Сэр Невилл Фрэнсис Мотт изменил то, как мы взаимодействуем с технологиями, даже если вы никогда не слышали его имени. Родившись в Лидсе в 1905 году и выросший в Великобритании, Мотт был физиком, который видел потенциал там, где другие видели отходы, глядя на беспорядочный, нерегулярный мир материалов. В 1977 году он получил Нобелевскую премию по физике за эту работу. Он разделил эту честь с двумя американскими коллегами: П. У. Андерсоном и Дж. Х. Ван Флеком. Их исследования были сосредоточены на том, что для большинства людей является малоизвестным: некристаллических или аморфных полупроводниках.
Путь Мотта к этому открытию был долгим и академическим. Он учился в Кембриджском университете, получив степень бакалавра в 1927 году и степень магистра в 1930 году. К 1933 году он стал профессором теоретической физики в Бристольском университете. Там он углубился в физику твёрдого тела. Он изучал металлы. Он исследовал сплавы. Он даже анализировал, как свет воздействует на фотоплёнки на атомном уровне. В 1938 году он создал теоретическое описание этого самого взаимодействия. Это была точная работа. Она стала фундаментальной.
В 1954 году он перешёл в Кембриджский университет на должность профессора экспериментальной физики Кавендиша. Он оставался там до выхода на пенсию в 1971 году. Но настоящий прорыв произошёл позже. Он проистекал из его более ранних работ.
Наука о беспорядочных материалах
В 1960-х годах Мотт сместил свой фокус. Он изучал электрическую проводимость в различных металлах. Он начал задаваться вопросом об аморфных материалах. Это вещества с нерегулярной атомной структурой. Они лишены аккуратной, упорядоченной решётки, характерной для кристаллов. Стекло является наиболее распространённым примером. Большинство учёных игнорировали эти беспорядочные материалы. Они казались непредсказуемыми. Они казались бесполезными для точной электроники.
Мотт смотрел на них по-другому. Он разработал формулы, объясняющие, как эти аморфные вещества переходят между состояниями. В частности, он описал, как они переходят между состояниями, в которых они являются электрически проводящими (металлические состояния) и изолирующими (неметаллические состояния). Именно этот переход делает материал полупроводником. Это не фиксированное свойство. Это сдвиг. Переключатель.
«Мотт разработал формулы, описывающие переходы, которые могут совершать стекло и другие аморфные вещества между электрически проводящими и изолирующими состояниями».
Это открытие было сначала теоретическим. Но применение было немедленным и масштабным. Эти стеклянные вещества просты в производстве. Они дёшевы в изготовлении. Кристаллические полупроводники, напротив, дороги и сложны в создании.
От лабораторного стола до вашего кармана
Экономическое влияние теории Мотта невозможно переоценить. Поскольку аморфные полупроводники были дешевле, они заменили более дорогие кристаллические версии во многих электронных устройствах. Этот сдвиг значительно снизил стоимость производства.
Подумайте об устройствах, которые вы используете каждый день. Персональные компьютеры стали доступными. Карманные калькуляторы стали повсеместными. Копировальные аппараты вошли в каждый офис и дом. Эти инновации не были случайностью. Они были прямым результатом более дешёвых материалов, обеспеченных пониманием Моттом электрической проводимости в неупорядоченных материалах.
Мотт был рыцарем в 1962 году, что признало его более ранние вклады. Но Нобелевская премия 1977 года закрепила его наследие в
