Nico Bloembergen

Nicolaas Bloembergen
11 maart 1920
[[Bestand:Bestand:Nico 2006 Tucson Wiki.png|266px|alt=|]]
Geboorteland	Nederland
Geboorteplaats	Dordrecht
Nobelprijs voor de	Natuurkunde
In	1981
Reden	Voor onderzoek in de spectroscopie
Samen met	Arthur Schawlow Kai Siegbahn
Voorganger(s)	James Cronin Val Fitch
Opvolger(s)	Kenneth Wilson

Nicolaas (Nico) Bloembergen (Dordrecht, 11 maart 1920) is een Nederlands/Amerikaans natuurkundige en Nobelprijswinnaar. Hij is een grondlegger van de kernspinresonantie (NMR en MRI), lasers en niet-lineaire optica.

Voorgeslacht

De Bloembergens waren in de achttiende en negentiende eeuw een bankiersfamilie in Leeuwarden. Nico Bloembergens grootvader werd directeur van een kunstmestfabriek in Zwijndrecht. Ook de vader van Bloembergen werd directeur van de kunstmestfabriek, waarvan het hoofdkantoor naar Utrecht was verhuisd. In 1925 kwamen de Bloembergens naar Bilthoven, waar Nico ook opgroeide.

Opleiding

De lagere school was veel te makkelijk voor Bloembergen. Op het Utrechts Stedelijk Gymnasium, waar hij van 1932 tot 1938 op zat, was hij de beste van zijn eindexamenjaar. Van 1938 tot 1943 studeerde Bloembergen natuurkunde aan de toenmalige Rijksuniversiteit Utrecht (tegenwoordig Universiteit Utrecht). Hij kwam, volgens eigen zeggen, onder de indruk van de manier waarop prof. Leonard Ornstein de wetenschap beoefende. Ornstein werd vanwege zijn joodse afkomst door de Duitse bezetter in november 1940 gedwongen zijn ambt neer te leggen en stierf een jaar later.

Bloembergens leermeester in Utrecht werd prof. J.M.W. Milatz, de opvolger van Ornstein. Milatz hield zich vooral bezig met de Brownse beweging. Na zijn afstuderen in 1943 werd Bloembergen assistent-rijksambtenaar en brandweerman en kon zo niet meer opgeroepen worden voor de Arbeitseinsatz in Duitsland. Van 1943 tot 1945 studeerde hij thuis in de hongerwinter van 1944-1945 bij het licht van een walmende petroleumlamp kwantummechanica. Er was namelijk door de oorlogsomstandigheden geen elektriciteit.

Eind 1945 verliet Bloembergen Nederland om onderzoek te doen aan Harvard University als graduate student. Zes weken voor zijn komst had Edward M. Purcell met Robert Pound [2] kernspinresonantie ontdekt. Bloembergen werd aangesteld om de eerste NMR-machine te bouwen. Op Harvard volgde hij college bij de kwantummechanicus Julian Schwinger en Edwin Kemble. Bloembergen promoveerde in 1948 aan de Rijksuniversiteit Leiden op zijn proefschrift Nuclear Magnetic Relaxation bij C. J. Gorter. Van Vleck en Purcell hadden in Harvard Bloembergen bij zijn werk begeleid. Hij trouwde in 1948 in Nederland met Deli Brink.

Loopbaan

In 1948 keerde hij terug naar Harvard, waar hij een aanstelling als Junior Fellow kreeg. In 1951 werd Bloembergen Associate Professor of Applied Physics. In 1957 werd hij Gordon McKay Professor, in 1974 Rumford Professor of Physics en in 1980 Gerhade Gade University Professor. In 1981 werd Bloembergen Professor of Optical Sciences aan de University of Arizona, Tucson, Arizona, zijn huidige woonplaats.

In 1958 kreeg hij de Amerikaanse nationaliteit.

In 1981 won hij de Nobelprijs voor natuurkunde voor laserspectroscopie samen met Arthur Schawlow en Kai Siegbahn.

In 1983 was Bloembergen covoorzitter van een commissie die de wetenschappelijke merites moest beoordelen van het Strategic Defense Initiative (SDI), beter bekend als Star Wars. Het eenstemmige oordeel van de commissie was vernietigend voor het project: SDI met lasers was niet mogelijk. Het project met lasers werd voorgoed gestopt, ondanks felle kritiek van onder meer Edward Teller.

Werk

Kernspinresonantie (NMR)

De publicatie die aan zijn dissertatie ten grondslag lag, is één van de meest geciteerde publicaties in de natuurkunde. In de periode 1961 tot 1975 is deze publicatie 1145 maal geciteerd. NMR, kernspinresonantie, wordt toegepast in de scheikunde en biologie. Zo wordt NMR al bijna 50 jaar routinematig in de organische chemie voor structuuropheldering gebruikt. NMR is ook verder ontwikkeld tot de MRI-scanner. De MRI-scanner wordt gebruikt voor onderzoek in de biologie en geneeskunde en diagnose eveneens in de geneeskunde. Een verdere ontwikkeling is functionele MRI voor modern hersenonderzoek.

Maser

Na zijn werk aan NMR, werd de vaste-stofmaser een tweede interessegebied van Bloembergen. Ook op masergebied werd Bloembergen één van de pioniers. Hij ontwikkelde een drietraps-systeem, dat later ook toegepast werd in lasers. Masers werden onder andere als versterkers in de radar gebruikt. Penzias en Wilson [3] kregen in 1978 de Nobelprijs voor natuurkunde voor de ontdekking van de kosmische microgolf achtergrondstraling. Zij gebruikten voor de detectie van die straling een door Bloembergen ontwikkelde vaste-stofmaser.

Vastestoflaser

Na de maser, werkte Bloembergen aan vaste-stof laser. De drietraps laser, voortkomende uit de door Bloembergen ontwikkelde drietrapsmaser, wordt tegenwoordig in het grootste deel van de laserapparatuur gebruikt. De toepassingen van lasertechniek zijn enorm. Chirurgie, branden van etiketten, lassen van autocarrosserieën, nauwkeurige bepaling van afstanden op aarde in de landmeetkunde en ook de afstand aarde-maan: dit is een greep uit de duizenden toepassingen van lasers.

Niet-lineaire optica

Een volgend onderzoeksgebied van Bloembergen was de niet-lineaire optica[4]. Hiervoor gebruikte hij de laser als intense lichtbron. Bloembergen definieerde de volgende optische wetten opnieuw voor niet-lineaire optica:

• Reflectiewet van Heron van Alexandrië,eerste eeuw na Christus; Bloembergen en Pershan, 1962
• Brekingswet van Snellius,1621; Bloembergen en Pershan, 1962
• Intensiteit van weerkaatst en gebroken licht, Fresnelvergelijkingen van Augustin-Jean Fresnel; Bloembergen en Pershan, 1962
• Theorie conische breking William Hamilton, 1833; Bloembergen en Shih, 1969
• Experimentele bevestiging conische breking Lloyd, 1833; Schell en Bloembergen, 1977

Met niet-lineaire optica kon weer ander fundamenteel onderzoek verricht worden, zoals de toepassing van femtoseconde time-resolved spectroscopie [5], waarmee met zeer korte pulsen chemische reacties bekeken kunnen worden. In 1999 werd hiervoor aan Zewail [6] de Nobelprijs voor scheikunde verleend. Een toepassingsgebied van de niet-lineaire optica is het gebruik van glasvezel voor telecommunicatie.

Prijzen en lidmaatschappen

Prijzen

• Oliver E. Buckley Prize for Solid State Physics van de American Physical Society [7] 1958
• Morris Liebmann Memorial Award [8] 1959
• Stuart Ballantine Medal of the Franklin Institute[9] 1961
• Half-Moon Trophy of the Netherlands Club of New York[10] 1972
• National Medal of Science[11] 1974
• Lorentzmedaille 1978 van de Koninklijke Academie van Wetenschappen, theoretische natuurkunde
• Alexander von Humboldt Senior U.S. Scientists Award[12] 1980 en 1987
• Nobelprijs voor de Natuurkunde 1981 (gedeeld met Arthur Schawlow en Kai Siegbahn) Bloembergen en Schawlow kregen de prijs voor hun werk aan aan laser-spectroscopie; Siegbahn voor de ontwikkeling van elektronenspectroscopie[13].
• IEEE Medal of Honor[14] 1983
• Commandeur in de Orde van Oranje-Nassau 1983
• Alexander von Humboldt Medal 1989
• Russell Varian Prize[15] 2005

Lidmaatschappen

• Lid van de National Academy of Sciences, Washington, DC
• Lid van de American Academy of Arts and Sciences, Cambridge, Massachusetts
• Correspondent van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen, Amsterdam
• President American Physical Society

Eredoctoraten en gasthoogleraarschappen

Eredoctoraten

• Laval University[16], Québec, Canada 1988
• University of Connecticut[17] 1989
• University of Hartford[18], West Hartford, Connecticut 1991
• University of Massachusetts Lowell[19], Lowell 1994
• University of Central Florida[20], Orlando 1996
• Staatsuniversiteit van Moskou 1997
• North Carolina State University[21], Raleigh 1998
• Harvard University[22], Cambridge 2000
• The University of Arizona [23], Tucson 2008

Gasthoogleraarschappen

• École Normale Supérieure, Parijs
• University of Berkeley [24]
• Rijksuniversiteit Leiden
• Bangalore University[25], India
• Collège de France, Parijs
• Fudan Universiteit [26], Sjanghai, China

Vernoemd

In 1977 is een planetoïde naar Bloembergen genoemd.

In 2001 heeft de Universiteit Utrecht een gebouw naar Bloembergen vernoemd. Daar wordt kernspinresonantie (NMR) toegepast voor fundamenteel onderzoek in de scheikunde.

Publicaties

• Nonlinear Optics (W.A. Benjamin, New York, 1965)
• Encounters in Magnetic Resonances (World Scientific, Singapore, 1996)
• Encounters in Nonlinear Optics (World Scientific, Singapore, 1996)

Auteur of coauteur van 370 artikelen.

Externe links

• Korte biografie bij de Universiteit Utrecht
• Freeview video 'An Interview with Nicolaas Bloembergen' door de Vega Science Trust
• Nobelbanketrede door Bloembergen over bijdragen aan de laserspectroscopie

Referenties

Referenties:

Winnaars van de Nobelprijs voor de Natuurkunde (1976-2000)