Лаборатория Эймса - Ames Laboratory

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Найдите источники: "Лаборатория Эймса"  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Июнь 2010 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Лаборатория Эймса

Учредил	1947; 73 года назад (1947)
Тип исследования	Неклассифицированный
Бюджет	60 миллионов долларов
Директор	Адам Шварц
Сотрудники	473
Студенты	198
Место расположения	Эймс, ИА Координаты: 42 ° 01′50 ″ с.ш. 93 ° 38′54 ″ з.д. / 42,0305 ° с. Ш. 93,6482 ° з. / 42.0305; -93.6482
Операционное агентство	Государственный университет Айовы
Интернет сайт	Лаборатория Эймса

Лаборатория Эймса это Министерство энергетики США национальная лаборатория находится в Эймс, Айова и связан с Государственный университет Айовы. Это национальная лаборатория высшего уровня для новых исследований в различных областях, касающихся национальной безопасности и управления ресурсами. Лаборатория проводит исследования в различных областях, представляющих национальный интерес, в том числе синтез и изучение новых материалов, энергетические ресурсы, высокоскоростной компьютерный дизайн, и экологическая очистка 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 для внутренней нехватки редкоземельные металлы и другие материалы, важные для нас энергетическая безопасность.

История

1940-е годы

В 1942 г. Фрэнк Спеддинг из Государственный колледж Айовы, специалист по химии редкоземельные элементы, согласился создать и руководить программой химических исследований и разработок, так как Эймс проект, чтобы сопровождать Манхэттенский проект существующие физика программа. Его цель заключалась в получении высокой чистоты уран из урана руды. Компания Harley Wilhelm разработала новые методы восстановления и разливки металлического урана, что сделало возможным разливку больших размеров. слитки металла и снизить себестоимость производства в 20 раз. Около одной трети или около двух тонн урана, использованного в первом самоподдерживающемся ядерная реакция на Чикагский университет был предоставлен с помощью этих процедур, теперь известных как Эймс Процесс. Проект Эймс произвел более двух миллионов фунтов (1000 тонн) урана для Манхэттенского проекта, пока промышленность не взяла на себя этот процесс в 1945 году.

Проект Эймса получил Премия Army-Navy 'E' за превосходство в производстве 12 октября 1945 года, что означало два с половиной года передового опыта в промышленном производстве металлического урана как жизненно важного военного материала. Государственный университет Айовы является уникальным среди учебных заведений, получившим эту награду за выдающиеся заслуги, обычно присуждаемой промышленности. Другие ключевые достижения, связанные с проектом:

• Разработка процесса восстановления уран из подручных материалов и превратить его в хорошие слитки.
• Развитие ионный обмен процесс отделения редкоземельных элементов друг от друга в граммах - что невозможно с другими методами.
• Разработка масштабного производственного процесса для торий используя бомборедукторный метод.

Лаборатория Эймса была официально основана в 1947 г. Комиссия по атомной энергии США в результате успеха проекта Эймса.

1950-е годы

В течение 1950-х годов растущая репутация лаборатории по работе с редкоземельными металлами быстро увеличила объем ее работы. Поскольку страна изучала использование атомная энергия, ученые лаборатории изучили ядерное топливо и конструкционные материалы для ядерные реакторы. 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 услугами Университета штата Айова. синхротрон продолжить исследования в области физики средних энергий. Усилия в области аналитической химии расширились, чтобы не отставать от необходимости анализа новых материалов.

Среди других ключевых достижений 1950-х годов:

• Разработка процессов разделения гафний, ниобий, барий, стронций, цезий и рубидий.
• Открытие нового изотоп, фосфор -33.
• Разделение высокочистых оксидов редкоземельных элементов в килограммовых количествах.
• Разработка метода разделения плутоний и деление продукты из потраченных уран топливо.
• Производство особо чистых иттрий металл в больших количествах, отгрузка более 18 000 фунтов, прежде чем промышленность взяла на себя этот процесс.

1960-е

В 1960-х годах лаборатория достигла пика занятости, поскольку ее ученые продолжали исследовать новые материалы. В рамках этих усилий лаборатория построила 5-мегаваттную тяжеловодный реактор за нейтронография исследования и дополнительные изотоп разделение исследований. В Комиссия по атомной энергии США учредил Информационный центр по редкоземельным элементам в лаборатории Эймса, чтобы предоставлять научным и техническим кругам информацию о редкоземельных металлах и их соединениях.

Другие важные достижения 1960-х годов включали:

• Разработка процесса производства торий металл чистотой 99,985 процента.
• Разработка процесса получения высокой чистоты ванадий металл для ядерный Приложения.
• Открытие нового изотоп, медь -69.
• Проведена первая успешная эксплуатация сепаратора изотопов, подключенного к реактору, с целью изучения короткоживущей радиоактивности, возникающей при делении уран -235.
• Выращивание первого крупного кристалла твердого гелия

1970-е годы

В 1970-е годы, когда Комиссия по атомной энергии США превратился в Министерство энергетики США, усилия были диверсифицированы, поскольку некоторые исследовательские программы закрывались и открывались новые. Федеральные чиновники консолидировали реакторные установки, что привело к закрытию исследовательского реактора. Лаборатория Эймса ответила новым акцентом на Прикладная математика, солнечная энергия, ископаемое топливо и борьба с загрязнением. Были разработаны инновационные аналитические методы для получения точной информации по все более мелким образцам. Первым среди них был индуктивно связанная плазма -атомная эмиссия спектроскопия, который может быстро и одновременно обнаруживать до 40 различных следов металлов в небольшом образце.

Другие ключевые достижения 1970-х годов включали:

• Разработка высокочувствительного метода прямого анализа Меркурий в воздухе, воде, рыбе и почве.
• Разработка метода выделения небольших 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.
• Развитие усилитель изображения экран, который значительно сократил воздействие медицинских Рентгеновские лучи.
• Развитие солнечное отопление модуль, который мог 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 сосредоточены на способах сжигания каменный уголь очиститель. Были разработаны новые технологии для очистки ядерные отходы места. Исследование высокопроизводительных вычислений дополнило Прикладная математика и физика твердого тела программы. Лаборатория Эймса стала национальным лидером в области сверхпроводимость и неразрушающая оценка. Кроме того, Министерство энергетики создало Центр подготовки материалов.^[1] обеспечить публичный доступ к разработке новых материалов.

К другим ключевым достижениям 1980-х годов относятся:

• Развитие жидкостного перехода солнечная батарея это было эффективно, прочно и нетоксично.
• Получено финансирование Министерства обороны на разработку неразрушающая оценка техника для самолетов.
• Стала ведущей лабораторией Министерства энергетики по управлению экологической оценкой восстановление энергии процессы.
• Разработка нового метода для легирование чистый неодим с утюг, производя сырье для широко используемых неодимовый магнит.
• Помогал в разработке Терфенол, который меняет форму в магнитном поле, что делает его идеальным для сонар и преобразователь Приложения.

1990-е

Воодушевленный Министерство энергетики США 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^[2] была создана, чтобы найти способы сделать параллельные вычисления доступным и экономичным для научного сообщества. Исследователи обнаружили первый неуглеродный пример Bukyballs, новый материал, важный в области микроэлектроника. Ученые разработали ДНК секвенсор, который был в 24 раза быстрее, чем другие устройства, и метод, позволяющий оценить характер повреждения ДНК химическими загрязнителями.

К другим ключевым достижениям 1990-х годов относятся:

• Развитие НАМЕКАТЬ метод тестирования, который объективно сравнивал компьютеры всех размеров, теперь поддерживается Университет Бригама Янга Сайт HINT.^[3]
• Усовершенствование метода газового распыления под высоким давлением для превращения жидкого металла в мелкозернистые металлические порошки.
• Прогнозирование геометрии для керамика структура с фотонной запрещенная зона. Эти структуры могут повысить эффективность лазеры, датчики и антенны.
• Открытие нового класса материалов, которые могут магнитное охлаждение жизнеспособная технология охлаждения для будущего.
• Разработка высокопрочного вести -свободный припаять который прочнее, проще в использовании, лучше выдерживает высокие температуры и экологически безопасен.
• Разработка новых никель-алюминидных покрытий, модифицированных платиной, которые обеспечивают беспрецедентную окислительную и фазовую стабильность в качестве связующих слоев в термобарьерных покрытиях, что может повысить долговечность газотурбинных двигателей, позволяя им работать при более высоких температурах и увеличивая срок их службы.
• Открытие интерметаллических соединений, пластичных при комнатной температуре, которые могут быть использованы для производства практичных материалов от покрытий, обладающих высокой устойчивостью к коррозии и прочных при высоких температурах, до гибких сверхпроводящих проводов и мощных магнитов.
• Исследования по фотофизике люминесцентных органических тонких пленок и органических светодиодов привели к созданию нового интегрированного кислородного датчика и новой компании по производству датчиков.
• Разработка биосенсорной технологии, помогающей определить риск заболевания раком от химических загрязнителей.
• Развитие капилляра электрофорез прибор, который может анализировать несколько химических проб одновременно. Это устройство находит применение в фармацевтике, генетике, медицине и судебной медицине.
• Дизайн и демонстрация фотонных кристаллов запрещенной зоны, геометрическое расположение диэлектрик материалы, пропускающие свет, за исключением случаев, когда частота попадает в запрещенный диапазон. Эти материалы упростят разработку множества практических устройств, включая оптические лазеры, оптические компьютеры и солнечные элементы.

2000-е

• Разработка механохимического процесса без использования растворителей для получения органических соединений в твердом состоянии. Он используется для изучения новых сложных гидридных материалов, которые могут обеспечить решение для безопасного хранения водорода большой емкости, необходимого для обеспечения жизнеспособности транспортных средств, работающих на водороде.
• Разработка передовых технологий электродвигателей с электроприводом путем разработки высокопроизводительного сплава с постоянными магнитами, который работает с хорошей магнитной прочностью при температуре 200 градусов Цельсия или 392 градусов по Фаренгейту, чтобы сделать электродвигатели более эффективными и экономичными.
• Имитация бактерий для синтеза магнитных наночастиц, которые можно использовать для нацеливания и доставки лекарств, в магнитных чернилах и устройствах памяти высокой плотности, или в качестве магнитных уплотнений в двигателях.
• Комбинируя газификацию с высокотехнологичными наноразмерными пористыми катализаторами, они надеются создать этанол из широкого спектра биомассы, включая зерно дистиллятора, оставшееся от производства этанола, кукурузную солому с полей, траву, древесную массу, отходы животноводства и мусор.
• Открытие керамического сплава бор-алюминий-магний, обладающего 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 промышленного и коммерческого применения.
• Материалы, произведенные Центром подготовки материалов (MPC) лаборатории Эймса, были запущены в космическое пространство в рамках программы Европейское космическое агентство с Планка Миссия. Сплав лантана, никеля и олова, 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 инженерам проектировать сложные системы, начиная от электростанций следующего поколения и заканчивая высокоэффективными автомобилями. Программное обеспечение osgBullet получило награду R&D 100 в 2010 году.
• Исследования, подтверждающие отрицательное преломление, можно наблюдать в фотонных кристаллах в микроволновой области электромагнитного спектра, что приближает физиков на один шаг к созданию материалов, демонстрирующих отрицательное преломление в оптических длинах волн, и реализации столь востребованного суперлинза.

2011 и далее

• Разработка нового сплава, в котором на 25 процентов улучшена способность основного материала преобразовывать тепло в электрическую энергию, что может когда-нибудь повысить эффективность автомобилей, военных транспортных средств 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, выиграл в 2011 г. Нобелевская премия по химии за открытие квазикристаллов.
• Технология газового распыления использовалась для производства титанового порошка с процессами, 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 конкурс бизнес-плана John Pappajohn Iowa 2012 года.
• Новаторские методы масс-спектрометрии, разработанные в лаборатории Эймса, помогают биологам растений получить первые проблески невиданных ранее структур растительных тканей. Это достижение открывает 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 имеют нулевое электрическое сопротивление, что когда-нибудь может помочь повысить эффективность распределения энергии.
• Открытие основного порядка в металлических стеклах, который может стать ключом к способности создавать новые высокотехнологичные сплавы со специфическими свойствами.
• Открытие новых способов использования хорошо известного полимера в органических светодиоды (Светодиоды ), что могло бы устранить потребность во все более проблематичном и хрупком оксиде металла, используемом в экранах компьютеров, телевизоров и сотовых телефонов.
• Изучение способов усовершенствования силового кабеля нового поколения из алюминиево-кальциевого композита. Кабели из этого композита будут легче и прочнее, а их проводимость, по крайней мере, на 10 процентов лучше, чем у существующих материалов для питания постоянного тока, растущего сегмента глобальной передачи электроэнергии.
• В 2013 году Министерство энергетики выделило лаборатории Эймса 120 миллионов долларов на открытие нового центра энергетических инноваций. Институт критических материалов, который будет сосредоточен на поиске и коммерциализации способов уменьшения зависимости от критически важных материалов, необходимых для конкурентоспособности Америки в технологиях чистой энергии.^[4]
• Приобретение технологии трехмерной печати, которая ускорит поиск альтернатив редкоземельным и другим важным металлам, а также поможет разработать процессы, которые позволят создавать уникальные материалы и структуры в процессе печати.
• В 2014 году были заложены основы нового современного центра чувствительных инструментов (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. Завершение строительства ФПИ было запланировано на 2015 год.
• Раскрытие тайн новых материалов с помощью сверхбыстрой лазерной спектроскопии, похожей на высокоскоростную фотографию, когда многие быстрые изображения показывают тонкие движения и изменения внутри материалов. Наблюдение за этой динамикой - одна из новых стратегий, позволяющих лучше понять, 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.
• Здесь находится твердотельный спектрометр ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с динамической поляризацией ядра (ДЯП), который помогает ученым понять, как отдельные атомы расположены в материалах. DNP-ЯМР Ames Laboratory - первый прибор, который будет использоваться для материаловедения и химии в США.

Директора лаборатории Эймса

Известные выпускники и преподаватели

Фрэнк Спеддинг (Б.С. 1925, М.С. 1926) (умер) руководил химическим этапом Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны, что привело к первой в мире управляемой ядерной реакции. Он был вторым членом организации штата Айова. Национальная Академия Наук и первый директор лаборатории Эймса. Доктор Спеддинг получил премию Ленгмюра в 1933 году, только Оскар К. Райс и Линус Полинг предшествовал ему в этом достижении. Награда теперь называется Премией по чистой химии Американское химическое общество. 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 инженеров горной, металлургической и нефтяной промышленности (1961 г.) за достижения в цветной металлургии; и премия Фрэнсиса Дж. Кламера от Института Франклина (1969) за достижения в области металлургии.

Харлей Вильгельм (доктор философии, 1931 г.) (умер), разработал наиболее эффективный процесс производства металлического урана для Манхэттенского проекта, Эймс Процесс, процесс, который используется до сих пор.

Велмер А. Фассель (Доктор философии, 1947 г.)(скончался), всемирно известный разработкой аналитического процесса, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), который используется для химического анализа почти во всех исследовательских лабораториях мира; бывший заместитель директора лаборатории Эймса.

Карл А. Гшнайднер-младший (бакалавр 1952 г., доктор философии 1957 г.) (умерший) избран членом Национальная инженерная академия В 2007 году Гшнайднер был признан одним из ведущих мировых специалистов в области металлургии и термического и электрического поведения редкоземельных материалов. Кроме того, Гшнайднер является членом Общества минералов, металлов и материалов, членом Американского общества материаловедения и членом Американское физическое общество.

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

Дарлин К. Хоффман (доктор философии, 1951 г.), получившая в 1997 г. Национальная медаль науки, является одним из исследователей, подтвердивших существование 106-го элемента, сиборгия.

Джон Уивер (доктор философии, 1973)признан ученым года 1997 по версии журнала R&D. Уивер в настоящее время возглавляет факультет материаловедения и инженерии Иллинойского университета, Урбана-Шампейн.

Джеймс Халлиган (BS 1962, MS 1965, доктор философии 1967), президент Государственный университет Оклахомы (1994–2002).

Аллан Макинтош, отметил эксперт по редкоземельные металлы и президент Европейское физическое общество.

Джеймс У. Митчелл (доктор философии, 1970)назван первым университетом штата Айова Джордж Вашингтон Карвер Профессор в 1994 году. Он также является лауреатом двух премий R&D 100 и престижной премии Перси Л. Джулиана в области исследований, присужденной Национальной организацией профессионального развития черных химиков и инженеров-химиков за инновационные промышленные исследования. Митчелл - вице-президент Лаборатории исследования материалов Bell Laboratories, Lucent Technologies.

Джон Корбетт, химии и лаборатории Эймса, член Национальная Академия Наук, создал первый не-углерод пример Bukyballs; открыл более 1000 новых материалов.

Кай-Мин Хо, Че-Тинг Чан, и Костас Сукулис, физика и лаборатория Эймса, были первыми, кто спроектировал и продемонстрировал существование кристаллов с фотонной запрещенной зоной, открытие, которое привело к развитию быстро расширяющейся области фотонные кристаллы. Ожидается, что фотонные кристаллы найдут революционное применение в оптической связи и других областях светотехники. Сукулис - получатель Премия Декарта за выдающиеся достижения в области научных совместных исследований, то Евросоюз Высшая награда в области науки.

Дэн Шехтман, материаловедение и инженерия и Лаборатория Эймса, победитель конкурса 2011 г. Нобелевская премия по химии.

Пэт Тиль, Химия и Лаборатория Эймса, вошли в число первых 100 Национальный фонд науки Премия «Женщины в науке и технике» (вручена в 1991 году). Также получил премию AVS Medard W. Welch Award, которая отмечает выдающиеся исследования в области материалов, интерфейсов и обработки (вручена в 2014 году).

Эдвард Юнг, химия и лаборатория Эймса, первый человек, который количественно проанализировал химический состав одного эритроцита человека с помощью устройства, которое он спроектировал и построил; разработка может привести к более эффективному выявлению СПИДа, рака и генетических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, мышечная дистрофия и синдром Дауна. Юнг выиграл четыре 100 наград R&D и награда "Выбор редакции" от журнала R&D за эту новаторскую работу. Он был получателем 2002 года Американское химическое общество Премия в области хроматографии за исследования в области химического разделения.^[5]

Клаус Руденберг, физика и лаборатория Эймса, 2001 г. Американское химическое общество Премия в области теоретической химии за инновационные исследования в области теоретическая химия.

Пол Кэнфилд, Сергей Будько, Костас Сукулис, лаборатория физики и Эймса, названная в честь самых влиятельных научных умов мира Томаса Рейтерса в 2014 году. Премия присуждается за наибольшее количество высоко цитируемых работ (среди 1 процента лучших в своей предметной области и году публикации в период с 2002 по 2012 год).

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

Рекомендации

внешняя ссылка

• Лаборатория Эймса
• Институт критических материалов
• Центр подготовки материалов
• Государственный университет Айовы
• Институт физических исследований и технологий Университета штата Айова
• Биографические воспоминания Фрэнка Спеддинга Джона. Д. Корбетт