Сэр Невилл Фрэнсис Мотт CH FRS (30 сентября 1905 г. – 8 августа 1996 г.) был британским физиком , который получил Нобелевскую премию по физике в 1977 г. за свою работу по электронной структуре магнитных и неупорядоченных систем, особенно аморфных полупроводников . Награду он разделил с Филиппом У. Андерсоном и Дж. Х. Ван Флеком . Все трое провели слабо связанные исследования. Мотт и Андерсон выяснили причины, по которым магнитные или аморфные материалы иногда могут быть металлическими, а иногда изолирующими. [1] [2] [3] [4] [5]
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 Cambridge Mathematics Tripos 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 сначала вырос в деревне Джигглсвик , в Западном райдинге Йоркшира , где его отец был старшим учителем естественных наук в школе Джигглсвик . Его мать также преподавала математику в школе. Семья переехала (из-за работы отца) сначала в Стаффордшир, затем в Честер и, наконец, в Ливерпуль, где его отец был назначен директором по образованию. Сначала Мотт обучался дома у своей матери. В возрасте десяти лет он начал формальное образование в колледже Клифтон в Бристоле, [6] а затем учился в колледже Святого Иоанна в Кембридже , где он читал математический курс Tripos под руководством Р. Х. Фаулера . [7]
В 1929 году Мотт был назначен преподавателем на физическом факультете Манчестерского университета. В 1930 году он вернулся в Кембридж в качестве научного сотрудника и преподавателя колледжа Гонвилля и Кая , а в 1933 году перешел в Бристольский университет в качестве профессора теоретической физики имени Мелвилла Уиллса. [ необходима ссылка ]
В 1948 году он стал профессором физики имени Генри Овертона Уиллса и директором Физической лаборатории Генри Герберта Уиллса в Бристоле. В 1954 году он был назначен профессором физики имени 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 был магистром колледжа Гонвилля и Кая в 1959–1966 годах. [ необходима цитата ]
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 схожих эффектах между электронами проводимости , а также магнитных свойствах металлов. Такого рода деятельность привела Мотта к написанию двух книг. Первая из них, которая была отредактирована совместно с Яном Снеддоном , дает простое и ясное описание квантовой механики с акцентом на уравнение Шредингера в реальном пространстве . Вторая 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 стали включать твердые тела, что привело к появлению еще двух книг, которые оказали большое влияние на развитие этой области в годы до и после Второй мировой войны . В 1936 году в работе «Теория свойств металлов и сплавов» (написанной совместно с Х. Джонсом) описывается упрощенная структура, которая привела к быстрому прогрессу. [ необходимы дополнительные пояснения ]
Концепция почти свободных валентных электронов в металлических сплавах объяснила особую стабильность фаз Юм-Розери , если бы сфера Ферми валентного электрона sp , рассматриваемая как свободная, рассеивалась границами зоны Бриллюэна атомной структуры. Описание примесей в металлах приближением Томаса Ферми объяснило бы, почему такие примеси не взаимодействовали бы на больших расстояниях. Наконец, делокализация валентных d - электронов в переходных металлах и сплавах объяснила бы возможность выражения магнитных моментов атомов в виде долей магнетонов Бора , что приводит к ферро- или антиферромагнитной связи на малых расстояниях. Этот последний вклад, представленный на первой международной конференции по магнетизму, состоявшейся в Страсбурге в мае 1939 года, укрепил схожие точки зрения, отстаиваемые в то время во Франции будущим лауреатом Нобелевской премии Луи Неелем . В 1949 году Мотт предложил Жаку Фриделю использовать подход, разработанный совместно с Марвеем, для более точного описания экранирования электрическим полем примеси в металле, приводящего к характерным дальнодействующим колебаниям заряда. Фридель также использовал концепцию виртуального связанного уровня, разработанную в этой книге, для описания ситуации, когда рассматриваемый атомный потенциал недостаточно силен для создания (реального) связанного уровня симметрии e ≠ o. [ необходимо дальнейшее объяснение ] Последствия этих замечаний для более точных подходов к когезии в rp- и d-металлах были в основном разработаны его учениками в Орсе. [ необходимо дальнейшее объяснение ]
Вторая книга, с Рональдом Уилфредом Герни , «О физической химии твердых тел», была более обширной. Она в основном касалась окисления металлов при низких температурах, где описывала рост оксидного слоя из-за электрического поля, возникающего между металлом и поглощенными ионами кислорода, которое могло прокладывать путь металлическим или кислородным ионам через неупорядоченный оксидный слой. В книге также анализировались фотографические реакции в ионном соединении серебра с точки зрения осаждения ионов серебра в металлические кластеры. [ необходима цитата ]
Эта вторая область имела прямые и долгосрочные последствия для исследовательской деятельности Джона (Джека) Митчелла. Достижения Мотта включают теоретическое объяснение влияния света на фотографическую эмульсию (см. скрытое изображение ). Его работа по окислению, помимо содействия новым исследованиям в этой области (в частности, Ж. Бенара и Николаса Кабреры ), была корнем концепции запрещенной зоны, создаваемой в полупроводниках градиентами в распределении донорных и акцепторных примесей . [ требуется ссылка ]
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 обоим добиться значительных успехов в изучении дислокаций с помощью других, таких как Фрэнк Набарро и Алан Коттрелл . Бристоль стал важным центром исследований в этой области, особенно в конце 1940-х годов. Если Мотт внес только ранний и несколько незначительный вклад в эту область, в частности, в упрочнение сплава с помощью Набарро и в топологию дислокационной сети, снижающую кажущиеся упругие константы кристалла, нет сомнений, что энтузиазм Мотта сыграл свою роль в трех основных шагах вперед в этой области, сделанных ФК Франком по росту кристаллов и пластичности, а позднее, в Кембридже, П. Хиршем по электронной микроскопии тонких пленок . [ необходима цитата ]
В то же время, однако, Мотт много думал об электронных корреляциях и их возможной роли в соединениях Вервея, таких как оксиды никеля, которые могли переходить из металлов в неметаллические изоляторы при различных физических условиях - это известно как переход Мотта . Термин изолятор Мотта также назван в его честь, как и полиномы Мотта , которые он ввел. [ необходима цитата ]
NF Mott возродил старый Philosophical Magazine и превратил его в оживленное издание, в основном сосредоточенное на тогда новой области физики твердого тела, привлекающее авторов, читателей и общий интерес в широком масштабе. Получив статью о точечных дефектах в кристаллах от Фредерика Зейтца , которая была явно слишком длинной для журнала, Mott решил создать новое издание, Advances in Physics , для таких обзорных статей. Оба издания все еще активны в 2017 году.
В 1977 году Невилл Мотт был удостоен Нобелевской премии по физике вместе с Филиппом Уорреном Андерсоном и Джоном Хасбруком Ван Флеком «за их фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем». Новость о присуждении Нобелевской премии пришла к Мотту во время обеда в ресторане Die Sonne в Марбурге , Германия, во время визита к коллеге-ученому по твердому телу в Марбургском университете . [8]
Мотт был избран членом Королевского общества (FRS) в 1936 году . [9] Мотт был президентом Физического общества в 1957 году. В начале 1960-х он был председателем британской Пагуошской группы. Он был посвящен в рыцари в 1962 году. [10]
В 1972 году Мотт получил почетную докторскую степень от Университета Хериот-Уотт. [11]
В 1981 году Мотт стал одним из основателей Всемирного культурного совета . [12]
Он продолжал работать, пока ему не исполнилось девяносто. В 1995 году он стал членом Ордена Кавалеров Почета. [13]
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. [14]
Мотт был женат на Рут Элеоноре Хордер и имел двух дочерей, Элизабет и Элис. Элис была педагогом, которая работала с Клаусом Мозером и вышла замуж за математика Майка Крампина, который был профессором математики в Открытом университете . Невилл Мотт вышел на пенсию, чтобы жить недалеко от Крампинса в Аспли-Гайз , Милтон-Кинс , где он умер 8 августа 1996 года в возрасте 90 лет. Его автобиография, Жизнь в науке , была опубликована в 1986 году издательством Taylor & Francis. [15] Его прадедом был сэр Джон Ричардсон, исследователь Арктики. [16]
Медиа, связанные с Невиллом Фрэнсисом Моттом на Wikimedia Commons
Цитаты, связанные с Невиллом Фрэнсисом Моттом в Wikiquote