставался территорией Германской демократической республики. В конце 1940-х годов Институт Мюльхайма был восстановлен (по программе плана Маршалла), и Карл Циглер сыграл существенную роль и в этом, и в химической промышленности Западной Германии. Когда в 1949 году произошло реформирование химического общества ФРГ, Циглер стал президентом этого общества.
Одним из наиболее интересных для Циглера научных направлений была металлоорганическая химия, и в послевоенные годы в Мюльхайме он активно занялся изучением алкильных производных лития. Хотя эти вещества и являются полезными интермедиатами в органическом синтезе, они требуют аккуратного обращения, поскольку склонны к самопроизвольному возгоранию при контакте с воздухом. Циглер надеялся, что органические производные алюминия позволят конвертировать этилен — достаточно дешёвый сопродукт переработки каменного угля — в более ценные углеводороды. Полученные результаты значительно превзошли ожидания исследователя — триэтилалюминий взаимодействовал с этиленом (и алкенами с большей массой) при повышенном давлении. Образовывавшиеся интермедиаты затем могли превращаться в углеводороды с большей молекулярной массой, при этом триэтилалюминий работал только как катализатор — его можно было выделить из продуктов реакции и использовать повторно. Тем не менее, химиков-технологов полученный результат не вдохновил: их аргумент в пользу того, что процесс, хоть и интересный, но для химической промышленности бесполезный, основывался на том, что смесь образующихся углеводородов будет слишком тяжело разделить. Потенциал процесса Циглера первоначально удалось рассмотреть только Роберту Робинсону, получившему в 1947 году Нобелевскую премию по химии «…за исследования растительных продуктов большой биологической важности, особенно алкалоидов…». Именно благодаря Робинсону фирма, в которой он работал, Petrochemicals Limited, приобрела патент на процесс Циглера. Ещё одним человеком, с энтузиазмом оценившим работы Циглера, был итальянец Джулио Натта, впоследствии в 1953 году поделивший с Циглером Нобелевскую премию по химии.
Натта родился в Италии в 1903 году в семье юриста. В студенчестве он изучал математику в Университете Генуи, но степень доктора философии получил, защитив в 1924 году диссертацию по химической технологии в Миланском политехническом институте, в нем же он и преподавал до 1933 года. Поработав профессором в университетах Павии, Рима и Турина, Натта вернулся в Милан в 1938 году, где получил должность директора Исследовательского Центра химической технологии, в котором и проработал всю оставшуюся жизнь. В 1935 году Натта женился на профессоре литературы Миланского университета Розите Беати, у семейной пары было двое детей.
Во время посещения Германии в 1952 году Натта посетил лекцию Циглера и пригласил его в Милан для обсуждения совместных проектов с химической компанией Montecatini, получившей в итоге права на промышленное применение процесса Циглера в Италии. Финансовая помощь Montecatini позволила трём итальянским студентам присоединиться к исследовательской группе Циглера в Мюльхайме в феврале 1953 года.
Вскоре в результате совместной работы была найдена особенность каталитической реакции — один металл дезактивировал алюмоорганический катализатор, другой промотировал процесс катализа. Эти эффекты были обнаружены после того, как в одной серии экспериментов в результате олиго- и полимеризации этилена не удалось получить органические молекулы тяжелее бутена. Циглер предположил, что следы никеля на стенках реактора для синтеза под высоким давлением тормозили образование органических соединений с большой молекулярной массой. Он предположил, что если один металл может ингибировать реакцию, возможно, есть и другие, которые будут работать в обратном направлении — активировать катализатор полимеризации. Изначально полиэтилен не был целью творческого тандема Циглер-Натта, но в ноябре 1953 года исследователям удалось получить этот полимер при сравнительно низком давлении — всего лишь несколько атмосфер, добавив к триэтилалюминию производное циркония. В начале 1954 года двойной катализатор триалкилалюминий/галогенид циркония позволил получить первые образцы полиэтилена при нормальном атмосферном давлении. Один из ассистентов Циглера — Хайнц Мартина — ворвался в кабинет начальника, держа в руках образец полиэтилена и восклицая: «Es geht in Glas!» («Он [процесс полимеризации] идёт в стеклянной посуде!»)
Процесс получения полимера был достаточно прост. В инертной атмосфере этилен пробулькивали через инертный растворитель, содержащий триэтилалюминий и тетрахлорид циркония, постепенно из раствора осаждался полиэтилен. На молекулярном уровне, конечно же, всё происходило гораздо сложнее — комплексы и металлоорганические соединения, образовывавшиеся в результате взаимодействия этилена, производных этилена и циркония, переходили друг в друга в реакциях, в которых принимали участие вещества во всех трёх агрегатных состояниях — газообразном, жидком и твёрдом (в наши дни механизм каталитического образования полимеров, катализируемого системой AlEt3×ZrCl4 является обязательной частью экзамена студентов химических специальностей по курсу «полимеры», и они не очень рады воспроизводить этот механизм во время экзаменационных ответов). Полученный в группе Циглера полиэтилен низкого давления отличался большей механической прочностью, чем полиэтилен высокого давления, полученный по технологии ICI, его температура плавления была выше. Свойства образцов различались в основном из-за того, что Циглеру удалось получить полиэтилен с большей молекулярной массой, но, как показали исследования образцов, была тут и другая причина. Как показали исследования с помощью метода рентгеновской дифракции, в полиэтилене низкого давления Циглера линейные нити полимера были упакованы плотнее, чем разветвлённые макромолекулы в полиэтилене высокого давления ICI.
