Brent Fultz es un físico y científico de materiales estadounidense y una de las principales autoridades mundiales en mecánica estadística , difracción y transiciones de fase en materiales. Fultz es profesora Barbara y Stanley Rawn Jr. de Física Aplicada y Ciencia de Materiales en el Instituto de Tecnología de California . [1] Es conocido por su investigación en física de materiales y química de materiales , y por establecer la importancia de la entropía de fonones para la estabilidad de fase de los materiales. [2] Además, Fultz supervisó la construcción del instrumento espectrómetro chopper de amplio rango angular (ARCS) en la fuente de neutrones de espalación [3] y ha logrado avances en las técnicas de medición de fonones. [2]
Es autor de dos libros de texto de posgrado, Microscopía electrónica de transmisión y difractometría de materiales (con James M. Howe, Springer, 2001; 4ª ed., 2013) sobre difractometría de materiales, [4] [5] y Transiciones de fase en materiales. (Cambridge University Press, 2014) sobre transiciones de fase en materiales. [6]
Brent Fultz completó sus estudios universitarios en física en el MIT en 1975, antes de obtener su doctorado en ciencias de la ingeniería en la Universidad de California, Berkeley , en 1982, donde estudió bajo la dirección de John William Morris. [7] Su carrera temprana estuvo marcada por su designación como Joven Investigador Presidencial y la recepción del Premio de Desarrollo Docente de IBM y una Beca Jacob Wallenberg. Luego, Fultz trabajó como científico en el Laboratorio Lawrence Berkeley antes de convertirse en profesor de ciencia de materiales en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) en 1985.
Las contribuciones académicas de Fultz fueron reconocidas a través de múltiples reconocimientos, como el Premio Científico Distinguido TMS EMMPD en 2010 y el Premio William Hume-Rothery de TMS en 2016. [8] Su trabajo en el campo de la dispersión de neutrones también le valió una beca de la Universidad de Neutrones. Scattering Society of America en 2016. Sus logros incluyen además ser miembro de la Sociedad de Sigma Xi en 2017, una beca de la Sociedad Estadounidense de Física en 2017, una beca de TMS en 2018 y el reconocimiento como "Árbitro Destacado" por parte de la Sociedad Estadounidense de Física. La sociedad en 2019. [9] [10]
Ha desempeñado un papel de asesoramiento para Advanced Photon Source y Spallation Neutron Source . Su experiencia en ciencias de los materiales también lo llevó a desempeñar funciones de consultoría en Everett Charles Technologies, la Junta de Ciencias de la Defensa y para empresas como Actium Materials, Contour Energy y Materials Project. Ha escrito o es coautor de cerca de 400 artículos.
En colaboración con su colega, el Prof. J. Howe de la Universidad de Virginia , Fultz produjo un libro de texto avanzado sobre el tema de la difracción de materiales y la microscopía, que ya ha tenido cuatro ediciones en inglés y una en ruso, con una traducción al chino en progreso. . [11] Más recientemente, Fultz desarrolló un libro de texto de posgrado sobre transiciones de fase material, que integra ideas tanto de las ciencias de materiales tradicionales como de la física de la materia condensada. [12]
La investigación de Brent Fultz profundiza en la comprensión del comportamiento de los átomos dentro de los sólidos, en particular cómo sus vibraciones, o fonones, influyen en la entropía y la energía libre de los materiales. Emplea técnicas de dispersión de neutrones inelásticas para examinar estas vibraciones atómicas, que son una fuente primaria de entropía en los sólidos. [13] La importancia termodinámica de las excitaciones magnéticas y electrónicas dentro de los sólidos, que también se detectan con este método, constituye otro aspecto de su estudio. Su trabajo reciente enfatiza las interacciones entre fonones y excitaciones electrónicas en un amplio rango de temperaturas, y cómo la entropía cambia con diferentes condiciones de temperatura y presión . [14]
Los métodos computacionales modernos, específicamente la teoría del funcional de la densidad , desempeñan un papel clave en la investigación de Fultz sobre fonones y electrones en sólidos. Su equipo utiliza dinámica molecular ab initio para investigar computacionalmente fonones y excitaciones de electrones a altas temperaturas. [15] Además, utilizan dispersión inelástica de rayos X de alta resolución para examinar cómo cambia la termodinámica vibratoria bajo altas presiones, como podría experimentarse en una celda de yunque de diamante . [dieciséis]
El trabajo de Fultz también aborda el acuciante problema energético global . Su equipo investiga materiales capaces de almacenar litio (utilizado en baterías recargables) e hidrógeno. [17] [18] Su objetivo es comprender cómo las moléculas de hidrógeno interactúan con las superficies y cómo los nuevos materiales pueden optimizar el almacenamiento de hidrógeno. Además, están explorando el potencial del uso de la dispersión resonante nuclear para estudiar las distorsiones atómicas en los materiales cuando un electrón se mueve entre iones adyacentes bajo presión. El trabajo de Fultz (que a menudo se inclina más hacia la mecánica cuántica que hacia la mecánica clásica , y hacia la mecánica estadística más que hacia la termodinámica clásica ) se centra en la posición de los átomos, especialmente en materiales desordenados, y en cómo los átomos vibran o transfieren electrones durante el enlace.
El equipo de Fultz abrió nuevos caminos al investigar la entropía de los materiales, específicamente cómo las variaciones en la estructura cristalina, la composición química o las disposiciones atómicas locales podrían afectar el espectro vibratorio y, a su vez, la entropía. [14] [19] Con el tiempo, esta investigación condujo al reconocimiento de que tales detalles de la entropía vibratoria influyen significativamente en la estabilidad termodinámica de los materiales. [20] El equipo de Fultz también lleva a cabo numerosos experimentos en instalaciones nacionales que proporcionan rayos X o haces de neutrones de alta intensidad. [13] Esto ha llevado a colaboraciones con científicos de estas fuentes nacionales de neutrones. Un logro notable en esta área fue el liderazgo de Fultz en la construcción de un instrumento de dispersión de neutrones de vanguardia, el espectrómetro chopper de amplio rango angular (ARCS) en la Fuente de Neutrones de Espalación . Junto con esto, surgió la oportunidad de proyectos novedosos de informática científica, como la iniciativa de Análisis de datos distribuidos para experimentos de dispersión de neutrones (DANSE).