Ugrás a tartalomhoz

Walter Kohn

A Wikiszótárból, a nyitott szótárból

Angol


Főnév

Walter Kohn (tsz. Walter Kohns)

  1. (informatika) Walter Kohn (született: 1923. március 9., Bécs, Ausztria – elhunyt: 2016. április 19., Santa Barbara, Kalifornia, USA) osztrák születésű amerikai fizikus, aki a szilárdtestfizika és kvantumkémia egyik legjelentősebb alakja. Legnagyobb tudományos hozzájárulása a sűrűségfüggvényelmélet (Density Functional Theory – DFT) kidolgozása volt, amely forradalmasította a kvantummechanikai számításokat kémiai rendszerekre. E munkájáért kémiai Nobel-díjban részesült 1998-ban, John Pople társaságában.


1. Fiatalkora és menekülése a náci uralom elől

Walter Kohn zsidó családban született Bécsben. A náci Németország 1938-as Anschlussa után a zsidó közösség súlyos üldöztetésnek lett kitéve. Szülei Waltert és nővérét 1939-ben Kindertransport keretében Angliába menekítették. A szülők később a holokauszt áldozatai lettek – ezt Walter csak évekkel később tudta meg.

Angliában „ellenséges állampolgárként” internálták, majd Kanadába deportálták, ahol szintén internálótáborba került. Ott tanult meg angolul, és – noha zárt körülmények között élt – szorgalmasan tanult.


2. Egyetemi tanulmányok Kanadában és az USA-ban

A második világháború után Kohn a University of Toronto hallgatója lett, ahol fizikát tanult. Itt kezdett érdeklődni a kvantummechanika és az alkalmazott matematika iránt.

Később ösztöndíjjal felvételt nyert a Harvard Egyetemre, ahol Julian Schwinger (későbbi Nobel-díjas) irányítása alatt kvantumelektrodinamikai doktori disszertációt készített (1950-ben szerzett PhD fokozatot). Schwinger hatása végigkísérte pályáját, különösen a precíz matematikai gondolkodás és fizikai intuíció fontossága terén.


3. Korai kutatásai: szilárdtestfizika és félvezetők

Az 1950-es évektől kezdve Walter Kohn a szilárdtestfizika területén dolgozott, különösen a szennyezett félvezetők viselkedését kutatta. A félvezetők kvantummechanikai viselkedésének értelmezése nélkülözhetetlen volt az akkor még új keletű elektronikai ipar számára.

Fontos hozzájárulása volt az ún. Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) módszer kidolgozása – ez egy kvantummechanikai számítási technika a kristályos szilárd testek elektronállapotainak meghatározására.


4. A sűrűségfüggvényelmélet (DFT) kidolgozása

Kohn legismertebb és legnagyobb hatású munkája a Density Functional Theory (Sűrűségfüggvényelmélet), amelyet Lu Sham munkatársával együtt fejlesztett ki a 1960-as években.

A probléma:

A Schrödinger-egyenlet pontos megoldása egy több elektronból álló rendszerre (pl. atomok, molekulák, szilárdtestek) rendkívül nehéz vagy lehetetlen. A hullámfüggvény az elektronok számának növekedésével exponenciálisan bonyolultabbá válik.

A megoldás:

Kohn felismerte, hogy nem a teljes hullámfüggvényt, hanem az elektronok sűrűségét kell alapmennyiségként kezelni. Az elektron-sűrűség háromdimenziós skalármennyiség, ami sokkal egyszerűbb számításokat tesz lehetővé.

  • Az első Hohenberg–Kohn tétel kimondja: az alapállapot energiája egyértelműen meghatározható az elektron-sűrűség függvényeként.
  • A második Hohenberg–Kohn tétel szerint létezik olyan energiaminimalizáló sűrűségfüggvény, amely az alapállapothoz vezet.
  • A Kohn–Sham-egyenletek révén a rendszer energiája kvázi-egy részecskés formában kezelhető.

Ez a módszer a modern kvantumkémia egyik alapkövévé vált.


5. A DFT jelentősége

A DFT lehetővé tette, hogy:

  • Nagy molekulák, biomolekulák, szilárdtestek elektronstruktúráját lehessen számítani,
  • Katalitikus folyamatokat, kémiai reakciókat, szupravezetőket, napelemeket és akkumulátoranyagokat modellezzenek elméletileg,
  • A kémia, anyagtudomány, nanotechnológia és gyógyszerkutatás kvantummechanikai alapokra kerüljön.

Manapság a DFT-alapú szoftverek (pl. VASP, Quantum ESPRESSO, Gaussian) nélkülözhetetlen eszközök az elméleti kémia és anyagtudomány laborjaiban.


6. Nobel-díj (1998)

1998-ban Walter Kohn és John Pople kapták meg a kémiai Nobel-díjat:

„A kvantumkémia számítási módszereinek fejlesztéséért.”

Kohn a sűrűségfüggvényelméletért, míg Pople a valós kvantumkémiai számításokat lehetővé tévő algoritmusokért részesült az elismerésben.


7. Akadémiai és tudományos szerepe

Kohn több vezető intézményben tanított:

  • Carnegie Mellon University
  • University of California, San Diego
  • University of California, Santa Barbara – itt volt a Kavli Institute for Theoretical Physics alapító igazgatója

Oktatóként szenvedélyes, türelmes és elkötelezett volt. Számos tanítványa vált világszerte elismert tudóssá.


8. Személyes élet és filozófia

Kohn humanista volt, aki a tudomány társadalmi felelősségét komolyan vette. A holokauszt elől való menekülés formálta világképét:

  • Mélyen hitt az oktatás szabadságában és a kultúrák közötti párbeszédben,
  • Ellenezte a tudomány militarizálását, és támogatta a békés célú kutatásokat,
  • Zsidóként aktív maradt a zsidó közösség és az emlékezetpolitika területén is.


9. Elismerések és díjak

A Nobel-díjon túl több tucat kitüntetést kapott:

  • National Medal of Science (USA)
  • Oliver E. Buckley díj
  • Max Planck Medal
  • Tagja volt az Amerikai Tudományos Akadémiának, a Royal Society-nek, és sok más nemzetközi testületnek.


10. Összegzés

Walter Kohn egyike volt azoknak a tudósoknak, akik elméleti mélységgel és gyakorlati céllal dolgoztak. Életútja példát mutat:

  • A menekülésből is lehet kiemelkedő tudományos pálya,
  • A fizikai elmélet képes forradalmasítani a kémiát,
  • Az emberiség tragédiáiból – mint a holokauszt – megszülethet a tudományt szolgáló etika.

„A sűrűségfüggvényelmélet nem csak egy számítási módszer – egy új látásmód, ahogy az anyagot és annak viselkedését értjük.” – Walter Kohn

Öröksége ott él minden kutatóban, aki ma kvantummechanikai számításokat végez – legyen szó atomról, molekuláról vagy félvezetőről. Walter Kohn bebizonyította, hogy a kvantumelmélet nemcsak elvont világ, hanem konkrét, hasznos, és az emberi életminőséget is javító eszköz lehet.

További információk

A lap eredeti címe: „https://hu.wiktionary.org/w/index.php?title=Walter_Kohn&oldid=3510917”