Брендан Скейф

Брендан Кевин Патрик Скайф FTCD , MRIA , лауреат Бойля ( / s k eɪ f / ; родился 19 мая 1928), ирландский академический инженер и физик , осуществивший новаторские работы по теории диэлектриков . Скайф основал группу диэлектриков в Тринити-колледже Дублина , где он является почетным научным сотрудником и бывшим профессором электромагнетизма , а до этого — профессором технических наук.

Скайф показал, что в линейной системе функция затухания прямо пропорциональна автокорреляционной функции соответствующей флуктуирующей макроскопической переменной, и доказал, как спектральная плотность флуктуаций дипольного момента диэлектрического тела может быть рассчитана из частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости. , $\epsilon (\omega )=\epsilon '(\omega )-i\epsilon ''(\omega )$. Оно было независимым от Рёго Кубо , который в 1957 году разработал соответствующую теорию магнитных материалов. Работа была опубликована до работы Роберта Коула в 1965 году, которую часто цитируют.

Ранняя жизнь

Скайф родился в Лондоне 19 мая 1928 года и сразу после Второй мировой войны начал учебу в бакалавриате на факультете электротехники Колледжа Королевы Марии университета Лондонского ; он окончил его в 1949 году. В колледже Королевы Марии была лаборатория высокого напряжения, которой руководил Ганс Троппер , чьи лекции по теории электромагнетизма вдохновили Скайфа. После окончания учебы он начал исследования свойств изоляционных материалов под руководством Троппера. Докторские исследования Скайфа открыли новые горизонты в изучении диэлектриков.

Карьера

Комплексная диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей

Скайф был первым ученым, который успешно измерил комплексную диэлектрическую проницаемость ряда полярных жидкостей, таких как эвгенол, глицерин и вода, в зависимости от давления до 12 кбар. Это опубликовано в исследовательской заметке в Proc. Физ. Соц. B, 68 (1955) 790. К этому времени Чан и Дэнфорт, работавшие в лаборатории Бриджмена в США, по существу измерили равновесную относительную диэлектрическую проницаемость ε(ω) ряда жидкостей. В то время экспериментальная база в этой области исследований была сильно ограничена. Коммерческих мостов для измерения комплексной диэлектрической проницаемости не было. Трехконтактный мост с передаточным числом с трансформаторной связью, основанный на изобретении Блюмлейна , был построен до войны в Королеве Мэри индийским студентом С. Шараном для своей докторской работы. Этот мост успешно применялся для измерений образцов, находящихся под высоким давлением.После завершения этой работы и непродолжительного периода работы в GEC на Уэмбли он вернулся со своими ирландскими родителями в Ирландию, где оставался до конца своей карьеры, несмотря на множество предложений из-за границы.

Дублинский институт перспективных исследований; работать со Шрёдингером и Фрелихом

Скайф присоединился к Дублинскому институту перспективных исследований в 1954 году. Здесь профессор Эрвин Шредингер все еще был старшим профессором, как и Корнелиус Ланцос . Работы этих двух ведущих физиков-теоретиков XX века стали для него источником большого вдохновения и помогли в формировании его будущих работ. В 1961 году он поступил в инженерную школу Тринити-колледжа .

Его интерес к теории диэлектриков привел к сотрудничеству с Гербертом Фрелихом в Ливерпульском университете , где он был постоянным посетителем в 1950-х и 1960-х годах. У него на всю жизнь сложилась дружба с Фрелихом и членами его исследовательской группы. Скайф стремился применить работу Каллена и Велтона (1951) по теореме о флуктуации-диссипации к работе Фрелиха о флуктуациях дипольного момента в диэлектрических телах. Эта работа по теории диэлектриков завершилась в 1959 году длинным отчетом, опубликованным Ассоциацией электрических исследований (ныне ERA Technology Ltd ) на тему «Дисперсия и флуктуации в линейных системах с особым упором на диэлектрики». При этом он указал, что в линейной системе функция затухания прямо пропорциональна автокорреляционной функции соответствующей флуктуирующей макроскопической переменной. Он показал, как можно рассчитать спектральную плотность флуктуаций дипольного момента диэлектрического тела по частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости ε(ω) = ε'(ω) – iε"(ω). Позднее эта работа была опубликована в Progress in Dielectrics , 1963. Независимо от Рёго Кубо , который в 1957 году разработал соответствующую теорию магнитных материалов. Работа была опубликована до работы Роберта Коула в 1965 году, которую часто цитируют.

Теория равновесной относительной диэлектрической проницаемости $\epsilon (\omega )$ Диполярные вещества были разработаны Кирквудом (1939) и Фрелихом (1948) на основе новаторских работ Дебая (1913) и Онзагера (1936). Была надежда, что результаты его отчета 1959 года можно будет использовать для обобщения работы Онзагера, Кирквуда и Фрелиха и для получения теории частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости. $\epsilon (\omega )=\epsilon '(\omega )-i\epsilon ''(\omega )$. Первым шагом было уточнение понятия реакционного поля, введенного Онзагером. Как только это было сделано, стало возможным увидеть, как обобщение уравнения Онзагера для $\epsilon (0)$ будет получен частотно-зависимый случай. Такое уравнение было опубликовано в короткой заметке в 1964 году в Proceedings of the Physical Society of London 84, 616. Обоснование этого уравнения впервые появилось в отчете по электрическим исследованиям, который Скайф опубликовал в 1965 году. Была дана более расширенная версия. в книге «Комплексная диэлектрическая проницаемость», опубликованной в 1971 году.

Инерционные эффекты

В работах, опубликованных до 1965 г., инерционные эффекты не были полностью учтены. Первая попытка исправить этот недостаток была предпринята Рокаром в 1933 году. Большой прогресс был достигнут Саком (1953, 1957) и Гроссом (1955). Работа Сака была основана на уравнении Фоккера Планка , определяющем временную эволюцию ориентационного распределения молекул. Пытаясь прояснить физические аспекты проблемы, Скайф вывел результаты Сака, исходя из стохастического уравнения Ланжевена (1908) молекулярного вращательного броуновского движения .

Его работа о плоском вращателе, а также о сфере, была впервые опубликована в 1971 году; он был опубликован в сотрудничестве с Джоном Т. Льюисом. и Джеймс Роберт МакКоннелл (также лауреат Бойля ) в Proceedings of the Royal Irish Academy A, 76 (1976) 43 (Именно в этой статье он появляется в «Знаменитые тропы к Полу Эрдешу ») . В работах по инерционным эффектам обычно пренебрегали диполь-дипольной связью. Правильная процедура исправления этого пренебрежения была описана в его книге, опубликованной в 1989 году. К сожалению, точное, самосогласованное решение предложенного уравнения Ланжевена невозможно. Вопрос о том, можно ли получить адекватное приближенное решение, остается открытым.

для представления высокочастотных

В 1963 году Скайф предложил замена комплексной диэлектрической проницаемости $\epsilon (\omega )$ График Коула – Коула (1941) с графиком поляризуемости, $\alpha (\omega )$. В этом сюжете $\alpha ''(\omega )$ заговор против $\alpha '(\omega )$, где $\alpha '(\omega )$ и $\alpha ''(\omega )$ — действительные и мнимые координаты функции

$\alpha (\omega )=\alpha '(\omega )-i\alpha ''(\omega )=(\epsilon (\omega )-1)/(\epsilon (\omega )+2),$

которая прямо пропорциональна комплексной поляризуемости макроскопической сферы единичного радиуса. Ряд исследователей показали, что график поляризуемости превосходит график Коула-Коула для представления высокочастотных диэлектрических данных. Его книга «Принципы диэлектриков», опубликованная в 1989 г. (обновленная в 1998 г.), содержит множество ранее не публиковавшихся результатов и обсуждений.

эффект Казимира; эффекты сильного поля; галогениды щелочных металлов; высокого давления

Вместе со своим студентом-исследователем Т. Амброузом Скайф применил теорию флуктуаций дипольного момента к эффектам замедления ( эффект Казимира ) в силах Ван-дер-Ваальса . Вместе с другим студентом, У.Т. Коффи, он исследовал расширение теории Онзагера для учета сильного поля. Влияние на поляризацию диполярных материалов.

Совместно со студентами-исследователями К. Раджи, Дж. К. Фишером, К. В. Каматом и В. Дж. Росситером он провел экспериментальные исследования равновесной диэлектрической проницаемости галогенидов щелочных металлов при воздействии высоких давлений. Результаты были опубликованы в нескольких статьях. Ему помог его старший брат У. Гаррет Скайф, которого БКП Скейф первым заинтересовал диэлектриками. Позже Гаррет Скайф увлекся проектированием и автоматизацией оборудования высокого давления и разработкой методов диэлектрических измерений и посвятил значительную часть своей карьеры изучению диэлектрических свойств жидкостей и жидких кристаллов под высоким давлением.

с Дж.

В течение нескольких лет Скайф был приглашенным профессором Солфордского университета и в сотрудничестве с профессором Дж. Х. Колдервудом опубликовал ряд важных статей. В одной из статей, опубликованных в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 269 (1971) 217, они показали, что сложное поведение переходного напряжения и тока, наблюдаемое в жидкостях при облучении, можно объяснить простой моделью движения пространства. заряд в диэлектрической среде.

и

В сотрудничестве со своим коллегой и бывшим студентом-исследователем П.К. Фэннином он разработал метод разделенного тороида («(тороидальный) метод Фаннина») для измерения магнитной восприимчивости феррожидкостей. Он также исследовал дисперсию частотно-зависимой магнитной восприимчивости этих жидкостей, развивая необходимое теоретическое понимание. Это опубликовано в ряде статей с 1986 по 1991 год. Эта работа заложила основу еще одного важного направления исследований.

Помимо своего интереса к диэлектрикам и магнитным жидкостям, он внес вклад в телекоммуникации, математические методы обработки сигналов и в историю науки и техники. Что касается последнего, то, работая со своим бывшим студентом-исследователем и коллегой Шоном Свордсом над изучением ранней истории радаров , он установил контакты со многими пионерами радаров: информация и идеи, которые он приобрел, существенно способствовали новому пониманию. международного начала радиолокации. Докторская диссертация Шона Свордса (под руководством Скайфа) была опубликована в шестом томе серии IEE History of Technology Series.

Скайф отредактировал том IV « Математических статей сэра Уильяма Роуэна Гамильтона». Он также опубликовал биографию Джеймса МакКаллаха. другой ирландский математик и физик-теоретик, современник Гамильтона.

Скайф вместе с другим бывшим студентом Дж. К. Виджем разработал новую теорию поглощения электромагнитного спектра. Его результаты противоречили работам, опубликованным в литературе того времени. Это было опубликовано в журнале J. Chem. Физ. 122, 174901 (2005) и был проверен экспериментально посредством серии высокоточных экспериментов и опубликован [Phys Rev. E 80, 021704 (2009)].

Стипендия Тринити-колледжа Дублина

Он был избран членом Товарищества Тринити-колледжа Дублина (FTCD) в 1964 году и назначен читателем в 1966 году. В 1967 году он стал доцентом. В 1972 году он был назначен заведующим кафедрой инженерных наук и в том же году был избран членом Королевской ирландской академии. Ему была присвоена степень доктора наук. (англ.) Лондонского университета за опубликованную работу в 1973 году. В 1986 году он был избран заведующим кафедрой электромагнетизма в знак признания его международной репутации в области диэлектриков. Он был награжден медалью Бойля. Королевского Дублинского общества в 1992 году.

Тринити-колледж Дублина вручает премию BKP Scaife Prize студентам бакалавриата по электронике и электротехнике в его честь.

Библиография

Он является автором (и/или редактором) шести книг:

• Комплексная диэлектрическая проницаемость (1971) English Universities Press;
• Исследования в области численного анализа : статьи в честь Корнелиуса Ланцоша (1974) Academic Press;
• Радионаука в Ирландии (1981) Королевская ирландская академия, ISBN   0-901714-19-4 (0-901714-19-4)
• Принципы диэлектриков (1989) Clarendon Press;
• Джеймс МакКаллах , MRIA, FRS, 1809–1847 , Труды Королевской ирландской академии 90C (3) (1990), 67–106
• Математические статьи сэра Уильяма Роуэна Гамильтона , том IV (Геометрия, анализ, астрономия, вероятность и конечные разности, разное) (2000), опубликованные издательством Cambridge University Press.
• Скайф, БКП; Видж, Дж. К. Журнал химической физики (2005) 122, 174901.
• Скайф, БКП; Сигарев А.А.; Видж, Дж. К.; До свидания, JW Physical Review E (2009) 80, 021704.

Ссылки

• Дж. К. Видж (1996), Журнал молекулярных жидкостей (специальный выпуск BKP Scaife) | 69 | страницы ix–xii
• Де Кастро, Родриго; Гроссман, Джеррольд В. (1999). «Знаменитые тропы Пауля Эрдеша» . Математический интеллект . 21 (3): 51–63. CiteSeerX   10.1.1.33.6972 . дои : 10.1007/BF03025416 . МР   1709679 . S2CID   120046886 . Оригинальная испанская версия в преп. акад. Колумбиана Сиенс. Точный. Фис. Природа. 23 (89) 563–582, 1999, МР 1744115 .