Peter Joseph William Debye (Maastricht (Països Baixos), 1884 – Ithaca (Nova York), EUA, 1966), fou un físic i quimicofísic neerlandès, amb nacionalitat estatunidenca a partir de 1946, considerat un dels grans científics del segle XX per les seves contribucions, entre d'altres, en camps com la determinació d'estructures moleculars, dissolucions d'electròlits i interaccions radiació-matèria, sense incloure, però, l'espectroscòpia. L'any 1936 fou guardonat amb el Premi Nobel de Química per les seves contribucions a l'estudi de l'estructura molecular mitjançant els moments dipolars i la difracció de raigs X i d'electrons en gasos.
Biografia Petrus Josephus Wilhelmus Debije, va néixer a Maastricht el 24 de març de 1884, en el si d'una família modesta, fill de Wilhelmus, un manyà, i de Maria Reumkens, caixera al teatre de la ciutat. El veïnatge a Maastrich, situada a la vora de la frontera belga i alemanya, li facilità l'aprenentatge de llengües, a més del patuès local. Rebé la primera educació a la seva ciutat i el 1901 acabà, de manera brillant, l'escola secundària a la Hoogere Bürger School. Atès que no havia cursat llatí ni grec no podia accedir a la universitat holandesa, fet pel qual continuà els estudis a l'Institut Tecnològic d'Aquisgrà a Alemanya, situada a només 40 Km de la seva ciutat. L'any 1905 obtingué el grau en enginyeria elèctrica, que li permeté accedir a l'esmentat Institut com a col·laborador docent, i publicà el seu primer article, un estudi teòric dels corrents de Foucault, amb un tractament matemàtic sorprenent en un jove de vint-i-tres anys. Debye, tingué la sort i la intel·ligència d'aprofitar el mestratge de dos grans professors que li influïren molt, Max Wien, que l'imbuí l'interès per la ciència experimental i, sobre tot, Arnold Sommerfeld que l'acollí des del primer moment i el protegí i orientà en els primers anys de la seva carrera, i que anys més tard acostumava a dir que la trobada de Debye havia estat la seva descoberta més gran. El 1906, acompanyant Sommerfeld es desplaçà a la Universitat de Munic, on aprofundí en coneixements matemàtics i en el camp de la Física teòrica, i és en aquest moment que assimila el consell del seu mestre: el més important d'una teoria física no és deduir-ne unes conclusions generals, sinó obtenir solucions que es puguin expressar mitjançant valor numèrics. El 1908, sota la direcció de Sommerfeld, es doctorà en Física amb un treball sobre l'arc de Sant Martí, que tracta de la pressió de radiació experimentada per partícules esfèriques de característiques dispersives diferents. L'any 1910 fou promocionat a privatdozent amb una tesi d'habilitació sobre la conductivitat dels electrons en els metalls. Publicà un article que s'avançava quaranta anys al seu temps, tractava de problemes importants de propagació de la radiació en els sistemes de radar i guia d'ones. A destacar, també, dos articles publicats l'any 1910, un review, de noranta pàgines, a instàncies de Sommerfeld, sobre camps elèctrics estacionaris i quasi-estacionaris i un altre, molt més breu, sobre la interpretació del concepte de probabilitat en la teoria de la radiació de Planck, que el propi Planck, reconegué que era més senzill que el seu propi. Quan l'any 1950, rebé la medalla Planck, Debye va recordar aquest comentari. Els cinc anys que estigué a Munic, serviren, probablement, per establir els interessos científics que Debye desenvoluparà al llarg de tota la seva vida: difracció i interaccions de la radiació amb sistemes atòmics i moleculars. El 1911 fou nomenat professor de Física Teòrica a la Universitat de Zuric, -substituint Albert Einstein- on hi romangué un parell d'anys, i treballà, precisament, sobre la teoria d'Einstein de les calors específiques. L'any 1912 retornà a Holanda com a professor de Física Teòrica a la Universitat d'Utrecht i en no disposar de laboratoris es veié “forçat a treballar només amb llapis i paper”, la qual cosa resultà extremadament beneficiós per a la Física teòrica. En la seva curta estada a Utrecht publicà dos articles seminals un d'ells sobre la dependència de la permitivitat o constant dielèctrica amb el camp elèctric i l'altre sobre la difracció de raigs X. Tot seguit, el 1914, passà a la Universitat de Göttingen a la càtedra de Física Teòrica i Experimental. Aquest període entre 1912 i 1916, fou molt productiu i elaborà algunes de les seves grans aportacions científiques com les teories sobre els moments dipolars permanents, i començà els estudis teòrics, amb Paul Scherrer, sobre la difracció de raigs X de gasos i mesures experimentals de difracció de líquids i pols cristal·lí. L'any 1915 fou nomenat editor de la revista Physikalische Zeitschift, càrrec que ocupà fins al 1940. L'any 1920 tornà a Zuric, ara a l'Escola Federal Politècnica (ETH), on conjuntament amb Erich Hückel elaboraren la fonamental teoria Debye-Hückel sobre els electròlits, publicada el 1923. El 1927, ja com a professor ben reconegut, se n’anà a la Universitat de Leipzig i a dirigir l'Institut de Física i Química que havia fundat Wilhelm Ostwald l'any 1887, on hi romangué set anys però no hi feu grans nous descobriments. L'any 1934, ja en període nazi, es traslladà a la Universitat de Berlin, com a professor de Física Teòrica i director de l'Institut Kaiser Wilhelm de Física (KWIP) al barri de Dahlem a Berlin. Aquest centre havia estat finançat per la Fundació Rockefeller de Nova York i dirigit inicialment per Einstein. A pesar del règim nazi Debye acceptà els nomenaments perquè podia mantenir la nacionalitat holandesa. El nou institut tenia unes instal·lacions esplèndides amb una molt bona instrumentació, en particular per experimentar a temperatures molt baixes, properes al zero absolut, i, també, en el camp de física nuclear, que passaren a control militar quan s'inicià el programa alemany de fabricació de la bomba atòmica. El 1938 Debye canvià el nom de l'institut a Institut Max Planck de Física Teòrica i Experimental, canvi que no agradà gaire a les autoritats nazis, però que no fou retirat. En començar la Segona Guerra Mundial, el setembre de 1939, començaren les interferències amb les autoritats nazis, i li exigiren que agafés la nacionalitat alemanya si volia continuar a l'Institut. Debye ho refusà, i aprofità la invitació de la Universitat de Cornell, loctubre de 1939, per a impartir les Baker lectures sobre determinació estructural per dispersió de raigs X i d'electrons. L'any següent deixà Europa i s'aposentà als Estats Units, fou nomenat Professor de Química a la mateixa Universitat de Cornell, i l'any 1952 professor emèrit. Durant aquest període es dedicà fonamentalment a l'estudi i caracterització de cautxú sintètic i d'altres polímers, i mantingué una notable activitat fins, pràcticament, el dia del seu traspàs als 82 anys. Es casà, el 10 d'abril de 1913, amb Mathilde Alberer, el matrimoni tingué un fill, Peter Paul el 1916 –amb el que posteriorment col·laboraria en treballs sobre la dispersió de la llum- i una filla Mathilde Maria, l'any 1921. Va morir el 2 de novembre de 1966 a Ithaca, (Nova York), i fou enterrat al cementiri de la mateixa ciutat. L'any 1946 havia obtingut la ciutadania estatunidenca.
Recerca científica miniatura|esquerra|400px|Cinquè Congrés Solvay de 1927. Podem veure Peter Debye el primer per l'esquerra de la fila central, assegut al costat de Martin Knudsen i darrere Irving Langmuir No és fàcil resumir el paper cabdal jugat per Debye en el desenvolupament de la Física i la Química, en tot cas, un aspecte essencial n’és la gran capacitat de formular matemàticament l'essència física d'un problema determinat. Molts dels conceptes químics més habituals foren establerts gràcies a les seves mesures experimentals. Debye és un dels grans científics del segle XX i les seves contribucions científiques són, probablement, de les més grans que mai ningú ha fet al camp de la Física i la Química Física. Pertany al petit grup de científics capaços de combinar grans capacitats teòriques i habilitats experimentals. Entre altres camps de recerca en què excel·lí poden mencionar-se: moments dipolars, relaxació i polaritzabilitat, solucions d'electròlits, física dels fonons, difracció de raigs X, dispersió de la llum, magnetisme a temperatures molt baixes i caracterització de polímers. Debye publicà uns 250 articles sobre aquests temes, que amb motiu del seu 70è aniversari els recollí en un llibre organitzat en cinc seccions: dispersió de raigs X, moments dipolars, solucions d'electròlits, dispersió de la llum i miscel·lània. Les principals aportacions de Debye fan referència als següents àmbits.
Moments dipolars i estructura molecular Cronològicament, la primera gran contribució de Debye fou l'estudi dels moments dipolars, iniciada el 1911 a Munic i a Zuric. Com que el moment dipolar d'una molècula depèn de la distribució relativa de les càrregues elèctriques presents, la seva mesura permet deduir informació significativa sobre l'estructura, juga un paper significatiu en la interpretació de la naturalesa de l'enllaç químic entre els àtoms d'una molècula, i permet distingir entre molècules polars i no polars. Estudià també la relació entre el moment dipolar(μ) i la dependència de la constant dielèctrica(ε) amb la temperatura. Aquests estudis es basen en la interpretació de l'equació de Clausius-Mosotti, la qual es complia bé en substàncies de constant dielèctrica petita, però, en canvi, les que tenien constants dielèctriques elevades mostraven una disminució de la constant dielèctrica amb la temperatura molt més gran que la predita. Tradicionalment, s'atribuïa la polarització d'una substància al desplaçament induït dels electrons en cada molècula, fet que creava un moment dipolar molt petit. Debye proposà que les molècules d'algunes substàncies tenien uns dipols permanents que contribuïen a la polarització total quan s'hi aplicava un camp elèctric extern. Les molècules tindrien tendència a rotar de manera que el dipol s'orientés amb el camp elèctric, però aquesta orientació es reduiria pel moviment tèrmic de les molècules. Una nova fórmula -possiblement la més coneguda de totes les que proposà- de la constant dielèctrica, que no només explicava de manera satisfactòria el comportament observat sinó que també establia l'existència d'un dipol elèctric permanent en moltes molècules i donava un bon mètode per determinar el moment dipolar i a partir del qual la geometria de la molècula. En el seu honor la unitat del moment dipolar és el debye, D, en el sistema CGS d'unitats. En la seva curta estada a Utrecht, en no tenir laboratoris a la seva disposició es veié obligat a treballar en física teòrica. S'ocupà de la dependència de la constant dielèctrica amb el camp elèctric aplicat i observà que algunes substàncies, com l'aigua o l'alcohol, presenten uns canvis intensos de l'índex de refracció i del coeficient d'absorció. Intentà explicar-ho en base als moments dipolars i proposà equacions on l'índex de refracció i el coeficient d'absorció són funció de la freqüència, confirmant així la seva capacitat de fer avaluacions teòriques quantitatives a partir de recerca experimental. En el període de Zuric, entre 1920 i1927, tornà als moments dipolars, en particular a l'efecte Kerr, canvi de l'índex de refracció d'un material en resposta a un camp elèctric aplicat, i a la contribució de les interaccions dipol-dipol induït a les forces de van der Waals. Destaca que les molècules no polars podrien atreure’s entre elles degut a la mobilitat interna dels electrons, expressada per la polaritzabilitat. Anys més tard a Leipzig torna a interessar-se pel tema en concret dels aspectes moleculars del comportament dels dielèctrics, especialment de líquids i gasos i publicà un llibre -que esdevingué un clàssic i fou traduït a l'anglès- on fa una presentació sistemàtica i completa de la polaritat de les molècules, llibre que revitalitzà l'interès pels moments dipolars.
Capacitats calorífiques de sòlids