Содержание
Джон Бардин (23 мая 1908 г. — 30 января 1991 г.) был американским физиком. Он наиболее известен тем, что дважды получил Нобелевскую премию по физике, что сделало его первым человеком, получившим две Нобелевские премии в той же области.
В 1956 году он получил эту награду за свой вклад в изобретение транзистора, электронного компонента, который произвел революцию в электронной промышленности. В 1972 году он второй раз получил Нобелевскую премию за помощь в разработке теории сверхпроводимости, которая относится к состоянию отсутствия электрического сопротивления.
Бардин разделил Нобелевскую премию по физике 1956 года с Уильямом Шокли и Уолтером Браттейном и Нобелевскую премию по физике 1972 года с Леоном Купером и Джоном Шриффером.
Bell Labs и изобретение транзистора
В 1945 году, после окончания войны, Бардин работал в Bell Lab. Он исследовал твердотельную электронику, особенно способы, которыми полупроводники могут проводить электроны. Эта работа, которая была в значительной степени теоретической и помогла понять эксперименты, которые уже проводились в Bell Labs, привела к изобретению транзистора, электронного компонента, способного усиливать или переключать электронные сигналы. Транзистор заменил громоздкие электронные лампы, что позволило миниатюризировать электронику; это неотъемлемая часть развития многих современных электронных устройств. Бардин и его коллеги-исследователи Уильям Шокли и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике за изобретение транзистора в 1956 году.
Бардин стал профессором электротехники и физики в Университете Иллинойса, Урбана-Шампейн, с 1951-1975, прежде чем стать почетным профессором. Он продолжал свои исследования там в течение 1980-х годов, опубликовав за год до своей смерти в 1991 году.
А что было раньше?
Читателям «Компьютерры» вряд ли нужно рассказывать, как работают твердотельные приборы. Для полноты картины стоит напомнить, что в полупроводниках электрический ток переносят не только электроны проводимости, но и дырки, специфические квазичастицы, которые во внешнем электрическом поле движутся противоположно электронам и, следовательно, ведут себя как объекты с положительным зарядом. В идеальных кристаллах концентрация электронов проводимости строго равна концентрации дырок. Правда, отсюда не следует, что они вносят равный вклад в электропроводность, поскольку их подвижность может оказаться различной (к примеру, у чистого германия основная проводимость — электронная).
В реальных полупроводниках это равенство всегда нарушается из-за дефектов кристаллической решетки и наличия примесных атомов. Примеси донорного типа отдают кристаллу избыточные электроны и этим увеличивают электронную проводимость. Примеси-акцепторы, напротив, захватывают валентные электроны кристалла-хозяина и повышают концентрацию дырок и дырочную проводимость. Прицельное легирование различных участков полупроводника донорными и акцепторными примесями создает области как с электронной, так и, соответственно, с дырочной проводимостью.
Внешние электрические поля и токи могут изменять плотность носителей обоих типов и оказывать влияние на электропроводность полупроводника. Этот эффект объясняет действие транзистора: управляющие электрические импульсы снижают сопротивление кристалла в области прохождения основного тока и потому увеличивают силу этого тока. В частности, собранный Браттейном и Бардином прибор усиливал ток из-за того, что на поверхности германиевой пластинки возникал слой с дырочной проводимостью. В этот слой через управляющий электрод опять-таки закачивались дырки, что и приводило к росту электропроводности кристалла.
Транзистор Браттейна и Бардина — чрезвычайно простое устройство. Его единственным полупроводниковым компонентом был кусочек чистого германия, добыть который не составляло труда. А вот техника легирования полупроводников в конце сороковых годов еще находилась во младенчестве, в Белловских лабораториях владели ею не слишком хорошо, и поэтому изготовление транзистора «по Шокли» заняло столь долгое время. Напрашивается вопрос: неужели до декабря 1947 г. точечный транзистор никогда не выходил из чьих-нибудь рук, хотя бы и случайно?
Оказывается, все так и было. В начале XX века были популярны детекторные приемники, в которых для выпрямления тока использовался полупроводниковый кристалл с прижатой к нему металлической иглой. Порой кое-кто из любопытства «тыкал» в зону контакта вторым электродом и, случалось, наблюдал усиление тока! Историк радиотехники Лоуренс Пиззелла (Lawrence Pizzella) отмечает, что особенно этим делом увлекались корабельные радисты. Есть сведения, что в первой половине тридцатых годов контактные трехэлектродные полупроводниковые усилители изобрели и собрали по крайней мере двое радиолюбителей — канадец Ларри Кайзер (Larry Kayser) и тринадцатилетний новозеландский школьник Роберт Адамс (Robert Adams). Достоверно известно, что несколькими годами позже непрактичный, но все-таки действующий кристаллический усилитель построили немцы Роберт Поль (Robert Pohl), чья книга «Механика, акустика и учение о теплоте» переведена на русский язык, и Рудольф Хилш (Rudolf Hilsch). Подчеркнем, что изобретенный в 1922 г. лаборантом Нижегородской радиолаборатории Олегом Лосевым знаменитый кристадин был двухэлектродным устройством, и потому на роль предшественника контактного транзистора он не годится. Чуть позднее немец Юлиус Лилиенфельд (Julius Lilienfeld) запатентовал полупроводниковый усилитель, который можно считать дедушкой современных полевых транзисторов. Однако построить работающий прибор Лилиенфельд не сумел, ибо не располагал достаточно чистыми образцами полупроводников. В довоенные годы в Германии и Англии было выдано еще несколько аналогичных патентов. Короче говоря, к транзистору, как и в Рим, вело множество дорог.
Вклад в мировую науку
Джон Бардин определенное время занимался научно-исследовательской деятельностью в Университетах Миннесоты и Гарварда, после чего посвятил свою научную работу физике твердого тела. В 1945 году он приступил к исследованиям в «лаборатории Белла» (Нью-Джерси). Вскоре его научные интересы сместились в сторону полупроводниковых материалов. В 1947 году началось плодотворное сотрудничество с Брэттеном и Шокли с целью выявления транзисторного эффекта в полупроводниковых телах. Результаты научных изысканий Джона Бардина в этой области предопределили наступление эры компьютерной и электронной техники.
В 1951 году Бардина пригласили читать лекции в Университете Иллинойса. Здесь, сотрудничая с Купером и Шриффером, он разработал так называемую теорию БКШ, названную по инициалам ее создателей. Эта теория обосновывала микроскопическую сверхпроводимость.
В 1956 году была первая Нобелевская премия в жизни Джона Бардина. Он разделил ее вместе с Уильямом Шокли и Уолтером Брэттеном. Награда была присуждена за полупроводниковые исследования и открытие транзисторного эффекта.
А через 15 лет Бардин вновь получил «Нобеля», разделив его в этот раз с Купером и Шриффером за разработку теории сверхпроводимости.
Последующая жизнь и карьера
Осенью 1938 г. Бардин приступил в выполнению обязанностей ассистент-профессора в Университете Миннесоты.
В 1941 г. разгорелась мировая война и коллеги убедили Бардина перейти на работу в артиллерийскую лабораторию ВМС США. Предполагалось, что он проработает там четыре года. В 1943 году ему предложили участвовать в Манхэттенском проекте, но он отказался по семейным причинам. За свою службу в артиллерийской лаборатории он был награждён Медалью за похвальную гражданскую службу.
По окончании второй мировой войны Бардин попытался вернуться в академические круги
Однако Университет Миннесоты не осознал важности молодой области — физики твёрдого тела. Ему предложили только небольшое повышение
Знания по физике твёрдого тела сделали Бардина бесценной фигурой для лабораторий Белла, которые только что открыли отдел твёрдого тела. Помня, что университет не оказал поддержки его исследованиям, он решил в 1945 г. принять соблазнительное предложение от лабораторий Белла.
Лаборатории Белла
В октябре 1945 г. Бардин начал работать в Лабораториях Белла. Он с семьёй переехал в г. Саммит в Нью-Джерси, который находился в пределах поездки на автобусе от исследовательского кампуса Мюррэй Хилл. Он вновь подружился с Уолтером Браттэйном, с которым прежде познакомился через его брата. Брат Браттэйна также был аспирантом в Принстоне. 23 декабря 1947 года Бардин, Браттэйн и Уильям Шокли (менеджер Бардина на тот момент) создали транзистор.
Возврат в академические круги
Бардин примкнул к инженерному факультету Университета Иллинойса в 1951 г. Первым аспирантом Бардина был Ник Холоньяк (1954 г) — изобретатель первого видимого лазера и светодиода в 1962 г.
Совместно с Леоном Купером и Робертом Шриффером Бардин работал над теорией обычных сверхпроводников, которая была названа в их честь — теория БКШ. За эту работу его наградили Нобелевской премией в 1972 г.
Бардин получил Медаль почёта IEEE в 1971 г. за «выдающийся вклад в понимание проводимости твёрдых тел, изобретение транзистора и микроскопическую теорию сверхпроводимости».
Бардин славился своей скромностью. Несмотря на то, что он почти 40 лет был профессором в Иллинойсе, его соседи и студенты помнили его в основном за его пикники, на которых он готовил еду для своих друзей, многие из которых и не подозревали о его достижениях в университете. В его честь назван двор в инженерном отделении университета Иллинойса.
Ксерокс
Бардин был значимым советником корпорации Ксерокс. Несмотря на свою тихую натуру, он предпринял нехарактерный для него шаг, убеждая менеджеров Ксерокса поддержать исследовательский центр в Калифорнии — Ксерокс Парк, — когда головная компания считала, что её исследовательский центр приносит мало пользы.
Смерть
Бардин умер от остановки сердца 30 января 1991 г.
Жизнь
Школа и учеба
Фредерик Сэнгер был вторым сыном доктора доктора Х. Фредерик Сэнгер-старший (1876–1937) и Сисели Сэнджер (1880–1938) родились в Рендскомбе. Под влиянием своего отца и своего старшего на год брата Теодора Сэнгер проявил интерес к естественным наукам в раннем возрасте . После окончания школы в Брайанстонской школе и с 1936 года в колледже Святого Иоанна в Кембридже он первоначально хотел изучать медицину, но затем решил заняться биохимией , поскольку как ученый, в отличие от медика, он мог больше сосредоточиться на одной теме и таким образом возможно достичь большего. Так Сэнгер начал изучать биохимию на факультете биохимии в Кембридже.
В 1939 году Сэнгер получил степень бакалавра гуманитарных наук . Так как он пришел из квакеров семьи, он отказался от военной службы по соображениям совести и продолжает работу над своей докторской диссертацией во время Второй мировой войны , которые он делал в том же институте под руководством А. Neuberger на метаболизме аминокислота лизин . В 1943 году получил докторскую степень .
Исследовательская деятельность
Работа Сангера была поддержана грантом Beit Memorial Fellowship for Medical Research с 1944 по 1951 год . В 1951 году он стал внешним сотрудником Совета медицинских исследований (MRC).
Когда он защитил докторскую диссертацию , Альберт Чибналл сменил Фредерика Гоуленда Хопкинса на посту директора биохимии в Кембридже, а Сэнджер стал членом исследовательской группы Чибналла. Основным интересом группы была химия белков, особенно инсулина . В 1945 году Сэнгер наконец разработал , с помощью которого он полностью определил инсулина в течение двенадцати лет. В 1955 году в инсулине была опубликована последовательность из 51 аминокислоты, расположенная в цепочку, за что Сэнгер был удостоен Нобелевской премии по химии в 1958 году .
В результате Сэнгер остался в Кембридже и в 1962 году стал руководителем отдела химии белков в Лаборатории молекулярной биологии (ЛКБ). Этот институт был построен в 1962 году как новый лабораторный комплекс после того, как в 1947 году Совет по медицинским исследованиям создал группу в Кембридже для «изучения молекулярной структуры биологических систем». Хотя до тех пор Сэнгер особо не интересовался нуклеиновыми кислотами , в ходе дискуссий с такими учеными, как Фрэнсис Крик и Сидней Бреннер, он осознал необходимость определения последовательности этого другого биополимера . Поэтому в последующие годы Зангер посвятил себя разработке другого метода секвенирования, который, наконец, привел к «методу » в 1975 году . В 1977 году впервые мировой общественности был представлен метод секвенирования ДНК на основе полностью расшифрованного генома бактериофага. В 1980 году Сэнгеру во второй раз была присуждена Нобелевская премия по химии за его вклад в секвенирование нуклеиновых кислот.
В 1983 году Фредерик Сэнгер ушел на пенсию. Совсем недавно он и его жена Маргарет Джоан посвятили себя его хобби: садоводству и парусному спорту. У них трое детей от брака. Фредерик Сэнгер скончался 19 ноября 2013 года в Кембридже.
Награды
- 1951 Корда Морган медали в Королевском химическом обществе
- 1954 Назначение членом Королевского общества (FRS)
- 1958 член Американской академии искусств и наук
- 1958 и 1980: Нобелевская премия по химии. За всю историю Нобелевской премии только четырем ученым удавалось дважды удостоиться этой высшей награды (помимо Сэнгера это были Мария Кюри , Линус Полинг и Джон Бардин . Сэнгер и Бардин также были единственными людьми, дважды удостоенными Нобелевской премии в мире). такая же дисциплина была).
- 1963 Награжден кавалером Ордена Британской империи (CBE) королевой Елизаветой II.
- 1967 член Национальной академии наук
- В 1969 году Зангер получил королевскую медаль от в Королевском обществе .
- 1971 г., Международная премия Фонда Гейрднера 1979 г.
- 1977 Копли медаль в Королевском обществе
- Премия Альберта Ласкера 1979 года за фундаментальные медицинские исследования
- 1981 Поступление в орден Почетных кавалеров (CH)
- В 1986 году Сэнгер был принят в Орден за заслуги перед Елизаветой II , регулярное членство которого ограничено всего 24 людьми.
- В 1988 году Зангер стал членом-корреспондентом Баварской академии наук .
- Центр Сэнгера , названный в честь Фредерика Сэнгера, был основан в Кембридже в 1992 году с целью секвенирования и исследования генома человека и геномов других организмов.
- В 1997 году был расширен факультет биохимии Кембриджского университета, где Сэнгер проработал до 1962 года. В дополнение к «Зданию Хопкинса» теперь есть второе, «Здание Сэнгера».
Кто и как отбирает кандидатов?
Претендентов на получение Нобелевских премий отбирают и рассматривают несколько научных институтов. А именно:
За Королевской Шведской Академией наук закреплено право присуждать Нобелевские премии по физике и химии, там же выбирают и лауреата премии по экономике памяти Альфреда Нобеля. Академия наук была учреждена в 1739 году как независимая организация, призванная развивать науку и способствовать практическому применению открытий. В настоящий момент в Академии наук – 450 шведских и 175 зарубежных членов.
Шведская Академия – отдельная организация, ответственная за отбор кандидатов на вручение Нобелевской премии по литературе. Основана в 1786 году, состоит из 18 членов, которые избираются пожизненно.
Нобелевский комитет при Каролинском институте ежегодно вручает Нобелевскую премию тем, кто сделал значительные открытия в области медицины и физиологии. Каролинский институт – самое авторитетное научное медицинское учреждение в Швеции, с ним считается и научное сообщество за рубежом. Заявки претендентов на Нобелевскую премию по медицине изучают 50 профессоров Каролинского института, они же выбирают и лауреатов.
Норвежский Нобелевский Комитет отвечает за вручение премии мира – присуждается она тем, кто внёс существенный вклад в “укрепление братства между народами, разоружение армий и продвижение идей мира”. Норвежский комитет основан в 1897 году, состоит из пяти членов, назначаемых Норвежским парламентом.
Крайний срок для предоставления сведений о кандидатах Нобелевскому комитету всегда один – 31 января. Ежегодно в списке кандидатов на премию в области литературы, физики, химии, медицины или физиологии, а также экономики, учрежденной шведским Госбанком в 1968 году в память об Альфреде Нобеле, – от 250 до 300 имен, которые могут быть преданы огласке лишь по истечении 50 лет.
С 1 февраля Комитет и ряд других учреждений запускают сложный и окутаный тайной процесс отбора заявок и определения лауреатов. Во вторую неделю октября, имена лауреатов оглашаются в строгом порядке – по одному в день, начиная с лауреата Нобелевской премии по медицине в понедельник и заканчивая лауреатом премии мира в пятницу. Лауреат премии по экономике имени Альфреда Нобеля оглашается в последующий понедельник. Сами лауреаты о присуждении им премии, как правило, узнают за несколько минут до начала официальных пресс-конференций.
Интересно знать
Премия по экономике – не Нобелевская
Стоит уточнить, что премия по экономике, которую часто причисляют к нобелевским, фактически таковой не является, поскольку сам Альфред Нобель к ее учреждению никакого отношения. Это премия – за достижения в области экономики памяти Альфреда Нобеля, которая с 1968 года присуждается Шведским центральным банком, примерно по тем же принципам, как и Нобелевские премии.
Так почему же нет премии по математике?..
История о том, что Нобелевскую премию по математике не присуждают, потому что от Альфреда Нобеля якобы сбежала жена с учителем математики, на самом деле, не более, чем заблуждение. Дело в том, что Нобель вообще ни разу не был женат. Согласно завещанию Нобеля, премией должны награждаться те, кто сделал открытие или изобретение, принесшее очевидную пользу для всего человечества. Таким образом, математика была исключена изначально как абстрактная наука.
По чём Нобелевская премия?
Каждому лауреату вручается золотая медаль с узнаваемым силуэтом Альфреда Нобеля, диплом и денежная премия, точная сумма которой не называется, однако по существующим данным, это примерно 1 миллион долларов или 8 миллионов шведских крон. Сумма может меняться от года к году, а также в зависимости от того, сколько лауреатов делят премию по одной номинации.
Всем банкетам банкет
Нобелевский банкет – грандиознейшее событие, которое торжественно проходит ежегодно 10 декабря в Синем зале в Стокгольмской Ратуше в присутствии 1300 гостей.
Вторая Нобелевская премия
Вторую Нобелевскую премию Джон Бардин получил в 1972 году за свои работы в области теории сверхпроводимости. Сверхпроводимость – это явление, при котором некоторые материалы при очень низких температурах теряют сопротивление электрическому току.
Бардин и его коллеги провели эксперименты, в которых они изучали свойства сверхпроводников и разработали новые модели для объяснения этого явления. Они показали, что сверхпроводимость может быть объяснена на основе квантовой механики и эффекта Бардина-Купера-Шриффера (БКШ).
Эффект БКШ описывает образование пар электронов, называемых “коплексными” или “конденсатами”, которые движутся без сопротивления через материал. Это объясняет отсутствие потерь энергии при прохождении электрического тока через сверхпроводник.
Работы Бардина и его коллег в области сверхпроводимости имели огромное значение для физики и технологии. Они не только помогли понять основные принципы сверхпроводимости, но и способствовали развитию новых материалов и технологий, основанных на этом явлении.
Нобелевская премия была присуждена Джону Бардину “за открытие нового класса квантовых жидкостей с использованием методов низкотемпературной экспериментальной физики”. Его работы стали отправной точкой для дальнейших исследований в области сверхпроводимости и нашли широкое применение в различных областях науки и техники.
Ранняя жизнь и образование
Бардин родился 23 мая 1908 года в Мэдисоне, штат Висконсин. Он был вторым из пяти детей Чарльза Бардина, декана медицинской школы Университета Висконсина, и Алтеи (урожденной Хармер) Бардин, историка искусства.
Когда Бардину было почти 9 лет, он пропустил три класса в школе, чтобы поступить в 7-й класс, а через год он пошел в среднюю школу. После школы Бардин начал посещать университет Висконсин-Мэдисон, где специализировался на электротехнике. В Калифорнийском университете в Мэдисоне он впервые узнал о квантовой механике от профессора Джона Ван Флека. Он окончил со степенью бакалавра наук. в 1928 году и остался в Университете штата Мэриленд в Мэдисоне для учебы в аспирантуре, получив степень магистра электротехники в 1929 году.