Лаборатория Эймса

редактировать
Лаборатория Эймса
Ames Lab logo.jpg
Основана1947; 73 года назад (1947)
Тип исследованияНесекретный
Бюджет 60 миллионов долларов
Директор Адам Шварц
Персонал 473
Студенты 198
МестоположениеЭймс, IA. Координаты : 42 ° 01′50 ″ N 93 ° 38′54 ″ W / 42,0305 ° N 93,6482 ° W / 42,0305; -93.6482
Операционное агентствоУниверситет штата Айова
Веб-сайтЛаборатория Эймса

Лаборатория Эймса - Национальная лаборатория Министерства энергетики США расположен в Эймс, штат Айова и связан с Государственным университетом штата Айова. Это национальная лаборатория высшего уровня для новых исследований в различных областях, касающихся национальной безопасности и управления ресурсами. Лаборатория проводит исследования в различных областях, представляющих интерес для страны, включая синтез и изучение новых материалов, энергоресурсов, высокоскоростное компьютерное проектирование и очистку окружающей среды и восстановление. Он расположен на территории кампуса Университета штата Айова.

В январе 2013 года Министерство энергетики объявило о создании Института критических материалов (CMI) в лаборатории Эймса с миссией по разработке решений внутренней нехватки редкоземельных металлов и другие материалы, важные для энергетической безопасности США.

Содержание
  • 1 История
    • 1,1 1940-х
    • 1,2 1950-х
    • 1,3 1960-х
    • 1,4 1970-х
    • 1,5 1980-х
    • 1,6 1990-х
    • 1,7 2000-х
    • 1,8 2011 и За пределами
  • 2 директора лаборатории Эймса
  • 3 Известные выпускники и преподаватели
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки
История

1940-е годы

В 1942 году, Фрэнк Спеддинг из Государственного колледжа Айовы, специалист в области химии редкоземельных элементов, согласился организовать и руководить программой химических исследований и разработок, так как она называлась Проект Эймса для сопровождения существующей программы физики Манхэттенского проекта. Его целью было производство урана высокой чистоты из урановых руд. Компания Harley Wilhelm разработала новые методы восстановления и литья металлического урана, что позволило отливать большие слитки металла и снизить производственные затраты в 20 раз. Около одной трети или около двух тонн урана, использованного в первой самоподдерживающейся ядерной реакции в Чикагском университете, было получено с помощью этих процедур, теперь известных как Процесс Эймса. Проект Эймса произвел более двух миллионов фунтов (1000 тонн) урана для Манхэттенского проекта, пока промышленность не взяла этот процесс на себя в 1945 году.

Проект Эймса получил награду за «Отличное производство» 12 октября 1945 года, что означает Два с половиной года передового опыта в промышленном производстве металлического урана как жизненно важного военного материала. Университет штата Айова является уникальным среди учебных заведений, получившим эту награду за выдающиеся заслуги, честь, обычно вручаемую промышленности. Другие ключевые достижения, связанные с проектом, включали:

  • Разработка процесса извлечения урана из металлолома и преобразования его в хорошие слитки.
  • Разработка ионообменной системы процесс отделения редкоземельных элементов друг от друга в граммах - что невозможно с другими методами.
  • Разработка крупномасштабного процесса производства тория с использованием бомбы- Метод сокращения.

Лаборатория Эймса была официально основана в 1947 году Комиссией по атомной энергии Соединенных Штатов в результате успеха проекта Эймса.

1950-е годы

В течение 1950-х годов репутация лаборатории в связи с ее работой с редкоземельными металлами быстро увеличивалась. Пока страна изучала возможности использования ядерной энергии, ученые лаборатории изучали ядерное топливо и конструкционные материалы для ядерных реакторов. Процессы, разработанные в лаборатории Эймса, привели к производству чистейших редкоземельных металлов в мире, в то же время значительно снизив их цену. В большинстве случаев помещения лаборатории служили моделями для крупномасштабного производства редкоземельных металлов. Ученые лаборатории воспользовались преимуществами синхротрона Университета штата Айова для проведения исследований по физике средних энергий. Усилия в области аналитической химии расширились, чтобы не отставать от необходимости анализа новых материалов.

Другие ключевые достижения 1950-х годов включали:

1960-е

В 1960-е годы лаборатория достигла пик занятости, поскольку его ученые продолжали исследовать новые материалы. В рамках этих усилий лаборатория построила 5-мегаваттный тяжеловодный реактор для нейтронографических исследований и дополнительных исследований по разделению изотопов. Комиссия по атомной энергии Соединенных Штатов учредила Информационный центр по редкоземельным элементам в лаборатории Эймса, чтобы предоставлять научным и техническим сообществам информацию о редкоземельных металлах и их соединениях.

Другие ключевые достижения 1960-х годов включали:

  • Разработка процесса производства тория металла с чистотой 99,985%.
  • Разработка процесса производства высокочистый металл ванадий для ядерных приложений.
  • Открытие нового изотопа , меди -69.
  • Проведена первая успешная эксплуатация сепаратора изотопов, подключенного к реактору, с целью изучения короткоживущей радиоактивности, возникающей при делении урана -235.
  • Рост первого большой кристалл твердого гелия

1970-е годы

В течение 1970-х годов, когда Комиссия по атомной энергии США превратилась в Министерство энергетики США, усилия были диверсифицированы в виде закрылись некоторые исследовательские программы и открылись новые. Федеральные чиновники консолидировали реакторные установки, что привело к закрытию исследовательского реактора. Лаборатория Эймса ответила новым акцентом на прикладную математику, солнечную энергию, ископаемое топливо и борьбу с загрязнением. Были разработаны инновационные аналитические методы для получения точной информации по все более мелким образцам. Главным из них была индуктивно-связанная плазма -атомно-эмиссионная спектроскопия, которая могла быстро и одновременно обнаруживать до 40 различных следов металлов в небольшом образце.

Среди других ключевых достижений 1970-х годов:

  • Разработка высокочувствительного метода прямого анализа ртути в воздухе, воде, рыбе и почве.
  • Разработка метода выделения незначительных количеств органических соединений, содержащихся в воде.
  • Разработка процесса удаления меди, олова и хрома из автомобильного лома с получением регенерированной стали, достаточно чистой для прямого повторного использования.
  • Разработка экрана усилителя изображения, который значительно снижает воздействие медицинских рентгеновских лучей.
  • Разработка модуля солнечного обогрева, который может как хранить, так и передавать солнечная энергия.

1980-е

В 1980-х годах исследования в лаборатории Эймса развивались для удовлетворения местных и национальных потребностей в энергии. Ископаемая энергия исследования были сосредоточены на способах сжигания угля чище. Разработаны новые технологии очистки мест ядерных отходов. Исследования в области высокопроизводительных вычислений дополнили программы прикладной математикой и физикой твердого тела. Лаборатория Эймса стала национальным лидером в области сверхпроводимости и неразрушающего контроля. Кроме того, Министерство энергетики создало Центр подготовки материалов, чтобы предоставить общественности доступ к разработке новых материалов.

К другим ключевым достижениям 1980-х годов относятся:

1990-е годы

Поддерживается United Министерство энергетики штата в 1990-х годах Лаборатория Эймса продолжала свои усилия по передаче результатов фундаментальных исследований в промышленность для разработки новых материалов, продуктов и процессов. Лаборатория масштабируемых вычислений была создана, чтобы найти способы сделать параллельные вычисления доступными и экономически эффективными для научного сообщества. Исследователи обнаружили первый неуглеродный образец бакиболов, нового материала, важного в области микроэлектроники. Ученые разработали секвенатор ДНК, который был в 24 раза быстрее, чем другие устройства, и метод, позволяющий оценивать характер повреждения ДНК химическими загрязнителями.

Среди других ключевых достижений 1990-х годов:

  • Разработка методики эталонного тестирования HINT, которая объективно сравнивала компьютеры всех размеров, теперь поддерживаемых Университетом Бригама Янга ' s HINT site.
  • Усовершенствование метода газового распыления под высоким давлением для превращения расплавленного металла в мелкозернистые металлические порошки.
  • Прогнозирование геометрии для керамической структуры с фотонной запрещенной зоной . Эти конструкции могут повысить эффективность лазеров, чувствительных устройств и антенн.
  • Открытие нового класса материалов, которые могут сделать магнитное охлаждение жизнеспособной технологией охлаждения в будущем..
  • Разработка высокопрочного бессвинцового припоя, более прочного, простого в использовании, лучше выдерживающего высокие температуры и экологически безопасного.
  • Разработка новых никель-алюминидных покрытий, модифицированных платиной, которые обеспечивают беспрецедентную окислительную и фазовую стабильность в качестве связующих слоев в термобарьерных покрытиях, которые могут повысить долговечность газотурбинных двигателей, позволяя им работать с более высокими
  • Открытие интерметаллических соединений, пластичных при комнатной температуре и которые могут быть использованы для производства практических материалов от покрытий, которые обладают высокой устойчивостью к коррозии и прочными при высоких температурах, до гибких сверхпроводящих проводов и мощный магазин сетей.
  • Исследования фотофизики люминесцентных органических тонких пленок и органических светодиодов привели к созданию нового интегрированного кислородного датчика и новой компании по производству датчиков.
  • Разработка технологии биосенсора, которая помогает определить индивидуальный риск заболевания раком из-за химических загрязнителей.
  • Разработка устройства капиллярного электрофореза, которое может анализировать несколько химических образцов одновременно. Это устройство находит применение в фармацевтике, генетике, медицине и судебной медицине.
  • Разработка и демонстрация кристаллов с фотонной запрещенной зоной, геометрического расположения из диэлектрических материалов, которые пропускают свет, кроме когда частота попадает в запрещенный диапазон. Эти материалы упростят разработку множества практических устройств, включая оптические лазеры, оптические компьютеры и солнечные элементы.

2000-е годы

  • Разработка механохимического процесса, который представляет собой способ получения органических соединений в твердом состоянии без использования растворителей. Он используется для изучения новых сложных гидридных материалов, которые могут обеспечить решение для высокопроизводительного и безопасного хранения водорода, необходимого для обеспечения жизнеспособности транспортных средств, работающих на водороде.
  • Разработка передовой технологии электродвигателей с помощью разработки высокоэффективный сплав с постоянными магнитами, который работает с хорошей магнитной прочностью при 200 градусах Цельсия или 392 градусах Фаренгейта, чтобы помочь сделать электродвигатели более эффективными и рентабельными.
  • Имитация бактерий для синтеза магнитных наночастиц, которые могут могут использоваться для нацеливания и доставки лекарств, в магнитных чернилах и устройствах памяти высокой плотности, или в качестве магнитных уплотнений в двигателях.
  • Сочетая газификацию с высокотехнологичными наноразмерными пористыми катализаторами, они надеются создать этанол из широкого диапазона биомассы, включая зерно дистиллятора, оставшееся от производства этанола, кукурузную солому с полей, траву, древесную массу, отходы животноводства и мусор.
  • Открытие бороалюминиево-магниевого керамического сплава, который включает Гибитс исключительной твердостью. Добавление покрытия из БАМ на лопасти может снизить трение и повысить износостойкость, что может иметь значительный эффект в повышении эффективности насосов, которые используются во всех видах промышленных и коммерческих применений.
  • Материалы, производимые Центр подготовки материалов (MPC) лаборатории Эймса был запущен в открытый космос в рамках миссии Planck Европейского космического агентства. Сплав лантан-никель-олово, произведенный MPC, использовался в криохладителях Planck для охлаждения инструментов во время космического полета.
  • Разработка osgBullet, программного пакета, который создает трехмерное компьютерное моделирование в реальном времени, которое может помочь инженеры проектируют сложные системы, от электростанций нового поколения до высокоэффективных автомобилей. Программа osgBullet получила награду RD 100 в 2010 году.
  • Исследования, подтверждающие, что в фотонных кристаллах в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра можно наблюдать отрицательное преломление, что приближает физиков на один шаг к созданию материалов, демонстрирующих отрицательное преломление в оптических длины волн и реализация столь востребованной суперлинзы.

2011 г. и далее

  • Разработка нового сплава, в котором на 25% улучшена способность основного материала преобразовывать тепло в электрическую энергию, что может когда-нибудь повысить эффективность автомобилей, военной техники и крупных энергетических установок.
  • Подписал меморандум о взаимопонимании с Корейским институтом промышленных технологий для содействия международному сотрудничеству в исследованиях редкоземельных элементов.
  • Дэн Шехтман, ученый из лаборатории Эймса, получил Нобелевскую премию по химии в 2011 году за открытие квазикристаллов.
  • Технология газового распыления использовалась для производства титана. Использование процессов, которые в десять раз более эффективны, чем традиционные методы производства порошка, что значительно снижает стоимость титанового порошка для производителей. Эта технология привела к образованию компании, которая выиграла конкурс Next Top Energy Innovators Challenge, проводимый администрацией Обамы в Америке. Компания, основанная на этой технологии, Iowa Powder Atomization Technology, также выиграла в 2012 году конкурс бизнес-плана John Pappajohn Iowa Business Plan.
  • Новаторские методы масс-спектрометрии, разработанные в лаборатории Эймса, помогают биологам растений впервые заглянуть в невиданное прежде -видимые структуры тканей растений, достижение, открывающее новые области исследований, которые могут иметь далеко идущие последствия для исследований биотоплива и генетики сельскохозяйственных культур.
  • Ученые разгадывают тайны экзотических сверхпроводников, материалов, которые при охлаждении не имеют электрического заряда. сопротивление, которое когда-нибудь может помочь повысить эффективность распределения энергии.
  • Обнаружение основного порядка в металлических стеклах, который может стать ключом к способности создавать новые высокотехнологичные сплавы с особыми свойствами.
  • Открытие новых способов использования хорошо известного полимера в органических светоизлучающих диодах (OLED ), что могло бы устранить необходимость во все более проблематичных и ломких материалах. оксид эталла, используемый в экранах компьютеров, телевизоров и сотовых телефонов.
  • Исследование способов усовершенствования силового кабеля нового поколения, сделанного из композитного алюминия и кальция. Кабели из этого композита будут легче и прочнее, а их проводимость будет как минимум на 10 процентов лучше, чем у существующих материалов для производства электроэнергии постоянного тока, растущего сегмента глобальной передачи электроэнергии.
  • Министерство энергетики выделило лаборатории Эймса 120 миллионов долларов в 2013 г. создать новый Центр энергетических инноваций, который будет сосредоточен на поиске и коммерциализации способов уменьшения зависимости от критически важных материалов, необходимых для конкурентоспособности Америки в технологиях экологически чистой энергии.
  • Приобретение технологии трехмерной печати, которая позволит ускорить поиск альтернатив редкоземельным и другим критическим металлам, а также помочь в разработке процессов, которые позволят создавать уникальные материалы и структуры в процессе печати. ​​
  • В 2014 году были заложены основы нового современного состояния. art Sensitive Instrument Facility (SIF). SIF станет новым домом для существующего в Лаборатории просвечивающего электронного микроскопа и нового высокочувствительного оборудования, обеспечивающего среду, изолированную от вибрации, электромагнитных и других типов помех, которые могут скрыть детали атомного масштаба из четкого обзора. SIF планировалось завершить в 2015 году.
  • Раскрытие тайн новых материалов с помощью сверхбыстрой лазерной спектроскопии, аналогичной высокоскоростной фотографии, когда многие быстрые изображения показывают тонкие движения и изменения внутри материалов. Наблюдение за этой динамикой - одна из новых стратегий для лучшего понимания того, как работают новые материалы, чтобы их можно было использовать для создания новых энергетических технологий.
  • Создание более быстрой и чистой технологии переработки биотоплива, которая не только объединяет процессы, но и использует широко доступные материалы для снижения затрат.
  • Дом для твердотельного спектрометра ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с динамической поляризацией ядра (ДЯП), который помогает ученым понять, как отдельные атомы расположены в материалах. DNP-NMR лаборатории Эймса - первый прибор, который будет использоваться в материаловедении и химии в США.
Директора лаборатории Эймса
#ДиректорНачало семестраКонец семестра
1Фрэнк Спеддинг 19471968
2Роберт Хансен19681988
3Томас Бартон19882007
4Александр Кинг20082013
5Адам Шварц2014
Известные выпускники и преподаватели

Фрэнк Спеддинг ( BS 1925, MS 1926) (умерший) руководил химическим этапом Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны, который привел к первой в мире управляемой ядерной реакции. Он был вторым членом Национальной академии наук штата Айова и первым директором лаборатории Эймса. Доктор Спеддинг выиграл премию Ленгмюра в 1933 году, только Оскар К. Райс и Линус Полинг опередили его в этом достижении. Награда теперь называется «Премия в области чистой химии» Американского химического общества. Он первым удостоен звания заслуженного профессора естественных и гуманитарных наук штата Айова (1957 г.). Среди других наград: премия Уильяма Н. Николса нью-йоркского отделения Американского химического общества (1952 г.); Золотая медаль Джеймса Дугласа Американского института горных, металлургических и нефтяных инженеров (1961 г.) за достижения в цветной металлургии; и премия Фрэнсиса Дж. Кламера от Института Франклина (1969) за достижения в области металлургии.

Харли Вильгельм (доктор философии, 1931 г.) (умерший) разработал наиболее эффективный процесс производства металлического урана для Манхэттенского проекта, процесс Эймса, который используется до сих пор.

Велмер А. Фассель (доктор философии, 1947) (умер), всемирно известный разработкой аналитического процесса атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), используемого для химического анализа в почти каждая исследовательская лаборатория в мире; бывший заместитель директора лаборатории Эймса.

Карл А. Гшнейднер младший (бакалавр наук 1952 г., доктор философии 1957 г.) (умерший) избран членом Национальной инженерной академии в 2007 г. Гшнайднер признан одним из мировых лидеров ведущие специалисты в области металловедения и термического и электрического поведения редкоземельных материалов. Кроме того, Гшнайднер является членом Общества минералов, металлов и материалов, членом Американского общества материаловедения и членом Американского физического общества.

Джеймс Ренье (доктор философии, 1955), председатель и главный исполнительный директор Honeywell Inc. (1988–93).

Дарлин К. Хоффман (доктор философии, 1951 г.), обладатель Национальной медали науки 1997 г., является одним из исследователей, подтвердивших существование элемента 106, сиборгия.

Джон Уивер (доктор философии, 1973), названный Ученым года 1997 года журналом RD. В настоящее время Уивер возглавляет факультет материаловедения и инженерии Иллинойского университета в Урбане-Шампейн.

Джеймс Халлиган (бакалавр наук 1962, магистр наук 1965, доктор философии 1967), президент Государственного университета Оклахомы (1994–2002).

Аллан Макинтош, известный эксперт по редкоземельным металлам и президент Европейского физического общества.

Джеймс У. Митчелл (доктор философии 1970), назван первым профессором Джорджа Вашингтона Карвера Университета штата Айова в 1994 году. Он также является лауреатом двух премий RD 100 и престижной премии Перси Л. Джулиана за исследования, присужденной Национальной организацией профессионального развития Черные химики и инженеры-химики за инновационные промышленные исследования. Митчелл - вице-президент Лаборатории исследования материалов Bell Laboratories, Lucent Technologies.

Джон Корбетт, лаборатория химии и Эймса, член Национальной академии наук, создал первый не углерод образец бакиболов ; открыл более 1000 новых материалов.

Кай-Мин Хо, Че-Тинг Чан и Костас Соукулис, физик и лаборатория Эймса, были первыми, кто разработал и продемонстрировал существование фотонных запрещенные кристаллы, открытие, которое привело к развитию быстро расширяющейся области фотонных кристаллов. Ожидается, что фотонные кристаллы найдут революционное применение в оптической связи и других областях светотехники. Сукулис является лауреатом Премии Декарта за выдающиеся достижения в области научных совместных исследований, высшей награды Европейского Союза в области науки.

Дэн Шехтман, материаловедение и инженерия и Лаборатория Эймса, лауреат Нобелевской премии по химии 2011 года.

Пэт Тиль, Лаборатория химии и Эймса, получил одну из первых 100 Национальный научный фонд Награды за участие в науке и технике (вручены в 1991 году). Также получил награду AVS Medard W. Welch Award, которая отмечает выдающиеся исследования в области материалов, интерфейсов и обработки (вручена в 2014 г.).

Эдвард Йунг, химик и лаборатория Эймса, первый человек, который количественно проанализировал химический состав отдельного эритроцита человека с помощью устройства, которое он спроектировал и построил; разработка может привести к более точному выявлению СПИДа, рака и генетических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, мышечная дистрофия и синдром Дауна. За эту новаторскую работу Юнг получил четыре награды и награду «Выбор редакции» от журнала RD. Он был лауреатом премии Американского химического общества в области хроматографии в 2002 году за свои исследования в области химического разделения.

Клаус Руденберг, физик и лаборатория Эймса, лауреат 2001 года Американского химического общества Премия в области теоретической химии за новаторские исследования в области теоретической химии.

Пол Кэнфилд, Сергей Будько, Костас Сукулис, физика и лаборатория Эймса, им. Премия Thomas Reuters «Самые влиятельные научные умы мира, 2014 год» присуждается за наибольшее количество высокоцитируемых работ (среди 1% лучших в своей предметной области и году публикации в период с 2002 по 2012 год).

Костас Сукулис, физик и лаборатория Эймса, получил премию Макса Борна от Оптического общества Америки в 2014 году. Эта награда присуждается ученому, внесшему выдающийся вклад в научную область физической оптики.

Ссылки
  1. ^«Центр подготовки материалов». Лаборатория Эймса. Проверено 17 июля 2013 г.
  2. ^. Лаборатория масштабируемых вычислений. Архивировано 2 июля 2013 г. Получено 17 июля 2013 г.
  3. ^«НАМЕК». Университет Бригама Янга. Архивировано с оригинального 24.07.2013. Проверено 17 июля 2013 г.
  4. ^Тернер, Роджер (21 июня 2019 г.). «Стратегический подход к редкоземельным элементам в условиях обострения глобальной торговой напряженности». www.greentechmedia.com.
  5. ^«Премия ACS в области хроматографии». Американское химическое общество. Проверено 17 июля 2013 г.
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-06-10 18:46:42
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте