Невилл Фрэнсис Мотт

сэр Невилл Мотт
Рожденный	Невилл Фрэнсис Мотт ( 1905-09-30 ) 30 сентября 1905 г. Лидс , Англия
Умер	8 августа 1996 г. ) ( 1996-08-08 ) ( 90 лет Милтон Кейнс , Бакингемшир, Англия
Альма-матер	Кембриджский университет
Известный	Противоположная проблема Изолятор Мотта Рассеяние Мотта Полиномы Мотта Формула Мотта Прыжок Мотта с переменным диапазоном Формула Мотта – Бете Закон Мотта – Герни Уравнение Мотта – Шоттки График Мотта – Шоттки Правило Шоттки – Мотта Экситон Ванье – Мотта Гибка ленты Псевдоразрыв Получить медаль
Награды	ФРС (1936) Медаль Хьюза (1941) Королевская медаль (1953 г.) Медаль Копли (1972) Медаль и премия А.А. Гриффита (1973). Медаль Фарадея (1973 г.) Нобелевская премия по физике (1977).
Научная карьера
Поля	Физика
Учреждения	Манчестерский университет Кембриджский университет Бристольский университет
Докторантура	Р. Х. Фаулер

Сэр Невилл Фрэнсис Мотт CH FRS (30 сентября 1905 — 8 августа 1996) был британским физиком , получившим Нобелевскую премию по физике в 1977 году за работу по электронной структуре магнитных и неупорядоченных систем, особенно аморфных полупроводников . Награду разделили Филип В. Андерсон и Дж. Х. Ван Флек . Все трое провели слабо связанные исследования. Мотт и Андерсон объяснили, почему магнитные или аморфные материалы иногда могут быть металлическими, а иногда изолирующими.

Образование и молодость

Мотт родился в Лидсе в семье Чарльза Фрэнсиса Мотта и Лилиан Мэри Рейнольдс, внучки сэра Джона Ричардсона и правнучки сэра Джона Генри Пелли, 1-го баронета . Мисс Рейнольдс была выпускницей Кембриджского математического факультета Трипо и в Кембридже была лучшей женщиной-математиком своего года. Его родители познакомились в Кавендишской лаборатории , когда оба занимались физическими исследованиями под руководством Дж. Дж. Томсона.

Невилл вырос сначала в деревне Гигглсвик , в Западном Райдинге Йоркшира , где его отец был старшим магистром естественных наук в школе Гигглсвик . Его мать также преподавала математику в школе. Семья переехала (из-за работы его отца) сначала в Стаффордшир, затем в Честер и, наконец, в Ливерпуль, где его отец был назначен директором по образованию. Мотт сначала получил домашнее образование у своей матери. В десять лет он начал формальное образование в Клифтон-колледже в Бристоле. за которым последовало обучение в колледже Св. Иоанна в Кембридже , где он читал Tripos по математике под руководством Р. Х. Фаулера .

Карьера и исследования

Мотт был назначен преподавателем физического факультета в Манчестерского университета 1929 году. Он вернулся в Кембридж в 1930 году в качестве научного сотрудника и лектора колледжа Гонвилля и Кая , а в 1933 году перешел в Бристольский университет в качестве профессора теоретической физики Мелвилла Уиллса. .

В 1948 году он стал Генри Овертона Уиллса профессором физики и директором физической лаборатории Генри Герберта Уиллса в Бристоле. В 1954 году он был назначен профессором физики Кавендиша в Кембридже и занимал эту должность до 1971 года. Он сыграл важную роль в болезненной отмене запланированного ускорителя частиц из-за его очень высокой стоимости. Он также работал магистром колледжа Гонвилля и Кая в 1959–1966 годах.

Его ранние работы были посвящены теоретическому анализу столкновений в газах, в частности столкновению с переворотом спина электрона с атомом водорода , что стимулировало последующие работы Андре Бландена и Джуна Кондо о подобных эффектах между электронами проводимости , а также магнитных свойствах. в металлах. Такая деятельность привела Мотта к написанию двух книг. Первый, который редактировался совместно с Яном Снеддоном , дает простое и ясное описание квантовой механики с упором на уравнение Шредингера в реальном пространстве . Второй описывает атомные и электронные столкновения в газах, используя вращательную симметрию электронных состояний в методе Хартри-Фока .

Но уже в середине 1930-х годов интересы Мотта расширились и включили твердые государства, что привело к написанию еще двух книг, которые оказали большое влияние на развитие этой области в годы до и после Второй мировой войны . В 1936 г. в «Теории свойств металлов и сплавов» (написанной совместно с Х. Джонсом) описывается упрощенная концепция, которая привела к быстрому прогрессу.

Концепция почти свободных валентных электронов в металлических сплавах объясняла особую стабильность фаз Юма-Розери , если ферми-сфера sp , валентного электрона рассматриваемая как свободная, рассеивалась на границах зоны Бриллюэна атомной структуры. Описание примесей в металлах с помощью приближения Томаса Ферми могло бы объяснить, почему такие примеси не взаимодействуют на больших расстояниях. Наконец, делокализация валентных d - электронов в переходных металлах и сплавах могла бы объяснить возможность магнитных моментов выражения атомов в виде долей магнетонов Бора , что приводит к ферро- или антиферромагнитной связи на коротких расстояниях. Этот последний вклад, сделанный на первой международной конференции по магнетизму, состоявшейся в Страсбурге в мае 1939 года, укрепил аналогичные точки зрения, отстаиваемые в то время во Франции будущим нобелевским лауреатом Луи Неелем . В 1949 году Мотт предложил Жаку Фриделю использовать подход, разработанный совместно с Марви, для более точного описания экранирование электрического поля примеси в металле, приводящее к характерным дальнодействующим колебаниям заряда. Фридель также использовал развитую в этой книге концепцию виртуального связанного уровня для описания ситуации, когда рассматриваемый атомный потенциал недостаточно силен, чтобы создать (реальный) связанный уровень симметрии e ≠ o. Последствия этих замечаний относительно более точных подходов к когезии как в rp, так и в d-металлах были главным образом развиты его учениками в Орсэ.

Вторая книга, написанная Рональдом Уилфредом Герни « , О физической химии твердых тел» была более обширной. В частности, он рассматривал окисление металлов при низких температурах, где описывал рост оксидного слоя как результат электрического поля, возникающего между металлом и поглощенными ионами кислорода, которое могло проталкивать ионы металла или кислорода через неупорядоченный оксид. слой. В книге также проанализированы фотографические реакции в ионном соединении серебра с точки зрения осаждения ионов серебра в металлические кластеры.

Это второе направление имело прямое и долгосрочное влияние на исследовательскую деятельность Джона (Джека) Митчелла. Достижения Мотта включают теоретическое объяснение воздействия света на фотоэмульсию (см. скрытое изображение ). Его работа по окислению, помимо стимулирования новых исследований в этой области (особенно Ж. Бенара и Николаса Кабреры ), легла в основу концепции запрещенной зоны, создаваемой в полупроводниках градиентами в распределении донорных и акцепторных примесей .

Во время войны Мотт изучал роль пластической деформации в развитии трещин разрушения. Когда он вернулся в Бристоль после войны, его встреча и найм Фредерика Чарльза Франка позволили им двоим добиться значительных успехов в изучении дислокаций с помощью других, таких как Фрэнк Набарро и Алан Коттрелл . Бристоль стал важным центром исследований по этой теме, особенно в конце 1940-х годов. Если Мотт внес лишь ранний и несколько незначительный вклад в эту область, особенно в области упрочнения сплавов с помощью Набарро и топологии дислокационной сети, снижающей кажущиеся упругие константы кристалла, нет сомнений, что энтузиазм Мотта сыграл свою роль в трех основных исследованиях. Шаги вперед в этой области сделали Ф. К. Франк в области роста кристаллов и пластичности, а затем, в Кембридже, П. Хирш в области электронной микроскопии тонких пленок .

В то же время, однако, Мотт много думал об электронных корреляциях и их возможной роли в соединениях Вервея, таких как оксиды никеля, которые могут переходить от металлов к неметаллическим изоляторам при различных физических условиях - это известно как переход Мотта . В его честь также назван термин «изолятор Мотта» , а также полиномы Мотта . введенные им

Публикации

Н. Ф. Мотт возродил старый «Философский журнал» и превратил его в оживленное издание, посвященное, по существу, новой на тот момент области физики твердого тела, привлекающее писателей, читателей и широкий интерес. Получив статью Фредерика Зейтца о точечных дефектах в кристаллах , которая была явно слишком длинной для журнала, Мотт решил создать новое издание « Достижения в физике » для подобных обзорных статей. Обе публикации все еще активны в 2017 году.

• Н. Ф. Мотт, «Волновая механика треков α-лучей», Труды Королевского общества (1929) A126 , стр. 79–84, дои : 10.1098/rspa.1929.0205 . (перепечатано как раздел I-6 книги «Квантовая теория и измерения» , Дж. А. Уилер и В. Х. Зурек, (1983) Принстон).
• Н. Ф. Мотт, Переходы металл-изолятор , второе издание (Тейлор и Фрэнсис, Лондон, 1990). ISBN   0-85066-783-6 , ISBN   978-0-85066-783-7
• Н. Ф. Мотт, Жизнь в науке (Тейлор и Фрэнсис, Лондон, 1986). ISBN   0-85066-333-4 , ISBN   978-0-85066-333-4
• Н. Ф. Мотт, Х. Джонс, Теория свойств металлов и сплавов (Dover Publications Inc., Нью-Йорк, 1958).
• Брайан Пиппард , Невилл Фрэнсис Мотт , Physics Today , март 1997 г., стр. 95 и 96: (pdf) .

Награды и почести

В 1977 году Невилл Мотт был удостоен Нобелевской премии по физике вместе с Филипом Уорреном Андерсоном и Джоном Хасбруком Ван Флеком «за фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем». Известие о получении Нобелевской премии Мотт получил во время обеда в ресторане Die Sonne в Марбурге , Германия, во время визита к коллеге-ученому-твердотельнику из Марбургского университета .

Мотт был избран членом Королевского общества (FRS) в 1936 году . Мотт был президентом Физического общества в 1957 году. В начале 1960-х годов он был председателем британской группы Пагуоша . Он был посвящен в рыцари в 1962 году.

Мотт получил почетную докторскую степень Университета Хериот-Ватт в 1972 году.

В 1981 году Мотт стал одним из основателей Всемирного культурного совета .

Он продолжал работать до тех пор, пока ему не исполнилось около девяноста. В 1995 году он был кавалером Ордена Почетных кавалеров .

В 1995 году Мотт посетил физический факультет Университета Лафборо и прочитал лекцию под названием «65 лет в физике». Университет продолжает проводить ежегодную лекцию сэра Невилла Мотта.

Личная жизнь

Мотт был женат на Рут Элеоноре Хордер и имел двух дочерей, Элизабет и Алису. Он умер в Милтон-Кейнсе 8 августа 1996 года в возрасте 90 лет, Бакингемшир. Его автобиография «Жизнь в науке » была опубликована в 1986 году издательством Тейлор и Фрэнсис. Его прадедом был сэр Джон Ричардсон, исследователь Арктики.

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с Невиллом Фрэнсисом Моттом , на Викискладе?
• Цитаты, связанные с Невиллом Фрэнсисом Моттом, в Wikiquote
• Невилл Фрэнсис Мотт на Nobelprize.org включая Нобелевскую лекцию 8 декабря 1977 г. «Электроны в стекле».