John Pendry

Sir John Brian Pendry , FRS HonFInstP (* 4. Juli 1943 ^{[ 2 ] [ 3 ]} ), ist ein englischer theoretischer Physiker, der für seine Forschung auf dem Gebiet der Metamaterialien und die Entwicklung des ersten praktischen „ Unsichtbarkeitsumhangs “ bekannt ist. Er ist Professor für theoretische Festkörperphysik am Imperial College London , wo er von 1998 bis 2001 Leiter des Fachbereichs Physik und von 2001 bis 2002 Rektor der Fakultät für Physik war. Er ist Ehrenmitglied des Downing College, Cambridge (wo er studierte) und IEEE Fellow. 2014 erhielt er gemeinsam mit Stefan Hell und Thomas Ebbesen den Kavli-Preis für Nanowissenschaften „für bahnbrechende Beiträge zur Nanooptik, die lang gehegte Annahmen über die Grenzen der Auflösung optischer Mikroskopie und Bildgebung widerlegt haben“ .

Pendry wurde am Downing College in Cambridge ausgebildet und schloss sein Studium mit einem Master of Arts in Naturwissenschaften und einem Doktortitel im Jahr 1969 ab. ^{[ 4 ]}

John Pendry was born in Manchester, where his father was an oil representative, and took a degree in Natural Sciences at the Downing College, Cambridge after which he was appointed as a research fellow, between 1969 and 1975. He spent time at Bell Labs in 1972–3 and was head of the theory group at the SERCDaresbury Laboratory from 1975 to 1981, when he was appointed to the chair in theoretical physics at Imperial College, London, where he stayed for the rest of his career. Preferring administration to teaching, he was Dean of the Royal College of Science from 1993 to 1996, head of the Physics Department from 1998 to 2001 and Principal of the Faculty of Physical Sciences 2001–2. He has authored over 300 research papers and encouraged many experimental initiatives.^[2][5]

He was elected a Fellow of the Royal Society in 1984 and in 2004 he was knighted in the Birthday Honours.^[6][7] In 2008, an issue of Journal of Physics: Condensed Matter was dedicated to him in honour of his 65th birthday.

He is married to Pat, a mathematician he met at Cambridge who became a tax inspector. They have no children. His hobbies include playing the piano.^[5]

Pendry has authored or co-authored a wide range of articles^{[8][9][10][11][12][13]} and several books.^[14][15]

Pendry's research career started with his PhD, which was concerned with low-energy electron diffraction (LEED),^[4] a technique for examining the surface of materials which had been discovered in the twenties but which waited for Pendry's method of computing the results to become practical. His supervisor, Volker Heine observed that Pendry "is one of the few research students that I have had who did things independently that I could never have done myself". At Bell Labs, Pendry worked with Patrick Lee in photoelectron spectroscopy to develop the first quantitative theory of EXAFS, for which he was awarded the Dirac Prize of the Institute of Physics in 1996.^[2]

Pendry bemerkte, dass das Problem der Photoemission Ähnlichkeiten mit seiner Arbeit zu LEED aufwies, was von Bedeutung war, da das Synchrotron in Daresbury gerade in Betrieb genommen wurde. Als Leiter der dortigen Theoriegruppe veröffentlichte er seine Theorie der winkelaufgelösten Photoemission, die bis heute als Standardmodell auf diesem Gebiet gilt. Diese Methoden ermöglichten die Bestimmung der Bandstruktur von Elektronen in Festkörpern und an Oberflächen mit beispielloser Genauigkeit, und 1980 schlug er die Technik der inversen Photoemission vor , die heute weit verbreitet zur Untersuchung unbesetzter Elektronenzustände eingesetzt wird.

Während er seine Position als führender theoretischer Oberflächenphysiker Großbritanniens beibehielt, begann er am Imperial College London das Verhalten von Elektronen in ungeordneten Medien zu untersuchen. Er entwickelte eine vollständige Lösung des allgemeinen Streuproblems in einer Dimension und verbesserte Techniken zur Untersuchung höherer Dimensionen, die für die Leitfähigkeit von Biomolekülen relevant sind. 1994 veröffentlichte er seine ersten Arbeiten über photonische Bandstrukturen, die die Entdeckung der Wechselwirkung von Licht mit metallischen Systemen ermöglichten. Dies führte zur Entwicklung des Konzepts der Metamaterialien . Aktuell hat sich das Konzept der Metamaterialien von seinem anfänglichen Fokus auf elektromagnetische oder optische Wellensysteme ^{[ 11 ] [ 12 ]} – der ersten Stufe – über andere Wellensysteme ^{[ 16 ] – der zweiten Stufe – bis hin zu Diffusionssystemen [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} – der dritten Stufe – weiterentwickelt . Die Kontrollgleichungen für diese drei Phasen sind völlig unterschiedlich ^{[ 20 ] [ 21 ]} , nämlich die Maxwell-Gleichungen (eine Art Wellengleichung für Transversalwellen), andere Wellengleichungen (zur Beschreibung von Longitudinal- und Transversalwellen) und Diffusionsgleichungen (zur Beschreibung von Diffusionsprozessen). Daher können Forscher das Gebiet der Metamaterialien heute aus der Perspektive der Kontrollgleichungen in drei Hauptzweige unterteilen: elektromagnetische/optische Wellenmetamaterialien, andere Wellenmetamaterialien und Diffusionsmetamaterialien . Diffusionsmetamaterialien sind so konzipiert, dass sie verschiedene Diffusionsdynamiken steuern, wobei die Diffusionslänge als zentrales Messkriterium dient. Dieser Parameter schwankt zwar mit der Zeit, reagiert aber nicht auf Frequenzänderungen. Wellenmetamaterialien hingegen, die darauf ausgelegt sind, verschiedene Wellenausbreitungsmuster zu modifizieren, basieren auf der Wellenlänge der einfallenden Wellen als wichtigstem Messkriterium. Im Gegensatz zur Diffusionslänge bleibt die Wellenlänge zeitlich konstant, ändert sich aber mit der Frequenz. Im Kern unterscheiden sich die primären Messgrößen von Diffusions- und Wellenmetamaterialien deutlich, was eine einzigartige komplementäre Verbindung zwischen beiden verdeutlicht. Weitere Einzelheiten finden sich im Abschnitt IB „Evolution der Metamaterialphysik“ von Ref. ^{[ 20 ].}

Ein Artikel in den Physical Review Letters aus dem Jahr 2000, der die Arbeiten des russischen Wissenschaftlers Victor Veselago erweiterte und eine einfache Methode zur Herstellung einer Linse mit theoretisch perfektem Fokus vorschlug, ist zu seiner meistzitierten Publikation geworden. ^{[ 8 ]} Anfänglich stieß er auf viel Kritik, da viele nicht glauben konnten, dass ein so kurzer Artikel eine so radikale Idee präsentieren konnte. Seine Ideen wurden jedoch experimentell bestätigt, und das Konzept der Superlinse revolutionierte die Nanooptik. ^{[ 2 ]}

Im Jahr 2006 entwickelte er die Idee, Licht so zu brechen, dass es einen Behälter um ein Objekt bildet und dieses dadurch praktisch unsichtbar macht. Gemeinsam mit David R. Smith von der Duke University veröffentlichte er eine Arbeit , in der er die Idee im Mikrowellenbereich demonstrierte . Diese Idee, allgemein bekannt als Unsichtbarkeitsmantel , hat zahlreiche neuere Arbeiten auf dem Gebiet der Metamaterialien angeregt. ^{[ 22 ]} Im Jahr 2009 erhielten er und Stefan Maier ein großzügiges Stipendium des Leverhulme Trust , um die Ideen der perfekten Linse und des Unsichtbarkeitsmantels im optischen Bereich des Lichts weiterzuentwickeln. ^{[ 23 ]}

Im Jahr 2025 wurde Pendry mit der Copley-Medaille der Royal Society ausgezeichnet . ^{[ 24 ]}

Im Jahr 2024 wurde Pendry mit dem Kyoto-Preis für Spitzentechnologie in der Kategorie „Materialwissenschaften und Werkstofftechnik“ ausgezeichnet .

Im Jahr 2023 wurden Pendry, Sheldon Schultz und David R. Smith als Clarivate Citation-Preisträger in Physik ausgewählt „für ihre Vorhersage und Entdeckung der negativen Brechung “. ^{[ 25 ]}

Im Jahr 2019 wurde Pendry mit dem SPIE Mozi Award ausgezeichnet „in Anerkennung seiner herausragenden Beiträge zur Entwicklung perfekter Linsen“ ^{[ 26 ].}

Im Jahr 2016 wurde Sir John Pendry mit dem Dan-David-Preis ausgezeichnet .

Im Jahr 2014 erhielt er gemeinsam mit Stefan Hell vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und Thomas Ebbesen von der Universität Straßburg den Kavli-Preis für Nanowissenschaften, der von der Norwegischen Akademie der Wissenschaften verliehen wird . ^{[ 27 ]}

Im Jahr 2013 wurde ihm die Isaac-Newton-Medaille des Institute of Physics verliehen . ^{[ 28 ]}

Im Jahr 1994 wurde ihm die BVC-Medaille und der BVC-Preis vom British Vacuum Council verliehen .

• Video von John Pendry: Die Entstehung und das Versprechen von Metamaterialien (SPIE Newsroom, Oktober 2011)