Невилл Мотт

Профессор Сэр Невилл Мотт Ч ФРС
Рожденный	Невилл Фрэнсис Мотт ( 1905-09-30 )30 сентября 1905 г. Лидс , Англия
Умер	8 августа 1996 г. (1996-08-08)(90 лет) Милтон-Кинс , Бакингемшир, Англия
Альма-матер	Кембриджский университет
Известный	проблема Мотта изолятор Мотта Рассеивание Мотта полиномы Мотта формула Мотта Мотта с переменным диапазоном прыжков Формула Мотта–Бете Закон Мотта-Герни Уравнение Мотта-Шоттки График Мотта-Шоттки Правило Шоттки-Мотта Экситон Ванье–Мотта Изгиб ленты Псевдощель Медаль Мотта
Награды	ФРС (1936) Медаль Хьюза (1941) Королевская медаль (1953) Медаль Копли (1972) Медаль и премия А.А. Гриффита (1973) Медаль Фарадея (1973) Нобелевская премия по физике (1977)
Научная карьера
Поля	Физика
Учреждения	Манчестерский университет Кембриджский университет Университет Бристоля
научный руководитель	Р. Х. Фаулер
Докторанты	Фолькер Гейне

Сэр Невилл Фрэнсис Мотт (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 Второй мировой войны Мотт присоединился к «армейской ячейке» исследователей радаров . Он был назначен ответственным за работу армейского радара GL Mk. II в условиях серьезных проблем с калибровкой, из-за которых измерения менялись, когда антенна отслеживала цели. Он решил эту проблему, спроектировав большой мат из металлической проволоки, который был построен вокруг радаров, чтобы обеспечить очень плоскую опорную плоскость. ^[8]

Во время войны Мотт изучал роль пластической деформации в развитии трещин разрушения. Когда он вернулся в Бристоль после войны, его встреча и найм Чарльза Фрэнка 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 Фрэнком по росту кристаллов и пластичности, а позднее, в Кембридже, Питером 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.

• NF Mott, «Волновая механика треков α-лучей», Труды Королевского общества (1929) A126 , стр. 79–84, doi :10.1098/rspa.1929.0205. (перепечатано как раздел I-6 книги «Квантовая теория и измерения» , JA Wheeler. и WH Zurek, (1983) Princeton).
• 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 (Taylor & Francis, 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).

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 . ^[9]

Мотт был избран членом Королевского общества (FRS) в 1936 году . ^[10] 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. ^[11]

В 1972 году Мотт получил почетную докторскую степень от Университета Хериот-Уотт. ^[12]

В 1981 году Мотт стал одним из основателей Всемирного культурного совета . ^[13]

Он продолжал работать, пока ему не исполнилось девяносто. В 1995 году он стал членом Ордена Кавалеров Почета. ^[14]

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. ^[15]

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. ^[16] Его прадедом был сэр Джон Ричардсон, исследователь Арктики. ^[17]

• Медиа, связанные с Невиллом Фрэнсисом Моттом на Wikimedia Commons
• Цитаты, связанные с Невиллом Моттом в Wikiquote
• Невилл Мотт на Nobelprize.orgвключая Нобелевскую лекцию 8 декабря 1977 г. Электроны в стекле