John W. Cahn - John W. Cahn
John W. Cahn | |
---|---|
narozený |
Hans Werner Cahn
9. ledna 1928 |
Zemřel | 14. března 2016 |
(ve věku 88)
Národnost | americký |
Alma mater |
University of Michigan University of California v Berkeley |
Známý jako | Allen -Cahnova rovnice |
Manžel / manželka | Anne Hessing Cahn |
Vědecká kariéra | |
Pole | Hutnictví |
Instituce |
Massachusetts Institute of Technology Národní institut pro standardy a technologie |
Doktorský poradce | Richard Edward Powell |
Ovlivněn | Gretchen Kalonji |
John Werner Cahn ( 09.1.1928 - 14 března 2016) byl americký vědec a příjemce Národní medaile vědy z roku 1998 . Narodil se v Kolíně nad Rýnem , Weimar Německo , byl profesorem na katedře metalurgie na Massachusettském technologickém institutu (MIT) v letech 1964 až 1978. Od roku 1977 zastával pozici v Národním institutu pro standardy a technologie (dříve National Bureau) standardů). Cahn měl během své kariéry hluboký vliv na průběh materiálového výzkumu. Cahn, jeden z nejvýznamnějších autorit v oblasti termodynamiky , použil základní termodynamické zákony k popisu a předpovědi široké škály fyzikálních jevů.
Životopis
Hans Werner Cahn se narodil v německém Kolíně nad Rýnem v židovské rodině. Jeho otec byl protinacistický právník a matka rentgenový technik.
Po Machtergreifungu v roce 1933 starší Cahn unikl zatčení jen proto, že byl předem varován kolegou právníkem. Rodina uprchla z Německa a nakonec skončila v Amsterdamu . V roce 1939 emigrovali do Ameriky, kde se Hans stal Johnem. Většina jeho rodiny v Evropě byla zavražděna při holocaustu .
Cahnové se usadili v New Yorku . John Cahn se stal americkým občanem v roce 1945. Sloužil v armádě Spojených států a během okupace Spojenci byl umístěn v Japonsku .
Cahn získal bakalářský titul z chemie v roce 1949 na University of Michigan . Později získal doktorát z fyzikální chemie v roce 1953 na University of California v Berkeley . Jeho disertační práce měla název „Oxidace izotopově značeného hydrazinu“ a jeho poradcem byl RE Powell .
V roce 1954 se Cahn připojil k výzkumu chemické metalurgie v laboratoři General Electric v Schenectady v New Yorku, kterou vedl David Turnbull . Turnbull udělala průkopnickou práci na kinetiky ze zárodků , a tam byl ohnisko ve skupině na pochopení termodynamiky a kinetiky fázových transformací v pevných látkách.
V roce 1964 se Cahn stal profesorem na katedře metalurgie (nyní Materials Science) na Massachusetts Institute of Technology. Odešel z MIT v roce 1978. V roce 1969 zahájil Cahn dlouhý profesionální vztah se svým postgraduálním studentem Francisem Larchém, jehož práce se zaměřila na vliv mechanického napětí na termodynamiku pevných látek. Larche -Cahnův přístup je základním kamenem zpracování termodynamiky namáhaných materiálů. Dobrými příklady tohoto jevu jsou oblasti poblíž koherentní sraženiny nebo stresové pole kolem dislokace.
V roce 1972 spolupracoval Cahn s Davidem W. Hoffmanem na formulování termodynamiky na bázi vektoru k popisu termodynamiky rozhraní, což je formulace, která je nezbytná pro popis anizotropních materiálů. Toto je také známé jako formulace kapilárních vektorů energií rozhraní. Matematika této léčby zahrnuje koncept norem , ačkoli Cahn a Hoffman o tom v té době nevěděli.
V roce 1975 pracoval Cahn se svým postgraduálním studentem Samem Allenem na fázových přechodech ve slitinách železa, včetně přechodů poruchového uspořádání. Tato práce vedla k Allen -Cahnově rovnici .
Od roku 1984 byl přidruženým profesorem na Washingtonské univerzitě .
Práce
Spinodal
V roce 1957 Cahn spolupracoval s Johnem E. Hilliardem na vývoji Cahnovy -Hilliardovy rovnice, která popisuje termodynamické síly vedoucí k oddělení fází v mnoha systémech, a vyvinul společnou teorii spinodálního rozkladu .
Tuhnutí
V teorii růstu krystalů Cahn dospěl k závěru, že rozlišovacím znakem je schopnost povrchu dosáhnout rovnovážného stavu za přítomnosti termodynamické hnací síly (typicky ve formě stupně podchlazení). Došel také k závěru, že pro každý povrch nebo rozhraní v krystalickém médiu existuje kritická hnací síla, která, pokud je překročena, umožní povrchu nebo rozhraní postupovat k sobě normálně, a pokud není překročena, bude vyžadovat mechanismus laterálního růstu .
Pro dostatečně velké hnací síly se tedy rozhraní může pohybovat rovnoměrně bez výhody buď heterogenního nukleačního nebo šroubového dislokačního mechanismu. To, co tvoří dostatečně velkou hnací sílu, závisí na difuzitě rozhraní, takže u extrémně difuzních rozhraní bude tato kritická hnací síla tak malá, že jakákoli měřitelná hnací síla ji překročí. Alternativně bude u ostrých rozhraní kritická hnací síla velmi velká a většina růstu nastane pomocí mechanismu laterálního kroku.
Kapky a povrchy
V roce 1977 Cahn publikoval jednoduchou matematickou úpravu termodynamiky smáčení : interakci mezi kapalinou v kontaktu s pevným povrchem. Tento článek představil jednoduchou formulaci pro popis smáčivého přechodu - bodu, ve kterém se kapalina mění z vytváření kapiček na povrchu na rovnoměrné šíření jako kapalný film po povrchu. Tato teorie měla rozsáhlé důsledky pro mnoho technik zpracování materiálů.
Kvazikrystaly
V roce 1982 Dan Shechtman pozoroval novou krystalickou strukturu s záhadnými rysy. Cahn přispěl k teorii, jak by taková struktura mohla být termodynamicky stabilní, a stal se spoluautorem klíčového článku, který představil kvazikrystaly .
Skleněný přechod
V roce 2004 Cahn a Bendersky předložili důkaz, že z taveniny lze pěstovat „izotropní nekrystalickou kovovou fázi“ (přezdívanou „q-sklo“). Toto je „primární fáze“, která se tvoří v systému Al-Fe-Si během rychlého ochlazování. Experimentální důkazy naznačují, že tato fáze vzniká přechodem prvního řádu. Obrázky TEM ukazují, že nukleace q-skla z taveniny jsou diskrétní částice, které rostou sféricky s rovnoměrnou rychlostí růstu ve všech směrech. Difrakční obrazec ukazuje, že se jedná o izotropní sklovitou fázi. Přesto existuje nukleační bariéra, což znamená mezifázovou diskontinuitu (nebo vnitřní povrch) mezi sklem a taveninou.
Výzkum v důchodu
Ve svém důchodu přijal Cahn místo na Washingtonské univerzitě jako přidružený profesor na katedrách materiálových věd a inženýrství a fyziky.
Osobní život
Měl tři děti a šest vnuků. V důchodu žil v Seattlu ve Washingtonu se svou manželkou Anne Hessing Cahn . Zemřel na leukémii v Seattlu 14. března 2016.
Vyznamenání a ocenění
2011 Kyoto Prize, Inamori Foundation
2002 Bower Prize , Franklin Institute
2001 Emil Heyn Medal, Německá metalurgická společnost
2001 čestný doživotní člen, Americká keramická společnost
1999 Bakhuys Roozeboon Přednášející a zlatá medaile, Nizozemská akademie věd
1998 Národní medaile vědy
1998 člen, National Academy of Engineering
1998 význačný lektor GE v oboru materiálových věd na RPI
'69 & '98 MacDonald Lecturer, Canadian Metallurgical Society
1996 Doctor Honoris Causis, Universite d'Évry, Francie
1995 Harveyova cena , Technion .
1994 Rockwellova medaile; Síň slávy pro strojírenství, vědu a technologii a medaili, International Technology Institute.
1994 zlatá medaile, čestný člen, Japonský institut kovů.
1993 Inland Steel Lecture, Northwestern University.
1993 Hume – Rothery Award, TMS.
1993 Cyril Stanley Smith Přednášející, University of Chicago.
1992 Čestný člen, MRS-Indie.
1991 Michelson – Morley Award , Case Western University.
1990 Honorary Sc. D., Northwestern University; Lektor Hilliard.
1989 Sauveur Award, ASM International.
1987 Distinguished Physics Lecturer, Boston University.
1986 Stratton Award, National Bureau of Standards.
1985 Von Hippel Award, Materials Research Society.
Zlatá medaile 1984, americké ministerstvo obchodu.
1983 význačný přednášející, University of Connecticut.
1982 Golick Přednášející, University of Missouri, Rolla, MO.
1981 Fellow, Japan Society for the Promotion of Science.
1981 Dicksonova cena, Carnegie – Mellon University.
1980 čestný profesor, Univerzita Jiao Tong, Šanghaj, Čína.
1979 Van Horn Přednášející, Case-Western University.
1978 Dorn Přednášející, Northwestern University.
1977 Zlatá medaile Acta Metallurgica.
1974 Fellow, Americká akademie umění a věd .
1973 člen Národní akademie věd .
1968 Ústav kovů Přednášející, AIME.
1966 SB Meyer Award, American Ceramic Society.
1960–61 Guggenheimovo stipendium strávené na University of Cambridge, Goldsmith Laboratory.
1951 Allied Chemical and Dye Fellowship na University of California, Berkeley.