Thomas Maurice Rice

För andra personer som heter Thomas Rice, se Thomas Rice (disambiguation) .

T. Maurice Rice
Född	( 1939-01-26 ) 26 januari 1939 Dundalk, Irland
Alma mater	University College Dublin , Irland Cambridge University , Storbritannien
Utmärkelser	Hewlett-Packard Europhysics Prize (1998) John Bardeen-priset (2000)
Vetenskaplig karriär
Fält	Teoretisk fysik för kondenserad materia
institutioner	Bell Laboratories (Murray Hill, New Jersey) ETH (Zürich, Schweiz)

Thomas Maurice Rice (född 26 januari 1939 i Dundalk , Irland ; professionellt känd som Maurice Rice ) är en irländsk (och naturaliserad amerikansk) teoretisk fysiker som specialiserat sig på fysik av kondenserad materia.

Liv

Rice är yngre bror till konstruktionsingenjören Peter Rice . Han växte upp i 52 Castle Road, Dundalk i County Louth med sina två syskon. Liksom sin bror studerade han på den lokala Christian Brothers-skolan. Därefter studerade han fysik som grundexamen vid University College Dublin och som doktorand hos Volker Heine vid University of Cambridge. 1964 flyttade han till USA och tillbringade två år som post-doc hos Walter Kohn vid University of California, San Diego . Sedan började han på den tekniska personalen vid Bell Labs 1966, där han stannade till 1981, då han började på Institutet för teoretisk fysik vid Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) i Zürich , Schweiz .

Rice och hans fru Helen flyttade med sin familj bestående av en son och två döttrar från New Jersey till Zürich. Rice gick i pension från undervisningen 2004 och är emeritusprofessor vid ETH.

Karriär

Rice tog examen vid en tidpunkt då området för kondenserad materiens fysik expanderade från studiet av bara enkla metaller och halvledare till att täcka ett brett spektrum av sammansatta material. Detta ledde till att han samarbetade med både teoretiker och experimentella kollegor för att tolka nya elektroniska egenskaper hos dessa material. Bell Labs på 1960- och 1970-talen var den idealiska miljön för sådana samarbeten. Rice bidrag täckte en rad ämnen och material, inklusive metallisolatorövergångar i övergångsmetalloxider, elektronhålsvätskor i optiskt pumpade halvledare och laddnings- och spinndensitetsvågor.

I början av 1980-talet flyttade Rice till ETH, några år innan Georg Bednorz och K. Alex Müller vid de närliggande IBM-laboratorierna gjorde sin upptäckt av högtemperatursupraledning i skiktade kupratföreningar. Rice bytte snabbt sin forskning till de utmaningar och pussel som dessa nya och exceptionella supraledare utgör. Cuprates blev snabbt ett stort ämne inom den kondenserade materiens fysik, eftersom ett stort utbud av spektakulära egenskaper förutom högtemperatursupraledning upptäcktes. Rice och hans medarbetare koncentrerade sig på att utveckla en konsekvent mikroskopisk tolkning av de olika nya experimentella resultaten. Den största utmaningen är den mikroskopiska beskrivningen av den mystiska pseudogap-fasen, som förekommer i en rad mellanliggande håldopning. Tillsammans med en rad duktiga doktorander och postdoktorer har han fokuserat på rollen som förstärkt Umklapp-spridning i ett nästan halvfullt band som nyckeln till de oväntade dragen. Kopraternas fysik , även efter tre decennier av forskning, är fortfarande mycket aktiv med många öppna och kontroversiella frågor.

Prestation på mekanismen för supraledning

[Problem] När det gäller supraledningsmekanismen föreslog RN Cooper, en av författarna till BCS-teorin [1] ett koncept av ett elektronpar (kallat Cooper-paret ) som bärare av supraledning 1956 [2]. Cooper-paret bildas genom fononförmedlad parning av två elektroner på utsidan av Fermihavet motsvarande Fermi-energin . Men han specificerade inte teoretiskt hur man exciterar de två elektronerna till utsidan av Fermihavet [2]. Detta ledde till frånvaron av Cooper-paret i BCS-teorin [3,4]. Faktum är att det var välkänt att BCS-teorin inte kan förklara Meissner-effekten [5] och kritiska temperaturer [3] för supraledning , såsom supraledning vid låg temperatur i metallelement och deras legeringar, högtemperatursupraledning i kuprater och järnbaserade material och superledningsförmåga nära rumstemperatur hos hydridmaterial. Dessutom har mekanismen för supraledning varit olöst under 110 år sedan upptäckten av supraledning av Kamerlingh Onnes 1911.

[Bidrag] När det gäller problemet om "exciteringen av två elektroner till utsidan av Fermihavet", upptäckte TM Rice och WF Brinkman teoretiskt en diskontinuitet, inversen av renormaliserad massa, m* , av bäraren ( d BR = _m / m*=1-(U/U _c ) ² ; m* har en divergens nära U/U _c = 1), vid Fermi-energin under tillstånd av en elektron per atom från den allmänna lösningen beräknad med Gutzwillers variationsmetod i en korrelerad metall med endast på plats elektron-elektron Coulomb interaktion U [6]. Diskontinuiteten minskar när U ökar, men blir inte absolut noll [6].

När det gäller BCS-mekanismen för supraledning indikerar den fysiska betydelsen av diskontinuiteten att antalet elektroner på utsidan av Fermi-energin ökar när U ökar, vilket tolkas som mekanismen för att excitera två elektroner utanför Fermi-ytan (havet) och därmed till bildandet av Cooper-par [3,4]. Det vill säga, nära den kritiska Coulomb-interaktionen _Uc är antalet Cooper-par maximalt. Därför förklaras det olösta problemet, närvaron av två elektroner på utsidan av Fermi-energin. Dessutom dök Cooper-par-konceptet av Cooper upp 1957, men Brinkman-Rices arbete tillkännagavs 1970; det fanns ett tidsintervall.

[Slutsats] Baserat på att kombinera BCS-teorin och Brinkman-Rice-arbetet kan mekanismen för supraledning förklaras naturligt [3,4]. Slutligen bidrog Rice och Brinkmans arbete [6], den teoretiska upptäckten av diskontinuiteten, på ett avgörande sätt till att avslöja mekanismen för supraledning genom att bilda Cooper-par .

Referenser

[1] J. Bardeen, LN Cooper och JR Schrieffer, "Theory of supraconductivity", Phys. Rev. 108, 1175 (1957) .

[2] RN Cooper, 'bundna elektronpar i en degenererad Fermi-gas', Phys. Rev. Lett. 104, 1190 (1956) .

[3] HT Kim, 'Rumstemperatur-supraledande Tc driven av elektronkorrelation', Sci. Rep. 11, 10329 (2021) .

[4] HT Kim, presentationen av Rices arbete, Sammanfattning: S57.00011 "Correcting the fatal flaw in BCS theory", i 2022 American Physical Society March Meeting . Detta spelades in, om du vill se det kan du begära den inspelade filen till APS.

[5] JE Hirsch, 'BCS teori om supraledning: det är dags att ifrågasätta dess giltighet', Phys. Scr. 80, 035702 (2009) .

[6] WF Brinkman och TM Rice, "Tillämpning av Gutzwillers variationsmetod på metallisolatorövergången", Phys. Rev. B 2, 4302 (1970) .

Utmärkelser och utmärkelser

• D.Sc (hc) National University of Ireland (1989)
• Hedersmedlem, Royal Irish Academy (1988)
• Medlem, National Academy of Sciences (1993)
• Fellow i The Royal Society (2002)
• EPS Europhysics Prize (1998)
• John Bardeen-priset för superledningsteori (2000)

Utvalda papper

Följande tidningar är Rice mest citerade:

• Brinkman, WF; Rice, TM (15 november 1970). "Tillämpning av Gutzwillers variationsmetod på metall-isolatorövergången". Fysisk granskning B . 2 (10): 4302–4304. Bibcode : 1970PhRvB...2.4302B . doi : 10.1103/PhysRevB.2.4302 .
• Brinkman, WF; Rice, TM (15 februari 1973). "Elektronhålsvätskor i halvledare". Fysisk granskning B . 7 (4): 1508–1523. Bibcode : 1973PhRvB...7.1508B . doi : 10.1103/PhysRevB.7.1508 .
•   Zhang, FC ; Rice, TM (1 mars 1988). "Effektiv Hamiltonian för de supraledande Cu-oxiderna" . Fysisk granskning B . 37 (7): 3759–3761. Bibcode : 1988PhRvB..37.3759Z . doi : 10.1103/PhysRevB.37.3759 . PMID 9944993 .
• Honerkamp, ​​C.; Salmhofer, M.; Furukawa, N.; Rice, TM (2 januari 2001). "Nedbrytning av Landau-Fermi-vätskan i två dimensioner på grund av umklappsspridning". Fysisk granskning B . 63 (3): 035109. arXiv : cond-mat/9912358 . Bibcode : 2001PhRvB..63c5109H . doi : 10.1103/PhysRevB.63.035109 .
•    Ris, TM; Yang, Kai-Yu; Zhang, FC (1 januari 2012). "En fenomenologisk teori om den anomala pseudogapfasen hos underdopade kuprater". Rapporter om framsteg i fysik . 75 (1): 016502. arXiv : 1109.0632 . Bibcode : 2012RPPh...75a6502R . doi : 10.1088/0034-4885/75/1/016502 . PMID 22790307 . S2CID 15563340 .