Manuel Cardona, Barcelona, 7.09.1934 – Stuttgart, 2.07.2014, especialista mundial en física de l’estat sòlid.
Presentació
Especialista mundial en física de l’estat sòlid, va ser un dels dos o tres científics més influents en el seu camp i un dels 8 físics més citats de forma continua des de 1970.
Biografia
Llicenciat en física a la universitat de Barcelona el 1955 amb premi «summa cum laude», va ser el millor historial acadèmic de totes les facultats de ciències d’Espanya. Aconsegueix la beca Smith-Mundt dels Estats Units i el 1956 es trasllada a la universitat de Harvard on comença el doctorat sobre propietats del silici i el germani amb el professor William Paul. Obté un doble doctorat, a Madrid, el 1958 i a Harvard el 1959. Mentrestant havia obtingut també les beques Juan March, el 1958 i Bell Labs, 1959.
Manuel Cardona. La Vanguardia. 5 de juliol 2014. (1)
El desembre de 1959 es trasllada a Suiza a treballar als laboratoris RCA de Zurich i el 1961 torna als Estats Units, a Princeton, als laboratoris de la mateixa RCA. La RCA Corporation era una companyia americana d’electrònica i comunicacions. Entre 1964 i 1971 és professor de Física a la universitat Brown de Providence, Rodhe Island, Estat Units i te beques de les fundacions A.P. Sloan i Guggenheim. Alhora fa estades a les universitats de Pennsylvania i Buenos Aires, en aquesta sota els auspicis de la Fundació Ford. El 1971 torna a Europa, aquesta vegada a Stuttgart, Alemanya com director del Institut Max-Planck de l’Estat Sòlid, acabat de fundar. A aquest institut va estar lligat fins al final, alternant amb multitud d’estades científiques en centres d’investigació de tot el món. Es va casar amb Inge Hecht i van tenir tres fills. Va tenir la nacionalitat espanyola, americana i alemanya.
Manuel Cardona ha format part del Consell de la Societat Alemanya de Física, de l’Acadèmia de Ciències dels Estats Units i demolts altres organismes científics d’altres països. Ha tingut grans premis internacionals com el de l’American Physical Society 1984, el Príncipe de Asturias 1988 i el Max-Plank 1994. Ha format part del comitè de programes de totes les conferències internacionals sobre semiconductors des de 1972, exceptuant en dues ocasions. Ha estat assessor dels Laboratoris RCA, GTE (General Telefon and Electric Co.), IBM i XEROX PARC. Ha estat investit «doctor honoris causa» en 11 ocasions, entre elles a les universitats Autònoma de Barcelona i València.
En el nostre país va estar també reconeguda la seva vàlua: medalla Narcís Monturiol de la Generalitat 1982, premi de la Fundació Catalana de la Recerca 1990, President del Comitè Assessor del Sincrotró ALBA, President del Patronat de l’Institut de Ciències dels Materials (CSIC) de Barcelona, membre de la Reial Acadèmia de Ciències i Arts de Barcelona.
(1) (2) (3) (4)
Carrera científica
Cardona va ser autor de 1.300 treballs d’investigació i de llibres com «Modulation Spectroscopy» (5), «Light Scattering in Solids» (6) (7) o «Fundamentals of Semiconductors: Physics and Materials Properties» (8) que han esdevingut clàssics en totes les universitats. Va dirigir a prop de 100 tesis doctor
als, amb dedicació, amabilitat i paciència com corroboren els que van treballar directament amb ell. El seu treball, més que donar lloc a grans descobriments, d’aquells que fan que el nom aparegui a la gran història de la ciència, va servir per posar els fonaments d’una part de la física del segle XX.
Cardona va treballar en la recerca de propietats físiques bàsiques dels sòlids, com són la conducció de la calor i l’electricitat, mitjançant tècniques d’espectroscòpia òptica, que vol dir estudiar com ha variat la llum (l’espectre) quan il·lumina o passa a través del sòlid. Els sòlids estudiats van ser els semiconductors i superconductors, materials de tanta importància en el camp dels ordinadors, comunicacions, energia,… El seu mètode de treball tractava de treure la major quantitat possible d’informació d’experiments senzills, fent ús de teories senzilles i clares.
Als anys 1960 va fer el seu primer treball important referit als espectres de reflectivitat (fracció de la radiació incident que és reflectida per una superfície) de semiconductors, fent una interpretació del fenomen i proposant una notació per els diferents pics que apareixen en l’espectre. Aquesta notació encara s’utilitza i el seu article és de les seves publicacions més conegudes i més citades.
Institut Max Planck de l’Estat Sòlid. Stuttgart. (11)
Des de 1966 fins a 1971, Cardona va ser professor a la Brown University. Mentre arribava el material experimental, va escriure i publicar un article per representar estructures de bandes, que encara s’utilitza avui en problemes de nano-estructures. En teoria de sòlids, les bandes són els intervals d’energies on es troben o es poden trobar els electrons. Hi ha dos tipus de bandes, les de valència, que és on es troben els electrons en l’estat estable de l’àtom i les de conducció que és on poden saltar els electrons en els processos de conducció de l’electricitat. En els metalls, els dos tipus de bandes estan pràcticament solapades i en els aïllants i semiconductors hi ha un salt entre ambdós tipus de bandes, el que explica que es més difícil la conducció elèctrica.
El 1967 publicà un article (10), que ha estat molt citat des d’aleshores, en el que introduïa una tècnica anomenada «electro-reflectància», la qual va obrir un àrea de desenvolupament de tècniques d’espectroscòpia en la de recerca en estructures de bandes, que ara s’utilitza en superxarxes de semiconductors. En 1969 va publicar el llibre “Modulation Spectroscopy” (5) sobre aquesta tècnica, que ha estat citat també més de 1000 vegades.
Modes de vibració en un sòlid. Imatge Wikimedia Commons.
A la seva arribada a Stuttgart a l’Institut Max-Planck, el 1971, va publicar un article sobre la espectroscopia Raman (**1) en sòlids i poc després un estudi sobre la difusió electrònica basada en la mateixa tècnica, obrint un nou camp d’investigació encara avui actiu. El 1985 va començar una recerca sistemàtica de fonons (**2) en superxarxes, estudiant les interaccions d’electrons i fonons, que va permetre la interpretació d’un gran nombre de resultats experimentals.
Des del descobriment de superconductors d’alta temperatura crítica, a la segona meitat del segle XX, Cardona va iniciar un programa d’investigació d’aquests materials amb diferents tècniques espectroscòpiques: infraroja, Raman, el·lipsomètrica (**3), que va donar lloc a nombrosos articles que han contribuït al coneixement d’aquests materials. Algunes d’aquestes tècniques espectroscòpiques utilitzen radiació sincrotró. (9)
Tots els treballs de Cardona als que s’ha fet referència han estat importantíssims en la física de l’estat sòlid del segle XX.
(**1) Efecte Raman: és la dispersió inelàstica d’un fotó. Dispersió d’una radiació quan travessa un medi és la separació de les ones de diferent freqüència. Normalment un fotó es dispersa amb la mateixa freqüència i longitud d’ona que el fotó incident, però Raman, físic hindú, va descobrir el 1922 que una petita fracció es dispersen a una freqüència diferent, normalment inferior.
(**2) Fonons són la versió mecànicoquàntica de les vibracions dels àtoms o ions que integren les xarxes cristal·lines. La percussió en determinades roques genera una vibració que es transforma en una ona de so, d’aquí el nom de fonó. En mecànica quàntica, l’ona que resulta de la vibració d’una xarxa cristal·lina porta associada una partícula o quasipartícula, el fonó.
(**3) Espectroscopia el·lipsomètrica és una tècnica d’anàlisi òptica (espectroscopia) que es basa en el canvi del pla de polarització de la llum que incideix sobre un material.
Fonts d’informació utilitzades:
(1) Jordi Pascual Gainza, catedràtic de Física Aplicada de la UAB. La Vanguardia 5 juliol 2014.
http://blogs.iec.cat/scfis/wp-content/uploads/sites/7/2014/07/Manuel-Cardona.pdf
(2) Fundación Príncipe de Asturias. Premios 1988.
http://www.fpa.es/es/premios-principe-de-asturias/premiados/1988-manuel-cardona-y-marcos-moshinsky.html?texto=trayectoria&especifica=0
(3) Generalitat de Catalunya. Ciència. Personatges. http://www20.gencat.cat/portal/site/culturacatalana/menuitem.be2bc4cc4c5aec88f94a9710b0c0e1a0/?vgnextoid=8e03255cb06d6210VgnVCM1000000b0c1e0aRCRD&vgnextchannel=8e03255cb06d6210VgnVCM1000000b0c1e0aRCRD&vgnextfmt=detall2&contentid=566d6dc7f1f48210VgnVCM1000008d0c1e0aRCRD
(4) Manuel Cardona. Curriculum vitae. Academia Europaea.
http://www.ae-info.org/ae/User/Cardona_Manuel/CV
(5) Manuel Cardona, Solid State Physics. Modulation Spectroscopy. Gener 1969.
http://www.amazon.com/Solid-State-Physics-Modulation-Spectroscopy/dp/0126077711
(6) Light Scattering in Solids IX: Novel Materials and Techniques, Manuel Cardona, Roberto Merlin. http://books.google.es/books?id=EJwDEFqj07QC&pg=PA10&lpg=PA10&dq=manuel+cardona+discoveries&source=bl&ots=TRHwFddjP8&sig=pTmwBWJA-OO8Za2FqytLj-N5LsI&hl=en&sa=X&ei=NHA1VJPlDrSAsQT9-YDwCg&ved=0CCcQ6AEwATgK#v=onepage&q=manuel%20cardona%20discoveries&f=false
(7) Light Scattering in Solids VI: Recent Results Including High-TC Superconductivity
Manuel Cardona, Manuel Cardona, G. Guntherodt
http://bookzz.org/book/493697/fada73
(8) Fundamentals of Semiconductors: Physics and Materials Properties. Peter YU, Manuel Cardona http://books.google.es/books?id=5aBuKYBT_hsC&pg=PA390&lpg=PA390&dq=phonon+cardona&source=bl&ots=KdylzsUkD0&sig=ilWQAfFa-dZ6Wy15BK7HfEB_AfU&hl=en&sa=X&ei=smc1VMLsLs2HsQTk8YGABw&ved=0CE0Q6AEwBw#v=onepage&q=phonon%20cardona&f=false
(9) Investidura com a Doctor Honoris Causa per la Universitat de València. 2005.
http://www.uv.es/fatwirepub/Satellite?blobcol=urldata&blobheader=application%2Fpdf%3Bcharset%3DUTF-8&blobheadername1=content-type&blobheadername2=Content-Disposition&blobheadervalue1=attachment%3Bfilename%3DLaudatio_Cardona_Castro.pdf&blobkey=urldata&blobnocache=true&blobtable=MungoBlobs&blobwhere=271%2F369%2FLaudatio_Cardona_Castro.pdf&ssbinary=true
(10) Electroreflectance at a Semiconductor-Electrolyte Interface
http://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.154.696
(11) Institut Max Planck de l’Estat Sòlid. Stuttgart. Alemanya.
http://www.mpg.de/153319/festkoerperforschung?section=ff-mw
Emissió de Ràdio Banyoles, dins del programa d’Astrobanyoles
“Sopa d’estrelles” del 16 d’octubre de 2014.
Àudio de l’emissió