Nevill Francis Mott

Sir Nevill Francis Mott CH FRS (30 de septiembre de 1905 – 8 de agosto de 1996) fue un físico británico que ganó el Premio Nobel de Física en 1977 por su trabajo sobre la estructura electrónica de sistemas magnéticos y desordenados, especialmente semiconductores amorfos. El premio fue compartido con Philip W. Anderson y J. H. Van Vleck. Los tres habían realizado investigaciones vagamente relacionadas. Mott y Anderson aclararon las razones por las que los materiales magnéticos o amorfos pueden ser a veces metálicos y otras veces aislantes.

Educación y primeros años de vida

Mott nació en Leeds, hijo de Lilian Mary Reynolds y Charles Francis Mott, y creció primero en el pueblo de Giggleswick, en West Riding de Yorkshire, donde su padre era maestro de ciencias en la escuela Giggleswick. Su madre también enseñaba matemáticas en la escuela. La familia se mudó (debido al trabajo de su padre) primero a Staffordshire, luego a Chester y finalmente a Liverpool, donde su padre había sido nombrado Director de Educación. Al principio, Mott fue educado en casa por su madre, que se graduó en Cambridge Mathematics Tripos. Sus padres se habían conocido en el Laboratorio Cavendish, cuando ambos se dedicaban a la investigación en física. A los diez años, comenzó su educación formal en Clifton College en Bristol, seguida de estudios en St John's College, Cambridge, donde leyó los Mathematics Tripos.

Carrera e investigación

Mott fue nombrado profesor del Departamento de Física de la Universidad de Manchester en 1929. Regresó a Cambridge en 1930 como miembro y profesor del Gonville and Caius College, y en 1933 se trasladó a la Universidad de Bristol como profesor Melville Wills. en Física Teórica.

En 1948 se convirtió en profesor de física Henry Overton Wills y director del laboratorio de física Henry Herbert Wills en Bristol. En 1954 fue nombrado profesor Cavendish de Física en Cambridge, cargo que ocupó hasta 1971. Jugó un papel decisivo en la dolorosa cancelación del planeado acelerador de partículas debido a su altísimo coste. También se desempeñó como Maestro de Gonville and Caius College, 1959-1966.

Sus primeros trabajos versaron sobre el análisis teórico de las colisiones en gases, en particular la colisión con giro de espín de un electrón contra un átomo de hidrógeno, lo que estimularía trabajos posteriores de André Blandin y Jun Kondo sobre efectos similares entre electrones de conducción, así como como propiedades magnéticas en metales. Este tipo de actividad llevó a Mott a escribir dos libros. El primero, que fue editado junto con Ian Sneddon, ofrece una descripción sencilla y clara de la mecánica cuántica, con énfasis en la ecuación de Schrödinger en el espacio real. El segundo describe colisiones atómicas y electrónicas en gases, utilizando la simetría rotacional de estados electrónicos en el método Hartree-Fock.

Pero ya a mediados de la década de 1930, los intereses de Mott se habían ampliado para incluir los estados sólidos, lo que llevó a dos libros más que tendrían un gran impacto en el desarrollo del campo en los años anteriores y posteriores a la Guerra Mundial. II. En 1936, la Teoría de las propiedades de los metales y las aleaciones (escrita junto con H. Jones) describe un marco simplificado que condujo a un rápido progreso.

El concepto de electrones de valencia casi libres en aleaciones metálicas explicaba la especial estabilidad de las fases de Hume-Rothery si la esfera de Fermi del electrón de valencia sp, tratado como libre, fuera dispersada por el Brillouin. Límites de zona de la estructura atómica. La descripción de las impurezas de los metales mediante la aproximación de Thomas Fermi explicaría por qué dichas impurezas no interactuarían a larga distancia. Finalmente, la deslocalización de los electrones de valencia d en metales y aleaciones de transición explicaría la posibilidad de que los momentos magnéticos de los átomos se expresen como fracciones de magnetones de Bohr, dando lugar a un acoplamiento ferro o antiferromagnético a corto alcance. Esta última contribución, elaborada en la primera conferencia internacional sobre el magnetismo, celebrada en Estrasburgo en mayo de 1939, reforzó puntos de vista similares defendidos entonces en Francia por el futuro premio Nobel Louis Néel. En 1949, Mott sugirió a Jacques Friedel utilizar el enfoque desarrollado junto con Marvey para una descripción más precisa de la detección del campo eléctrico de la impureza en un metal, lo que conduce a las características oscilaciones de carga de largo alcance. Friedel también utilizó el concepto desarrollado en ese libro de nivel límite virtual para describir una situación en la que el potencial atómico considerado no es lo suficientemente fuerte como para crear un nivel límite (real) de simetría e ≠ o. Las consecuencias de estas observaciones sobre los enfoques más exactos de la cohesión en metales rp así como en d fueron desarrolladas en su mayor parte por sus estudiantes en Orsay.

El segundo libro, con Ronald Wilfred Gurney, Sobre la química física de los sólidos era más amplio. Trataba en particular de la oxidación de metales a bajas temperaturas, donde describía el crecimiento de la capa de óxido debido al campo eléctrico desarrollado entre el metal y los iones de oxígeno absorbidos, que podía forzar el paso de iones metálicos u oxígeno a través de un óxido desordenado. capa. El libro también analizó las reacciones fotográficas en compuestos iónicos de plata en términos de precipitación de iones de plata en grupos metálicos.

Este segundo campo tuvo una consecuencia directa y duradera en la actividad investigadora de John (Jack) Mitchell. Los logros de Mott incluyen explicar teóricamente el efecto de la luz sobre una emulsión fotográfica (ver imagen latente). Su trabajo sobre la oxidación, además de fomentar nuevas investigaciones en el campo (en particular, las de J. Bénard y Nicolás Cabrera), fue la raíz del concepto de banda prohibida producida en los semiconductores por gradientes en la distribución de impurezas donadoras y aceptoras.

Durante la guerra, Mott trabajó en el papel de la deformación plástica en la progresión de las grietas por fractura. Cuando regresó a Bristol después de la guerra, haber conocido y contratado a Frederick Charles Frank les permitió a ambos hacer avances considerables en el estudio de las dislocaciones, con la ayuda de otros como Frank Nabarro y Alan Cottrell. Bristol se convirtió en un importante centro de investigación en este tema, especialmente a finales de los años cuarenta. Si Mott sólo realizó contribuciones tempranas y algo menores en ese campo, en particular sobre el endurecimiento de aleaciones con Nabarro y sobre la topología de una red de dislocaciones que reduce las constantes elásticas aparentes de un cristal, no hay duda de que el entusiasmo de Mott jugó su papel. en los tres principales avances en este campo de F. C. Frank sobre el crecimiento y la plasticidad de los cristales y, más tarde, en Cambridge, de P. Hirsch sobre la microscopía electrónica de película fina.

Al mismo tiempo, sin embargo, Mott pensó mucho en las correlaciones electrónicas y su posible papel en los compuestos de Verwey, como los óxidos de níquel, que podían cambiar de aislantes metálicos a no metálicos en diversas condiciones físicas. como la transición de Mott. El término aislante de Mott también lleva su nombre, así como los polinomios de Mott, que introdujo.

Publicaciones

N. F. Mott revivió la antigua Philosophical Magazine y la transformó en una publicación animada esencialmente centrada en el entonces nuevo campo de la física del estado sólido, que atrajo a escritores, lectores y el interés general a gran escala. Después de recibir un artículo sobre defectos puntuales en cristales de Frederick Seitz que obviamente era demasiado largo para la revista, Mott decidió crear una nueva publicación, Advances in Physics, para dichos artículos de revisión. Ambas publicaciones siguen activas en 2017.

• N. F. Mott, "The Wave Mechanics of α-Ray Tracks", Proceedings of the Royal Society (1929) A126, págs. 79 a 84, doi:10.1098/rspa.1929.0205. (reimpreso como Sec. I-6 de Teoría y Medición Cuántica, J. A. Wheeler. and W. H. Zurek, (1983) Princeton).
• N. F. Mott, Transiciones de metales, segunda edición (Taylor & Francis, Londres, 1990). ISBN 0-85066-783-6, ISBN 978-0-85066-783-783
• N. F. Mott, Una vida en la ciencia (Taylor " Francis, Londres, 1986). ISBN 0-85066-333-4, ISBN 978-0-85066-333-4
• N. F. Mott, H. Jones, The The Theory of Properties of Metals and Alloys, (Dover Publications Inc., Nueva York, 1958)
• Brian Pippard, Nevill Francis Mott, Física Hoy, marzo de 1997, págs. 95 y 96: (pdf).

Premios y honores

En 1977, Nevill Mott recibió el Premio Nobel de Física, junto con Philip Warren Anderson y John Hasbrouck Van Vleck "por sus investigaciones teóricas fundamentales sobre la estructura electrónica de sistemas magnéticos y desordenados". La noticia de haber ganado el Premio Nobel la recibió Mott mientras almorzaba en el restaurante Die Sonne en Marburg, Alemania, durante una visita a un colega científico del estado sólido en la Universidad de Marburg.

Mott fue elegido miembro de la Royal Society (FRS) en 1936. Mott se desempeñó como presidente de la Sociedad de Física en 1957. A principios de la década de 1960 fue presidente del grupo británico Pugwash. Fue nombrado caballero en 1962.

Mott recibió un doctorado honorario de la Universidad Heriot-Watt en 1972.

En 1981, Mott se convirtió en miembro fundador del Consejo Cultural Mundial.

Continuó trabajando hasta los noventa años. Fue nombrado Compañero de Honor en 1995.

En 1995, Mott visitó el Departamento de Física de la Universidad de Loughborough y presentó una conferencia titulada "65 años en física". La Universidad continúa albergando la conferencia anual Sir Nevill Mott.

Vida personal

Mott estaba casado con Ruth Eleanor Horder y tenía dos hijas, Elizabeth y Alice. Murió en Milton Keynes el 8 de agosto de 1996 a la edad de 90 años, Buckinghamshire. Su autobiografía, A Life in Science, fue publicada en 1986 por Taylor & Francisco.