Reptasyon nedir? 1991 Nobel Fizik Odülü Fransız fizikçisi Pierre Gilles de Gennes

0
73

Pierre Gilles de Gennes

1991 Nobel Fizik Odülü Fransız fizikçisi Pierre Gilles de Gennes’e verildi. Gennes’in çalışmaları şöyle özellenebilir: 1954’te yarı iletkenlerle ilgili bazı deneysel çalışmalar yaptıktan sınıra teoriye yönelmiş ve Saclay’de manyetik alanları in­celemeye başlamıştı. Tezinin konusu. “Curie sıcaklığı civa­rında demirin yavaş nötronla­rın difüzyonuna neden oluşu” idi. Bu tez, onun hayatı buyunca araştırdığı iki ana temayı birden içeriyordu: Yoğun cisim­lerin incelenmesinde nötronla­rın kullanılışı ve kritik fenomenler (maddenin hal değiştermesi). Aynı dönemde manyetik ve manyetik olmayan mad­deler arasındaki alaşımlar problemi, onu “perkolasyon” kavramına götürdü; bu kavram az önce Hammersley tarafından ileri sürülmüştü. Gennes ala­şımlar üzerindeki çalışmaları sı­rasında şunu buldu: Düzensiz bir sistemde, karakteristik uzunluk ölçekleri beliriyordu ve bu uzunluklar, atomlararası uzaklıklara kıyasla daha büyüktü.

Gennes, 1961-1971 arasında Orsay’de CNRS (Ulusal Bi­limsel Araştırma Merkezi) labratuvarlarında süperiletkenlik ve sıvı kristaller üzerinde çalış­tı. Bu çalışmalarda karakteris­tik bir uzunluk ölçeği (koherans uzunluğu) büyük rol oynuyordu. Atomlararası uzaklıklarla kıyaslandığında çok büyük olan bu uzaklık, süperiletkenlerin özellikleriyle yakından ilgilidir. Bu ölçeğe ince tabakalar kullanılarak kolayca erişil­mektedir. Gennes’ün üzerinde çalıştığı konu, normal bir me­talin yakınlığının ve manyetik alanların süperiletkenlik üze­rindeki etkileriydi.

1967’den başlayarak P.G de Gennes, iki tamamen farklı maddeyle ilgilenmeye başladı: Polimerler ve sıvı kristaller Orsay’de “Orsay sıvı kristaller çalışma gnıbu”nu kurdu.

Deneyler gösterdi ki, nematik sıvı kristallerdeki mole­küllerin diziliş dalgalanmaları, sürtünme katsayısını ve ge­rilme direncini ölçmeye imkân sağlamaktadır. Bir manyetik alanın etkisine maruz bırakılmış nematik sıvı kristaller üze­rindeki çalışmalar sırasında, mikron düzeyinde bir manyetik korelasyon uzunluğu belirdi. Optik yolla kolayca ölçüle­bilen bu uzunluk sayesinde, nematik sıvı kristal-katı cisim ara yüzeyindeki bazı özellikler ölçülebilmektedir. Bu ara yü­zeyler süperiletken-normal metal ara yüzeyine benzemek­ledir. Gennes nematik sıvı kristallerin optik cihazlarda (ör­neğin yassı ekranlarda) kullanılması için hayati olan bazı deneyleri (elektrik alanın ve hidrodinamik kararsızlıkların sıvı kristallere etkisi) gerçekleştirdi.

Gennes1971’de Fransa Kolejine (bir bilim üst kurulu­şu) kabul edildikten sonra. Orsay’da 1967’den beri çalıştığı polimer çalışmalarına geri döndü. Çalışmaları Saclay’deki G. Fannick grubunun “nötron difüzyonıı duyarlı metotları” ve Strasbourg’daki Moleküler Araştırıma Merkezi’nden ll.Benoit’nın metotlarıyla yakından eşgüdümlenmişti. Bu çalış­malar daha sonra bütün Fransa’ya yayıldı.

Yoğun bir polimer çözeltisindeki korelasyonlar (karşılıklı bağıntı) uzun menzilli (100 angström) olduğundan, incelemeleri nötron difüzyonuyla yapılmaktadır. İkinci de rereceden faz değişimi civarında bulunan büyük koherans uzunluklarını hatırlatan bu uzunluk ölçeği genel yasalara götürür; bu yasalar monomerlerin kimyasal yapısından bağımsızdır. 1972’de Gennes, çözelti halindeki polimer zincirle­riyle manyetik sistem arasındaki bağı açıklayan ünlü teore­mini ortaya altı; bu teorem K. Wilson’a Nolrel ödülü kazandıran “tekrar normalleşme grupları” metodunun polimerlere uygulanmasını sağlıyordu. Bu konular bu tarihten itibaren fiziğin öncü alanlarından birini oluşturdu.

Aynı dönemde Gennes yoğun polimer çözeltilerindeki polimer zincirlerinin “sürünmesi” (reptasyon) kavramını ge­tirdi. Buna göre bir polimer zinciri görünürdeki (zahirî) bir tüp içinde yer değiştirerek diğer zincirlerle etkileşir. Sürünme kavramı, erimiş polimerlerin teolojisi (cismin biçim bozukluğu ve sıvı halindeki özellikleriyle ilgilenen bilim dalı) için anahtar bir kavram oldu ve plastiklerin elde edilişine, tekstil liflerinin çekilişine ve polimerin polimere lehimlenme­sine uygulandı.

Gennes’in polimer çözeltilerinin «milimi üzerindeki ça­lışmaları, kolloid çözeltilerin stabilizasyonu (kararlılığı) yön­temlerini geliştirdi ve bu yöntemler boyacılıkta kullanılma­ya başlandı. Bu arada endüstride liflerin ıslanması ve kuru­tulması problemi de yeni araştırma konuları arasına girdi. P.G. de Gennes’in çalışma arkadaşları arasında Philif Pincus ve Guy Deutscher sayılabilir; aslında çalışma arka­daşları burada sayılamayacak kadar çoktu.

avatar
  Subscribe  
Bildir