John W. Cahn - John W. Cahn
John W. Cahn | |
|---|---|
 John W. Cahn
| |
| Geboren |
Hans Werner Cahn
9. Januar 1928 |
| Ist gestorben | 14. März 2016 (88 Jahre) |
| Staatsangehörigkeit | amerikanisch |
| Alma Mater |
University of Michigan University of California in Berkeley |
| Bekannt für | Allen-Cahn-Gleichung |
| Ehepartner | Anne Hessing Cahn |
| Wissenschaftlicher Werdegang | |
| Felder | Metallurgie |
| Institutionen |
Massachusetts Institute of Technology Nationales Institut für Standards und Technologie |
| Doktoratsberater | Richard Edward Powell |
| Beeinflusst | Gretchen Kalonji |
John Werner Cahn (9. Januar 1928 - 14. März 2016) war ein US-amerikanischer Wissenschaftler und erhielt 1998 die National Medal of Science . Geboren in Köln , Weimar , war er von 1964 bis 1978 Professor in der Abteilung für Metallurgie am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ab 1977 war er am National Institute of Standards and Technology (ehemals National Bureau .) tätig von Normen). Cahn prägte während seiner Karriere den Verlauf der Materialforschung maßgeblich. Als einer der führenden Experten auf dem Gebiet der Thermodynamik wandte Cahn die grundlegenden Gesetze der Thermodynamik an, um ein breites Spektrum physikalischer Phänomene zu beschreiben und vorherzusagen.
Biografie
Hans Werner Cahn wurde in Köln als Sohn einer jüdischen Familie geboren. Sein Vater war ein Anti-Nazi-Anwalt und seine Mutter Röntgentechnikerin.
Nach der Machtergreifung 1933 entging der ältere Cahn der Verhaftung nur, weil er von einem Anwaltskollegen vorgewarnt worden war. Die Familie floh aus Deutschland und landete schließlich in Amsterdam . Sie wanderten 1939 nach Amerika aus, wo aus Hans John wurde. Der größte Teil seiner Familie in Europa wurde im Holocaust ermordet .
Die Cahns ließen sich in New York City nieder . John Cahn wurde 1945 amerikanischer Staatsbürger. Er diente in der US-Armee und war während der Besetzung Japans durch die Alliierten in Japan stationiert .
Cahn erhielt 1949 einen Bachelor-Abschluss in Chemie von der University of Michigan . Später promovierte er 1953 in Physikalischer Chemie an der University of California in Berkeley . Seine Doktorarbeit trug den Titel "The Oxidation of Isotopically Labeled Hydrazine" und sein Doktorvater war RE Powell .
Im Jahr 1954 trat Cahn der chemischen Metallurgieforschung im General Electric Labor in Schenectady , New York, bei, die von David Turnbull geleitet wurde . Turnbull hatte Pionierarbeit zur Kinetik der Keimbildung geleistet , und der Schwerpunkt der Gruppe lag auf dem Verständnis der Thermodynamik und Kinetik von Phasenumwandlungen in Festkörpern.
1964 wurde Cahn Professor in der Abteilung für Metallurgie (jetzt Materialwissenschaften) am Massachusetts Institute of Technology. 1978 verließ er das MIT. 1969 begann Cahn eine lange berufliche Beziehung zu seinem Doktoranden Francis Larché, dessen Arbeit sich auf die Wirkung mechanischer Belastungen auf die Thermodynamik von Festkörpern konzentrierte. Der Larche-Cahn-Ansatz ist der Eckpfeiler der Behandlung der Thermodynamik belasteter Materialien. Gute Beispiele für dieses Phänomen sind die Bereiche in der Nähe eines kohärenten Niederschlags oder das Spannungsfeld um eine Versetzung.
1972 arbeitete Cahn mit David W. Hoffman zusammen, um eine vektorbasierte Thermodynamik zu formulieren, um die Thermodynamik von Grenzflächen zu beschreiben, eine Formulierung, die notwendig ist, um anisotrope Materialien zu berücksichtigen. Dies ist auch als Kapillarvektorformulierung von Grenzflächenenergien bekannt. Die Mathematik dieser Behandlung beinhaltet das Konzept der Normen , obwohl Cahn und Hoffman zu dieser Zeit nichts davon wussten.
1975 arbeitete Cahn mit seinem Doktoranden Sam Allen an Phasenübergängen in Eisenlegierungen, einschließlich Ordnungs-Unordnungsübergängen. Diese Arbeit führte zur Allen-Cahn-Gleichung .
Ab 1984 war er Associate Professor an der University of Washington .
Arbeit
Die Spinodale
1957 arbeitete Cahn mit John E. Hilliard zusammen, um die Cahn-Hilliard-Gleichung zu entwickeln, die die thermodynamischen Kräfte beschreibt, die die Phasentrennung in vielen Systemen antreiben, und entwickelte die gemeinsame Theorie der spinodalen Zersetzung .
Erstarrung
In der Theorie des Kristallwachstums schloss Cahn, dass das Unterscheidungsmerkmal die Fähigkeit der Oberfläche ist, in Gegenwart einer thermodynamischen Triebkraft (typischerweise in Form des Grades der Unterkühlung) einen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Er kam auch zu dem Schluss, dass es für jede Oberfläche oder Grenzfläche in einem kristallinen Medium eine kritische Triebkraft gibt, deren Überschreitung es der Oberfläche oder Grenzfläche ermöglicht, sich normal zu sich selbst fortzubewegen, und, wenn sie nicht überschritten wird, den lateralen Wachstumsmechanismus erfordert .
Somit kann sich die Grenzfläche bei ausreichend großen Antriebskräften gleichmäßig bewegen, ohne den Vorteil einer heterogenen Keimbildung oder eines Schraubenversetzungsmechanismus zu nutzen. Was eine ausreichend große Antriebskraft darstellt, hängt von der Diffusität der Grenzfläche ab, so dass bei extrem diffusen Grenzflächen diese kritische Antriebskraft so klein ist, dass jede messbare Antriebskraft sie überschreitet. Alternativ ist für scharfe Grenzflächen die kritische Antriebskraft sehr groß, und das meiste Wachstum erfolgt durch den seitlichen Stufenmechanismus.
Tropfen und Oberflächen
1977 veröffentlichte Cahn eine einfache mathematische Behandlung der Thermodynamik der Benetzung : die Wechselwirkung zwischen einer Flüssigkeit in Kontakt mit einer festen Oberfläche. In diesem Papier wurde eine einfache Formulierung zur Beschreibung des Benetzungsübergangs entwickelt – der Punkt, an dem eine Flüssigkeit von der Bildung eines Tröpfchens auf einer Oberfläche zu einer gleichmäßigen Verteilung als Flüssigkeitsfilm über die Oberfläche wechselt. Diese Theorie hatte weitreichende Auswirkungen auf viele Materialbearbeitungstechniken.
Quasikristalle
1982 beobachtete Dan Shechtman eine neue kristalline Struktur mit rätselhaften Merkmalen. Cahn trug zur Theorie bei, wie eine solche Struktur thermodynamisch stabil sein könnte, und wurde Mitautor der wegweisenden Veröffentlichung, die Quasikristalle vorstellte .
Glasübergang
2004 legten Cahn und Bendersky den Beweis vor, dass aus der Schmelze eine „isotrope nichtkristalline metallische Phase“ (genannt „q-Glas“) gezüchtet werden kann. Dies ist die "Primärphase", die sich beim schnellen Abkühlen im Al-Fe-Si-System bildet. Experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass sich diese Phase durch einen Übergang erster Ordnung bildet. TEM-Bilder zeigen, dass das q-Glas als diskrete Partikel aus der Schmelze keimt, die mit einer gleichmäßigen Wachstumsrate in alle Richtungen sphärisch wachsen. Das Beugungsmuster zeigt, dass es sich um eine isotrope Glasphase handelt. Es gibt jedoch eine Keimbildungsbarriere, die eine Grenzflächendiskontinuität (oder innere Oberfläche) zwischen dem Glas und der Schmelze impliziert.
Forschung im Ruhestand
Im Ruhestand nahm Cahn eine Stelle an der University of Washington als Associate Professor in den Departments of Materials Science and Engineering and Physics an.
Persönliches Leben
Er hatte drei Kinder und sechs Enkel. Im Ruhestand lebte er mit seiner Frau Anne Hessing Cahn in Seattle , Washington . Er starb am 14. März 2016 in Seattle an Leukämie.
Ehren und Auszeichnungen
2011 Der Kyoto-Preis, Inamori Foundation
2002 Bower-Preis , Franklin Institute
2001 Emil-Heyn-Medaille, Deutsche Gesellschaft für Hüttenwesen
2001 Ehrenmitglied auf Lebenszeit, American Ceramic Society
1999 Bakhuys Roozeboon Dozent und Goldmedaille, Niederländische Akademie der Wissenschaften
1998 Nationale Medaille der Wissenschaft
1998 Mitglied der National Academy of Engineering
1998 Distinguished GE Lecturer in Materials Science am RPI
'69 & '98 MacDonald Lecturer, Canadian Metallurgical Society
1996 Doktor Honoris Causis, Universite d'Évry, Frankreich
1995 Harvey-Preis , Technion .
1994 Rockwell-Medaille; Ruhmeshalle für Ingenieurwesen, Wissenschaft und Technologie und Medaille des International Technology Institute.
1994 Goldmedaille, Ehrenmitglied des Japan Institute of Metals.
1993 Inland Steel Lecture, Northwestern University.
1993 Hume-Rothery-Preis, TMS.
1993 Cyril Stanley Smith Dozent an der University of Chicago.
1992 Ehrenmitglied, MRS-Indien.
1991 Michelson-Morley-Preis , Case Western University.
1990 Ehren-Sc. D., Nordwest-Universität; Hilliard-Dozent.
1989 Sauveur-Preis, ASM International.
1987 Distinguished Physics Lecturer, Boston University.
1986 Stratton Award, National Bureau of Standards.
1985 Von-Hippel-Preis, Gesellschaft für Materialforschung.
1984 Goldmedaille des US-Handelsministeriums.
1983 Distinguished Lecturer, University of Connecticut.
1982 Golick-Dozent, University of Missouri, Rolla, MO.
1981 Fellow, Japan Society for the Promotion of Science.
1981 Dickson-Preis, Carnegie-Mellon-Universität.
1980 Honorarprofessor, Jiao Tong Universität, Shanghai, China.
1979 Van Horn Dozent, Case-Western University.
1978 Dorn Dozent, Northwestern University.
1977 Acta Metallurgica-Goldmedaille.
1974 Fellow, Amerikanische Akademie der Künste und Wissenschaften .
1973 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften .
1968 Institut für Metalle Dozent, AIME.
1966 SB-Meyer-Preis, American Ceramic Society.
1960–61 Guggenheim-Stipendium an der University of Cambridge, Goldsmith Laboratory.
1951 Allied Chemical and Dye Fellowship an der University of California, Berkeley.