Walter Kohn war ein in Österreich geborener amerikanischer theoretischer Physiker und theoretischer Chemiker, der 1998 den Nobelpreis für Chemie für seine Entwicklung der Dichtefunktionaltheorie erhielt. Er teilte den Preis mit John Pople, der unabhängig Computerarbeiten in der Quantenmechanik durchführte. Kohns Dichtefunktionaltheorie half dabei, quantenmechanische Effekte in die elektronische Dichte einzubeziehen. Darüber hinaus war es seiner Theorie zu verdanken, dass der uralte Glaube, die Bewegung jedes Elektrons zu berücksichtigen, vereitelt wurde. Stattdessen zeigte er, dass man die durchschnittliche Elektronendichte im Raum betrachten kann. Dies gab der wissenschaftlichen Welt ein besseres Verständnis und neue Erkenntnisse für Berechnungen mit chemischen Strukturen und Reaktionen. Es vereinfachte auch die Berechnung, die erforderlich ist, um die Elektronenbindung zwischen Atomen innerhalb von Molekülen zu verstehen. Zu seinen Lebzeiten wurde Kohn mit zahlreichen Preisen und Auszeichnungen für seinen bemerkenswerten Beitrag zur Wissenschaft beglückwünscht. Er war Mitglied zahlreicher renommierter wissenschaftlicher Institutionen und Gemeinschaften.
Kindheit & frühes Leben
Walter Kohn wurde am 9. März 1923 in Wien als Sohn von Salomon und Gittel Kohn geboren. Seine früheste Erinnerung an seine Kindheit war die, vom österreichischen NS-Regime unterworfen zu werden.
Kohn erhielt seine frühe Ausbildung an einer öffentlichen Grundschule. Später schrieb er sich am Akademischen Gymnasium ein, wo er sich für Latein und Griechisch interessierte.
Als Hitlers Deutschland 1938 Österreich annektierte, waren die Kohns finanziell und sozial angeschlagen. Ihr Familienunternehmen wurde beschlagnahmt und sie wurden ihrer Freiheit beraubt. Der junge Kohn wurde von seiner Schule ausgeschlossen. Anschließend trat er in eine jüdische Schule ein, wo er sein Interesse an Mathematik und Naturwissenschaften entwickelte.
Während des Zweiten Weltkriegs wurde Kohn im Rahmen der berühmten Kindertransport-Rettungsaktion nach England transportiert, da seine Eltern Österreich nicht verlassen konnten. Er wurde zuerst nach England gebracht, wo er bei den Hauffs blieb, die Geschäftsbeziehungen mit Senior Kohn hatten. Da er jedoch die deutsche Staatsangehörigkeit besaß, wurde er von den Briten nach Kanada geschickt. In Kanada diente Dr. Bruno Mendel als sein Vormund.
Er ließ sich schließlich im Lager in Trois-Rivieres nieder, das für deutsche Internierte und Flüchtlinge in Kanada bestimmt war. Kohn hat sein Abitur in den Bildungseinrichtungen des Lagers abgeschlossen. Akademisch begabt bestand er die Junior-Immatrikulationsprüfung der McGill University und die Prüfungen in Mathematik, Physik und Chemie auf der Senior-Immatrikulationsstufe.
Kohn wurde erfolgreich an der University of Toronto zugelassen. Da er das Chemiegebäude nicht betreten durfte, entschied er sich stattdessen für Physik und Mathematik. 1945 schloss er sein Studium mit einem BA in angewandter Mathematik ab und ein Jahr später erhielt er einen MA in diesem Fach.
Kohn erhielt ein Lehmann-Stipendium und trat in die renommierte Harvard University ein. Unter der Anleitung von Julian Schwinger arbeitete er an Green's Funktionsvariationsmethode des Drei-Körper-Streuproblems als Thema für seine Dissertation.1948 gelang es Kohn, eine elementare Formulierung für das Variationsprinzip der Streuung zu entdecken. Im selben Jahr promovierte er in Physik.
Werdegang
Nach Abschluss seiner Promotion blieb Kohn in Harvard und diente als Forscher und Lehrer. Zwei Jahre lang teilte er sich ein Büro mit Sidney Borowitz und unterstützte Schwinger bei seiner Arbeit zur Quantenelektrodynamik und der aufkommenden Feldtheorie starker Wechselwirkungen zwischen Nukleonen und Mesonen.
Während seiner Zeit in Harvard geriet er auch unter den Einfluss von Van Vleck und dem Subgenre Festkörperphysik. Kohn leitete sogar vorübergehend Vlecks Position als Festkörperphysiklehrer während seiner Abwesenheit. Der Job gab ihm die Möglichkeit, sein Wissen in einem neuen Bereich der Physik zu erweitern, der ihm relativ wenig bekannt war.
1950 erhielt er ein Stipendium beim Nationalen Forschungsrat in Kopenhagen. Gleichzeitig bekam er auch eine Stelle am Carnegie Institute of Technology. Er beantragte eine Beurlaubung und erfüllte sein Stipendium in Kopenhagen. In Kopenhagen wandte er sich der Festkörperphysik zu. Er diente als Ersatzlehrer für das Fach und forschte zusammen mit Res Jost zu diesem Thema.
1952 wechselte er zum Carnegie Institute of Technology. In Carnegie beschäftigte er sich hauptsächlich mit mehrfach streuenden Bandstrukturen, die heute als KKR-Methode bekannt sind. Weitere von ihm geleistete Arbeiten sind das Bild der metallischen Fermi-Oberfläche im Phononenspektrum, die exponentielle Lokalisierung von Wannier-Funktionen und die Art des Isolationszustands.
1953 erhielt er mit Unterstützung von Van Vleck einen Sommerjob bei Bell Labs als Assistent von W. Shockley. Sein Projekt befasste sich mit Strahlenschäden von Si und Ge durch energetische Elektronen, die für die Verwendung der damals neu entwickelten Halbleiterbauelemente für Anwendungen im Weltraum von entscheidender Bedeutung sind. Die Bell Labs, das führende Forschungszentrum auf dem Gebiet der Festkörperphysik, wurden zum Sommerhaus von Kohn, in das er bis 1966 jedes Jahr zurückkehrte.
Kohns Zusammenarbeit mit Bell Labs brachte ihn in die Halbleiterphysik ein. Seine Zusammenarbeit mit Luttinger brachte fruchtbare Ergebnisse, als die beiden mehrere unbekannte Konzepte in der Halbleiterphysik entwickelten, darunter die Entwicklung eines effektiven Hamilton-Operators in Gegenwart von Magnetfeldern, die Entwicklung der ersten nichtheuristischen Ableitung der Boltzman-Transportgleichung für quantenmechanische Teilchen und Entwicklung des Luttinger-Kohn-Modells der Halbleiterbandstruktur.
1960 nahm Kohn eine akademische Position als Lehrstuhl für Physik an der damals neu gegründeten University of California in San Diego an. 1963 verbrachte er ein Sabbatjahr an der Ecole Normale Superieure in Paris, als er seine Arbeit zur Entwicklung der Dichtefunktionaltheorie begann.
Kohns Suche nach der Frage, ob eine Legierung vollständig oder nur teilweise durch ihre elektronische Dichteverteilung charakterisiert ist, führte zu seiner Entdeckung, dass für ein einzelnes Teilchen eine explizite elementare Beziehung zwischen dem Potential und der Dichte des Grundzustands besteht. Er erkannte, dass zwei unterschiedliche Potentiale mit zugehörigen unterschiedlichen Grundzuständen zu derselben Dichteverteilung führen könnten.
Er legte den Grundstein für eine Theorie, die besagte, dass es nicht notwendig sei, die Bewegung jedes Elektrons zu berücksichtigen. Stattdessen könnte man die durchschnittliche Elektronendichte im Raum betrachten. Sein Befund eröffnete neue Möglichkeiten für Berechnungen mit chemischen Strukturen und Reaktionen.
Zusammen mit seinem Mitarbeiter Pierre Hohenberg entwickelte Kohn das Variationsprinzip Hohenberg Kohn (HK), das die Details seiner Ergebnisse enthielt. Das Duo veröffentlichte den Bericht mit verschiedenen Annäherungen. Das Hohenberg-Kohn-Theorem wurde in Zusammenarbeit mit Lu Jeu Sham weiterentwickelt. Kohn und Sham entwickelten die Kohn-Sham-Gleichungen, die zum Standardarbeitspferd der modernen Materialwissenschaften geworden sind und sogar in Quantentheorien von Plasmen verwendet werden
Kohns Aufenthalt an der University of California in San Diego dauerte bis 1979. Anschließend übernahm er die Position des Gründungsdirektors am Institut für Theoretische Physik der neuen National Science Foundation in Santa Barbara. Darin arbeitete er weiterhin mit Postdoktoranden an der DFT.
1984 übernahm Kohn die Position eines Professors am Fachbereich Physik an der University of California in Santa Barbara. Dort arbeitete er bis zum Ende seines Lebens weiter.
Hauptarbeiten
Kohns bedeutendster Beitrag kam mit seiner Entwicklung der Dichtefunktionaltheorie. Während seiner gesamten Karriere nutzte er die Quantenmechanik, um die Elektrobindung zwischen Atomen zu verstehen und Moleküle zu bilden. 1964 legte er den Grundstein für eine Theorie, nach der es nicht notwendig war, die Bewegung jedes Elektrons zu berücksichtigen. Stattdessen könnte man die durchschnittliche Elektronendichte im Raum betrachten. Dies gab der wissenschaftlichen Welt ein besseres Verständnis und neue Erkenntnisse für Berechnungen mit chemischen Strukturen und Reaktionen. Es vereinfachte auch die Berechnung, die erforderlich ist, um die Elektronenbindung zwischen Atomen innerhalb von Molekülen zu verstehen.
Auszeichnungen & Erfolge
Für seinen Beitrag auf dem Gebiet der Halbleiterphysik wurde er von der American Physical Society mit dem Oliver E. Buckley-Preis und dem Davison Germer-Preis ausgezeichnet. Er erhielt auch die Feenburg-Medaille.
1988 erhielt er die National Medal of Science.
1998 wurde Kohn für seine Entwicklung der Dichtefunktionaltheorie der renommierte Nobelpreis für Chemie verliehen. Er teilte den Preis mit John Pople.
Österreich ehrte ihn mit dem Österreichischen Preis für Wissenschaft und Kunst und der Großen Ehrendekoration in Silber mit dem Stern für Verdienste um die Republik Österreich.
Er erhielt eine Ehrendoktorwürde von der University of Oxford und der Harvard University.
Er wurde zum ausländischen Mitglied der Royal Society gewählt. Darüber hinaus wurde er Mitglied der American Academy of Arts and Sciences, der National Academy of Sciences und der International Academy of Quantum Molecular Science. Er wurde Ehrenmitglied der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.
Persönliches Leben & Vermächtnis
Kohn war in seinem Leben zweimal verheiratet. Seine erste Ehe war mit Lois Adams und später heiratete er Mara Schiff.
Er starb am 19. April 2016 im Alter von 93 Jahren an Kieferkrebs.
Kurzinformation
Geburtstag 9. März 1923
Staatsangehörigkeit Österreicher
Gestorben im Alter von 93 Jahren
Sonnenzeichen: Fische
Geboren in: Wien, Österreich
Berühmt als Physiker und Chemiker
Familie: Ehepartner / Ex-: Lois Kohn (m. 1948), Mara Schiff (m. 1955) Kinder: Ingrid Kohn, Marilyn Kohn, Martin Steven Kohn, Minna Kohn, Ros Dimenstein, Sharon Ruth Kohn, Thomas David Kohn Gestorben am: 19. April 2016 Stadt: Wien, Österreich Weitere Fakten: 1998 - Nobelpreis für Chemie 1963 - Guggenheim-Stipendium für Naturwissenschaften USA und Kanada 2008 - Ehrung für Verdienste um die Republik Österreich 1999 - Österreichische Auszeichnung für Wissenschaft und Kunst 1961 - Oliver E. Buckley-Preis für kondensierte Materie - Festkörperphysik 1977 - Davisson-Germer-Preis für Atom- oder Oberflächenphysik 1988 - Nationale Medaille für Physik
