Слейтер, Джон Кларк

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Джон Кларк Слейтер
John Clarke Slater
Дата рождения:

22 декабря 1900(1900-12-22)

Место рождения:

Оук-Парк (штат Иллинойс)

Дата смерти:

25 июля 1976(1976-07-25) (75 лет)

Место смерти:

штат Флорида

Страна:

США

Научная сфера:

физика
теоретическая химия

Место работы:

Кембриджский университет
Университет Копенгагена
Стэнфордский университет
Чикагский университет
Гарвардский университет
Массачусетский технологический институт
Флоридский университет

Альма-матер:

Гарвардский университет Университет Рочестера

Научный руководитель:

Перси Уильямс Бриджмен

Известные ученики:

Натан Розен
Уильям Брэдфорд Шокли

Известен как:

автор детерминанта Слейтера и орбиталей Слейтеровского типа

Награды и премии:

Гиббсовская лекция (1945)
Премия памяти Рихтмайера (1951)
Национальная научная медаль США (1970)

Джон Кларк Слэ́тер (Слейтер; англ. John Clarke Slater; 22 декабря 190025 июля 1976) — американский физик и химик-теоретик.

Биография[править | править вики-текст]

Джон Слейтер учился в Университете Рочестера, где получил степень бакалавра в 1920 г. В 1923 получил степень доктора философии по физике в Гарвардском университете. Затем он некоторое время проучился в Кембриджском университете и снова вернулся в Гарвард. В 1924 он вместе с Нильсом Бором и Хендриком Крамерсом разработал теорию БКС (Бора-Крамерса-Слейтера), которая подтолкнула Вернера Гейзенберга к созданию квантовой механики. В период с 1930 по 1966 работал профессором физики в Массачусетском технологическом институте, был назначен главой факультета, делал попытки превратить институт в полноценный научно-исследовательский университет. Позже он перешёл во Флоридский университет, где работал с 1966 по 1976 как профессор физики и химии.

Вклад в науку[править | править вики-текст]

В 1929 Слейтер предложил удобный способ выражать антисимметричные волновые функции для фермионов в виде детерминанта. Это выражение сейчас известно как детерминант Слейтера. В 1930 Слейтер ввел экспоненциальные функции для описания атомных орбиталей. Эти функции в дальнейшем стали использоваться как орбитали слэтеровского типа (STO, Slater-type orbitals). Он полагал что значение экспоненты в этих функциях отражает заряд ядра, частично экранированный электронами, и сформулировал соответствующие правила для этих значений.

В своё время Слейтер отговорил Ричарда Фейнмана от завершения Массачусетского института, полагая что ему следует отправиться в другое место «для собственного блага»[1]. Несмотря на то что Фейнман показывал себя одарённым учёным, ему приходилось бороться с институционным антисемитизмом; благодаря же рекомендации Слейтера он был принят в Принстонский университет[2].

Один из его учеников, Уильям Шокли, за свои работы в области физики твёрдого состояния получил Нобелевскую премию по физике.

Записи Слейтера были завещаны Американскому философскому обществу его вдовой Розой Слейтер.

Орбитали Слэтера-Зенера[править | править вики-текст]

Стоит представить, что аналитический вид АО многоэлектронных атомов должен быть близок к виду АО атома Гидрогена. Были предложены разные варианты приближенного описания хартри-фокивских АО. Одними из наиболее известных и использованных есть АО Слэтера-Зенера:

\chi_{nlm}=N_n^{r*-1}exp(-\xi\cdot r)\cdot Y_{lm}(\theta, \varphi), N_n=(2\xi)^{n+1/2}\cdot[(2n)!]^{-1/2} - нормированный множитель; \xi=\frac{Z-S}{n^*} - орбитальная экспонента, Z - заряд ядра, S - константа экранирования, n^* - эффективное главное квантовое число. Угловая часть Y_{lm} имеет такое содержание, как и в атоме Гидрогена. Угловая часть Y_{lm} имеет такое содержание, как и в атоме Гидрогена. Из приведенных выражений видим, что для описания АО многоэлектронного атома необходимо знание двух эмпирических параметров: константы экранирования и эффективного главного квантового числа. Величина n^* рассчитывается с помощью главного квантового числа по такому правилу:

n  \qquad  1\quad 2\quad 3\quad 4\quad 5\quad 6

n^* \qquad 1 \quad 2 \quad 3 \quad 3,7 \quad 4 \quad 4,2

Для определения S необходимо все орбитали атома, который рассматривается, разбить на группы, s и р -орбитали одного периода составляют одну группу: (1s); (2s2p); (3s3p); (3d); (4s4p); (4d); (4f); (5s5p)...

Константу экранирования для данной орбитали рассчитывают по сумме экранирующих вкладов каждого электрона в атоме. Величины вкладов находят по таким правилам:

1) Для каких-нибудь электронов, которые находятся на внешних орбиталях по отношению к рассмотренному, вклад S равен нулю;

2) Для каждого электрона этой же группы (кроме того, который рассматривается) вклад равен 0,35, кроме электронов 1s группы, для которых вклад равен 0,30;

3) Для s, p-электронов вклад всех электронов с (n-1) оболочки равен 0,85, с (n-2) оболочки и дальше - 1,0;

4) Для d- и f-электронов вклад всех электронов внутренних групп (в том числе s- и р-электронов этой же оболочки) в S равен 1,0.

Книги, переведённые на русский язык[править | править вики-текст]

  • Дж. Слэтер. Электронная структура молекул. — М.: Мир, 1965. — 587 с.
  • Дж. Слэтер. Диэлектрики, полупроводники, металлы. — М.: Мир, 1969. — 647 с.
  • Дж. Слэтер. Методы самосогласованного поля для молекул и твёрдых тел. — М.: Мир, 1978. — 664 с.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Feynman Richard P. Surely You're Joking, Mr. Feynman: Adventures of a Curious Character. — New York: Bantam Books, 1985. — P. 47. — ISBN 0-553-25649-1.
  2. Gleick James. Genius: The Life and Science of Richard Feynman. — New York: Vintage, 1992. — P. 83–85. — ISBN 0-679-74704-4.

Литература[править | править вики-текст]

  • Храмов Ю. А. Слэтер Джон Кларк (Slater John Clarke) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Наука, 1983. — С. 248. — 400 с. — 200 000 экз. (в пер.)