Walter Kohn (1923-VVVV). El físico pionero que revolucionó la teoría de la densidad funcional

Walter Kohn, físico y matemático estadounidense de origen austríaco, nacido en Viena en 1923, es uno de los científicos más destacados del siglo XX. Su contribución a la ciencia, particularmente a la física teórica y la química, ha sido fundamental en el desarrollo de métodos para calcular las propiedades de las moléculas. Su principal logro, la formulación de la teoría del funcional densidad, ha tenido un impacto profundo en diversas áreas de la ciencia, desde la química computacional hasta la física del estado sólido.

Orígenes y contexto histórico

Walter Kohn nació en Viena, Austria, en 1923, en una época de grandes turbulencias políticas y sociales. Su familia, de origen judío, emigró a Estados Unidos en 1939 para escapar del régimen nazi. La familia se instaló en la ciudad de Montreal, Canadá, donde Kohn comenzó a desarrollar su interés por las ciencias exactas. Estudió matemáticas y física en la Universidad de Toronto, donde se licenció en 1945. Continuó su formación académica en la misma universidad, donde obtuvo un máster en matemática aplicada en 1946.

En 1947, Kohn se trasladó a la Universidad de Harvard en Estados Unidos para completar su doctorado en física, un paso que marcaría el inicio de su exitosa carrera académica. A lo largo de su vida profesional, Kohn desempeñó funciones en algunas de las universidades más prestigiosas del mundo, incluida la Universidad de Harvard y la Universidad de San Diego, en la que fue secretario del departamento de física entre 1961 y 1963. Su carrera académica culminó en la Universidad de Santa Bárbara, donde fundó y dirigió el Instituto de Física Teórica.

Logros y contribuciones

La teoría del funcional densidad

El trabajo más importante de Walter Kohn es, sin duda, su teoría del funcional densidad (DFT, por sus siglas en inglés). Esta teoría revolucionó la forma en que los científicos comprenden y calculan las propiedades de las moléculas. Antes de Kohn, se pensaba que para obtener la geometría y las propiedades de enlace de una molécula compleja era necesario seguir el movimiento de cada electrón individualmente. Sin embargo, Kohn propuso que, en lugar de hacer cálculos extremadamente complejos de los movimientos de cada electrón, bastaba con conocer la distribución de electrones en un espacio dado.

La teoría del funcional densidad permitió realizar cálculos mucho más eficientes y precisos para estudiar las propiedades de las moléculas y sus interacciones. En lugar de tratar de seguir el comportamiento de los electrones individualmente, se analizan las funciones de densidad de los electrones en el espacio. Este enfoque simplificó enormemente los cálculos, haciéndolos más accesibles y útiles para los investigadores. Las aplicaciones de esta teoría son vastas, y se ha utilizado con éxito en áreas como la química computacional, la fisicoquímica y el estudio de mecanismos enzimáticos y catalíticos.

Otras áreas de investigación

Además de su trabajo en el funcional de densidad, Kohn también realizó importantes contribuciones en otras ramas de la física. Fue pionero en el estudio de la fisica de semiconductores, superconductividad y catálisis, áreas que son fundamentales para la tecnología moderna. También investigó las propiedades de las superficies de materiales, un campo crucial para el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías.

En total, Kohn publicó más de 200 artículos de investigación en revistas científicas de prestigio, consolidándose como una de las figuras más influyentes en la física moderna.

Momentos clave de la carrera de Walter Kohn

1. 1945: Se licenció en matemáticas y física en la Universidad de Toronto.

2. 1946: Obtuvo un máster en matemática aplicada en la misma universidad.

3. 1948-1950: Fue profesor en la Universidad de Harvard.

4. 1950-1960: Ejerció su labor docente en el Instituto Carnegie Mellon.

5. 1960-1979: Fue profesor en la Universidad de San Diego, donde también fue secretario del departamento de física.

6. 1979-1984: Fundó y dirigió el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Santa Bárbara.

7. 1991: Se convirtió en profesor emérito en la Universidad de Santa Bárbara y continuó su labor de investigación.

Relevancia actual

El trabajo de Kohn sigue siendo fundamental para las investigaciones actuales en múltiples campos científicos. Su teoría del funcional densidad sigue siendo una herramienta clave en la química computacional, ayudando a los científicos a predecir las propiedades de las moléculas de manera mucho más eficiente. Además, su enfoque ha influido en el desarrollo de nuevas tecnologías en física y química, especialmente en lo que respecta al diseño de materiales avanzados y el estudio de nuevos procesos químicos.

Kohn es reconocido como uno de los grandes pioneros de la física teórica, y su legado sigue vivo en las generaciones de científicos que continúan utilizando sus ideas y desarrollos. A lo largo de su carrera, recibió numerosos premios y distinciones que validaron su contribución al avance de la ciencia.

Premios y reconocimientos

• Premio Oliver Buckley de física del estado sólido (1960): Uno de los premios más prestigiosos en el campo de la física del estado sólido.

• Premio Davisson-Germer (1977): En reconocimiento a su labor en la física de superficies y en la física de materiales.

• Medalla Feenberg (1991): Por sus logros en el campo de la física teórica.

• Premio Nobel de Química (1998): Fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1998, en conjunto con J. A. Pople, por su contribución pionera al estudio teórico de las propiedades moleculares y los procesos químicos.

Walter Kohn es miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, de la Academia de Arte y Ciencias Americana y de la Royal Society de Londres, lo que subraya la importancia de su trabajo y su influencia en la comunidad científica global.

Contribuciones a la ciencia y el futuro

El impacto de la teoría del funcional densidad de Kohn ha sido transformador. Los avances en el cálculo molecular han tenido una aplicación directa en la mejora de productos químicos, materiales semiconductores, y el desarrollo de nuevas terapias en biomedicina. Gracias a Kohn, la ciencia pudo dar un gran salto hacia una mayor comprensión de las propiedades de las moléculas sin la necesidad de cálculos abrumadoramente complejos.

Walter Kohn continúa siendo una figura central en la ciencia contemporánea. Su legado perdura no solo a través de sus trabajos escritos y su teoría, sino también a través de los investigadores y científicos que siguen construyendo sobre sus descubrimientos. Con su influencia, se ha abierto un camino más accesible y preciso para estudiar la materia y sus interacciones, lo que tiene un potencial incalculable para el futuro de la ciencia y la tecnología.