डॅनिएल सी. त्सुइ (Daniel C. Tsui)

डॅनिएल सी. त्सुइ : ( २८ फेब्रुवारी १९३९ )

चीनच्या हेनान प्रांतात एका शेतकरी कुटुंबात डॅनिएल यांचा जन्म झाला. हाँगकाँग येथील प्युइ चींग माध्यमिक विद्यालयात त्यांनी शालेय शिक्षण घेतले. शालेय शिक्षण झाल्यावर १९५७ साली त्यांनी नॅशनल तैवान विद्यापीठात वैद्यकीय शिक्षणासाठी प्रवेश घेतला. परंतु, त्याच वर्षी अमेरिकेतील इलिनॉइस येथील ऑगस्टाना विद्यालयात त्यांना शिष्यवृत्तीसह प्रवेश मिळाला आणि ते अमेरिकेत दाखल झाले व त्यांनी उत्तम रितीने पदवी मिळवली. पुढे त्यांनी शिकागो विद्यापीठातून भौतिकशास्त्रात पीएच्.डी. ही पदवी संपादन केली.

त्यांनी १९६८ साली बेल लॅबोरेटरीजमध्ये अर्धवाहकांवर (semiconductors) संशोधन करण्यास सुरुवात केली. ह्या संशोधनाने डॅनिएल ह्यांनी स्थायू भौतिकीमधील द्विमितीय इलेक्ट्रॉन वायू प्रारूपाच्या (Two-dimensional electron gas model) संशोधनाची नवी वाट सर्वांना दाखवली. व्दिमितीय इलेक्ट्रॉन वायू प्रारूपाच्या मदतीने द्विमितीमध्ये प्रवाहित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या गतीचा अभ्यास केला जातो.

बेल प्रयोगशाळेतच त्यांची भेट होर्स्ट स्टॉर्मर यांच्याशी झाली. स्टॉर्मर आणि त्सुइ हे हॉल परिणामाचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोग करत होते. अतिशय शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र आणि निरपेक्ष शून्य तापमानाच्या जवळ असलेल्या तापमानामध्ये ठेवलेल्या अर्धवाहकांच्या हॉल परिणामाचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोग करत असताना त्यांना क्वांटम हॉल परिणामाचा शोध लागला.

 हॉल परीणाम आणि क्वांटम हॉल परीणाम : अर्धवाहक किंवा विद्युतवाहक पदार्थाच्या तुकड्यामधून विद्युतधारा प्रवाहित केली असताना विद्युतधारेच्या दिशेशी बाह्य चुंबकीय क्षेत्र (magnetic field) लंबरूप असेल तर विद्युतधारा आणि चुंबकीय क्षेत्र ह्या दोघांना लंब असलेल्या दिशेत विद्युत क्षेत्र (electric field) तयार होते. ह्या विद्युतक्षेत्रामुळे निर्माण झालेला विद्युतदाब म्हणजे हॉल विभवांतर (Hall voltage) म्हणून ओळखले जाते.

जेव्हा पदार्थाचे तापमान निरपेक्ष शून्यापेक्षा केवळ एक किंवा दोन अंशाने अधिक असते आणि पदार्थ अतिशय शक्तिशाली बाह्यचुंबकीय क्षेत्रात ठेवलेला असतो तेव्हा हा हॉल परिणाम आढळून येतो. इतक्या कमी तापमानाला पदार्थामधील इलेक्ट्रॉनची गती केवळ द्विमितीमध्ये सिमीत होते. अशा वेळी ‘क्वांटम हॉल परिणाम’ हा काही पदार्थांच्या आंतरपृष्ठावर द्विमितीत दिसून येतो. त्सुई आणि स्टोमर हे दोघे हॉल परिणामावर संशोधनात्मक प्रयोग करत होते. अतिशय शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र आणि निरपेक्ष शून्य तापमानात हॉल परिणामाचे निरीक्षण करत असताना त्यांना असे आढळले की निर्माण होणारे हॉल विभवांतर आणि हॉलचा स्थिरांक हे दोन्ही बदलत्या चुंबकीय क्षेत्रानुसार बदलतात. हे बदल सलग न होता टप्प्याटप्प्याने होतात. ह्यालाच क्वांटम हॉल परिणाम असे म्हणतात. ह्या बदलाचे स्पष्टीकरण रॉबर्ट लाफलिन ह्यांनी दिले. या संशोधनासाठी १९९८ सालचे भौतिकशास्त्राचे नोबेल पारितोषिक होर्स्ट स्टॉर्मर, डॅनिएल त्सुइ व रॉबर्ट लाफलिन ह्यांना विभागून देण्यात आले.

रॉबर्ट लाफलिन यांच्या सिद्धांतानुसार अतिशय कमी तापमान आणि शक्तीशाली चुंबकीय क्षेत्र ह्यांचा परिणाम म्हणून इलेक्ट्रॉनचे रुपांतर इलेक्ट्रॉन पुंज द्रायूमध्ये (electron quantum fluid) होते. ह्या इलेक्ट्रॉन द्रायूच्या एका सूक्ष्म थेंबाचा अभ्यास केला असता पदार्थांच्या अंतर्गत रचनेची आणि गतिकीची माहिती मिळते. हे संशोधन पुंजभौतिकीच्या प्रगतीसाठी आणि स्थायुरुप भौतिकीच्या अभ्यासासाठी महत्त्वपूर्ण ठरले.

डॅनियल त्सुइ १९८२ पासून निवृत्त होईपर्यंत प्रिन्स्टन विद्यापीठाच्या विद्युत अभियांत्रिकी आणि उपयोजित विज्ञान विभागात विद्युत अभियांत्रिकीचे आर्थर लेग्रॅन्ड डॉटी अध्यासनावर प्राध्यापक म्हणून कार्यरत राहिले. १९८८ साली झालेल्या तिसऱ्या आशियाई भौतिकशात्र परिषदेत ते प्रमुख व्याख्याते होते. ह्या परिषदेत त्यांनी क्वांटम हॉल परिणामावर भाषण दिले. ते कोलंबिया विद्यापीठाच्या भौतिकशास्त्र विभागाशी विशेष शास्त्रज्ञ आणि अभ्यागत व्याख्याते म्हणून दोन वर्षे संलग्न होते.

भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिकाव्यतिरिक्त डॅनियल त्सुइ ह्यांना अनेक मानसन्मान मिळाले. त्यात ऑलिव्हर बर्कले कंडेन्स मॅटर पारितोषिक, बेंजामिन फ्रॅंकलिन पारितोषिक, त्सुइ या अमेरिकेतील नॅशनल अकॅडमी ऑफ सायन्सेस आणि नॅशनल अ‍ॅकॅडेमी ऑफ इंजिनीयरिंग, अमेरिकन फिजिकल सोसायटी, तैपेई, चीन येथील अ‍ॅकॅडेमिका सिनिका इत्यादी प्रतिष्ठीत संस्थांचे सदस्यत्व त्यांना मिळाले.

 संदर्भ :

• https://www.britannica.com/biography/Daniel-C-Tsui
• https://dof.princeton.edu/about/clerk-faculty/emeritus/daniel-chee-tsui
• https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1998/tsui/auto-biography/
• https://www.thefamouspeople.com/profiles/daniel-chee-tsui-php

समीक्षक : हेमंत लागवणकर