John W. Cahn

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John W. Cahn, 2009

John Werner Cahn (* 9. Januar 1928 in Köln als Hans Werner Cahn; † 14. März 2016 in Seattle, Washington<ref name=ST>John W. Cahn: Foremost metallurgist fled Nazi Germany. Website der Seattle Times. Abgerufen am 21. Januar 2021.</ref><ref name="WP">John W. Cahn, who fled Nazi Germany and became a foremost materials scientist, dies at 88. Website der Washington Post. Abgerufen am 21. Januar 2021.</ref>) war ein deutschamerikanischer Physikochemiker und Materialwissenschaftler, der sich insbesondere mit Thermodynamik in den Materialwissenschaften beschäftigte.

Leben

John Werner Cahn entstammt einer deutsch-jüdischen Familie aus Köln. Sein Vater Felix Cahn war ein angesehener Rechtsanwalt und Gegner des Nationalsozialismus, seine Mutter Lucie P. Cahn (geborene Schwarz) medizinische Röntgenassistentin. Seine jüngere Schwester Anne wurde am 1. April 1930 geboren. 1933 floh Cahn mit seiner Familie vor den Nationalsozialisten zunächst in die Niederlande, wo er in Amsterdam zur Schule ging, und Ende der 1930er Jahre weiter in die USA. Dort besuchte Cahn von 1941 bis 1945 die Brooklyn Technical High School. Zahlreiche in Europa verbliebene Angehörige Cahns wurden im Holocaust ermordet. Nachdem Cahn 1945 die Staatsbürgerschaft der USA erlangt hatte, diente er von 1946 bis 1947 als Soldat in der United States Army.<ref name="SW">W. Craig Carter, William C. Johnson (Hrsg.): The Selected Works of John W. Cahn. John Wiley & Sons Inc, Hoboken 2013, ISBN 978-0-87339-416-1 (Druckversion), ISBN 978-1-118-78829-5 (Online-Version), doi:10.1002/9781118788295, S. XV. </ref>

Cahn studierte Chemie an der University of Michigan, wo er 1949 einen Bachelor-Abschluss erwarb. 1953 wurde er an der University of California, Berkeley, bei Richard E. Powell in Physikalischer Chemie promoviert. Der Titel seiner Dissertation lautete "The oxidation of isotopically labeled hydrazin".<ref>Informationen zu und akademischer Stammbaum von John W. Cahn bei academictree.orgVorlage:Abrufdatum</ref> Nach einer Tätigkeit an der University of Chicago von 1952 bis 1954 wechselte er zu General Electric an das Metallurgy and Ceramics Department Research Laboratory in Schenectady, wo er mit David Turnbull zusammenarbeitete. Von 1964 bis 1978 war er Professor für Materialwissenschaften (damals Metallurgie) am Massachusetts Institute of Technology. Ab 1977 war Cahn am National Institute of Standards and Technology (NIST) tätig, wo er seit 1984 die Position eines Senior NIST Fellow im Material Science and Engineering Lab bekleidete.<ref>Biography of John Werner Cahn. Website des DNIST/MML Center for Theoretical and Computational Materials Science. Abgerufen am 21. Januar 2021.</ref> Seit 1984 war er Affiliate Professor an der University of Washington.<ref name=UW>Materials scientist John Cahn awarded international Kyoto Prize. Website des University of Washington. Abgerufen am 21. Januar 2021.</ref> Er war seit 1950 mit Anne Hessing verheiratet und hat drei Kinder. Zuletzt lebte er in Seattle.<ref name=ST></ref><ref name=WP/>

Werk

Cahn prägte den Grenzbereich zwischen physikalischer Chemie und Materialwissenschaften durch zahlreiche grundlegende Arbeiten, die die thermodynamische Beschreibung physikalisch-chemischer Phänomene zum Gegenstand hatten.<ref name="SW"/> Zusammen mit John E. Hilliard entwickelte Cahn die Cahn–Hilliard-Gleichung zur Beschreibung spontaner Entmischungsprozesse<ref>W. C. Carter: Cahn-Hilliard Equation. Website des NIST. Abgerufen am 21. Januar 2021.</ref><ref>J. E. Hilliard, J. W. Cahn: Free energy of a non uniform system I. Interfacial Free Energy. In: Journal of Chemical Physics. Band 28, Nr. 2, 1958, S. 258–267, doi:10.1063/1.1744102.</ref> und in der Folge die Theorie der spinodalen Entmischung.<ref>J. W. Cahn: On spinodal decomposition. In: Acta Metallurgica. Band 9, Nr. 9, 1961, S. 795–801, doi:10.1016/0001-6160(61)90182-1.</ref><ref>J. W. Cahn: Phase Separation by Spinodal Decomposition in Isotropic Systems. In: Journal of Chemical Physics. Band 42, Nr. 1, 1965, S. 93–99, doi:10.1063/1.1695731.</ref> Ein wichtiges Arbeitsgebiet Cahns war die Dynamik von Grenzflächen und Korngrenzen kristalliner Materialien. So untersuchte er die Auswirkung von Verunreinigungen auf die Mobilität von Korngrenzen.<ref>J. W. Cahn: The impurity-drag effect in grain boundary motion. In: Acta Metallurgica. Band 10, Nr. 9, 1962, S. 789–798, doi:10.1016/0001-6160(62)90092-5.</ref> Mit seinem Doktoranden Sam Allen entwickelte Cahn eine Theorie zur Beschreibung des Verhaltens von Antiphasengrenzen.<ref>S. M. Allen, J. W. Cahn: A microscopic theory for antiphase boundary motion and its application to antiphase domain coarsening. In: Acta Metallurgica. Band 27, Nr. 6, 1979, S. 1085–1095, doi:10.1016/0001-6160(79)90196-2.</ref> Nach ihnen ist die Allen-Cahn-Gleichung benannt. In Zusammenarbeit mit Jean Taylor entwickelte Cahn eine vereinheitlichte Beschreibung der Bewegung von Korngrenzen.<ref>J. W. Cahn, J. E. Taylor: A unified approach to motion of grain boundaries, relative tangential translation along grain boundaries, and grain rotation. In: Acta Materialia. Band 52, Nr. 16, 2004, S. 4887–4898, doi:10.1016/j.actamat.2004.02.048.</ref> Ebenso beschäftigte sich Cahn mit der Nukleationskinetik neuer Phasen an kristallinen Korngrenzen.<ref>J. W. Cahn: The kinetics of grain boundary nucleated reactions. In: Acta Metallurgica. Band 4, Nr. 5, 1956, S. 449–459, doi:10.1016/0001-6160(56)90041-4.</ref> Mit David W. Hoffman entwickelte er 1972 eine Vektor-Thermodynamik für anisotrope Grenzflächen.<ref>D. W. Hoffman, J. W. Cahn: A vector thermodynamics for anisotropic surfaces: I. Fundamentals and application to plane surface junctions. In: Surface Science. Band 31, 1972, S. 368–388, doi:10.1016/0039-6028(72)90268-3.</ref> Mit seinem Doktoranden Francis Larché entwickelte er eine lineare Theorie des thermodynamischen Gleichgewichts von Festkörpern unter Spannung.<ref>F. Larché, J. W. Cahn: A Linear Theory of Thermochemical Equilibrium of Solids Under Stress. In: Acta Metallurica. Band 21, Nr. 8, 1973, S. 1051–1063, doi:10.1016/0001-6160(73)90021-7.</ref> 1977 veröffentlichte Cahn eine grundlegende Arbeit zum Benetzungsverhalten zweiphasiger flüssiger Systeme in der Nähe von deren kritischem Punkt, der zufolge eine der beiden kritischen Phasen eine dritte nichtkritische Phase in der Nähe des kritischen Punktes vollständig benetzt.<ref>J. W. Cahn: Critical Point Wetting. In: Journal of Chemical Physics. Band 66, Nr. 8, 1977, S. 3667–3672, doi:10.1063/1.434402.</ref> Darauf aufbauende Arbeiten hatten die gezielte Manipulation des Benetzungsverhaltens von Zweiphasensystemen in der Nähe des kritischen Punktes zum Gegenstand.<ref> M. R. Moldover, J. W. Cahn: An Interface Phase Transition: Complete to Partial Wetting. In: Science. Band 207, Nr. 4435, 1980, S. 1073–1075, doi:10.1126/science.207.4435.1073.</ref> Anfang der 1980er Jahre leistete Cahn in Zusammenarbeit mit dem späteren Nobelpreisträger Dan Shechtman wichtige Beiträge zur Theorie der Quasikristalle.<ref>D. Shechtman, I. Blech, D. Gratias, J. W. Cahn: A Metallic Phase with Long-Ranged Orientational Order and No Translational Symmetry. In: Physical Review Letters. Band 53, Nr. 20, 1984, S. 1951–1953, doi:10.1103/PhysRevLett.53.1951.</ref> 2002 fand er mit Leonid Bendersky Hinweise für die Bildung einer festen amorphen Phase aus einer Aluminium-Eisen-Silizium-Schmelze mittels eines Phasenüberganges erster Ordnung, wobei die amorphe Phase durch einen Nukleationsmechanismus entsteht.<ref>J. W. Cahn, L. A. Bendersky: Formation of Glass by first order transition. Website der Materials Science and Engineering Division des National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 21. Januar 2021.</ref><ref>G. G. Long, K. W. Chapman, P. J. Chupas, L. A. Bendersky, L. E. Levine, F. Mompiou, J. K. Stalick, J. W. Cahn: Highly Ordered Noncrystalline Metallic Phase. In: Physical Review Letters. Band 111, Nr. 1, 2013, Artikelnr. 015502, doi:10.1103/PhysRevLett.111.015502.</ref>

Ehrungen und Mitgliedschaften

Cahn war Mitglied der National Academy of Sciences, des American Institute of Metallurgical Engineers, der American Academy of Arts and Sciences und der National Academy of Engineering. 1960/61 war er Guggenheim Fellow und Gastwissenschaftler an der Universität Cambridge. Er erhielt die Ehrendoktorwürde der Northwestern University und der Université d’Evry. Darüber hinaus empfing Cahn unter anderem folgende Auszeichnungen:

• 1977: Acta Materialia Gold Medal<ref>Acta Materialia Gold Medal. Website von Acta Materialia. Abgerufen am 22. Januar 2021.</ref>
• 1981: Dickson Prize in Science der Carnegie Mellon University
• 1985: Von Hippel Award der Material Research Society
• 1986: Stratton Award des National Bureau of Standards
• 1989: Albert Sauveur Achievement Award
• 1991: Michaelson-Morley Award der Case Western Reserve University
• 1994: Goldmedaille des Japan Institute of Metals
• 1995: Harvey-Preis
• 1998: National Medal of Science
• 1999: die Bakhuys-Roozeboom Medaille der Königlich-Niederländischen Akademie der Wissenschaften
• 2002: Bower Award and Prize for Achievement in Science des Franklin Institutes
• 2001: Heyn-Denkmünze<ref>Heyn-Denkmünze (Memento vom 6. September 2019 im Internet Archive). Website der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde. Abgerufen am 22. Januar 2021.</ref>.
• 2011: Kyoto-Preis in der Kategorie Hochtechnologie<ref name=UW/>

Schriften

• W. Craig Carter, William C. Johnson (Hrsg.): The Selected Works of John W. Cahn. John Wiley & Sons Inc, Hoboken 2013, ISBN 978-0-87339-416-1 (Druckversion), ISBN 978-1-118-78829-5 (Online-Version), doi:10.1002/9781118788295.
• J. W. Cahn: 1993 Hume Rothery Award Lecture: Adapting thermodynamics to materials science problems. In: Journal of Phase Equilibria, Band 15, Nr. 4, 1994, S. 373–379, doi:10.1007/BF02647556.

Siehe auch

• Allen-Cahn-Gleichung

Weblinks

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Commons: John W. Cahn – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Seite beim NIST zu Cahn

Einzelnachweise

<references />