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John B. Goodenough

John Bannister Goodenough ( / ˈɡʊdɪnʌf / GUUD - in -uf ; 25 de julio de 1922-25 de junio de 2023) fue un científico de materiales estadounidense, físico del estado sólido y premio Nobel de química . Desde 1986 fue profesor de Ciencia de los Materiales, Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Mecánica, [3] en la Universidad de Texas en Austin . Se le atribuye la identificación de las reglas de Goodenough-Kanamori del signo del superintercambio magnético en materiales, el desarrollo de materiales para la memoria de acceso aleatorio de computadoras y la invención de materiales catódicos para baterías de iones de litio .

Goodenough nació en Jena , Alemania , de padres estadounidenses. Durante y después de graduarse en la Universidad de Yale , Goodenough sirvió como meteorólogo militar estadounidense en la Segunda Guerra Mundial. Luego obtuvo su doctorado en física en la Universidad de Chicago , se convirtió en investigador en el Laboratorio Lincoln del MIT y más tarde en director del Laboratorio de Química Inorgánica de la Universidad de Oxford .

Goodenough fue galardonado con la Medalla Nacional de Ciencias , la Medalla Copley , el Premio Fermi , el Premio Draper y el Premio Japón . El Premio John B. Goodenough en ciencia de los materiales lleva su nombre. En 2019, fue galardonado con el Premio Nobel de Química junto a M. Stanley Whittingham y Akira Yoshino ; a los 97 años, se convirtió en el premio Nobel de mayor edad de la historia. [4] Desde el 27 de agosto de 2021 hasta su muerte, fue el premio Nobel vivo de mayor edad.

Vida personal y educación

John Goodenough nació en Jena, Alemania , el 25 de julio de 1922, [5] de padres estadounidenses, Erwin Ramsdell Goodenough (1893-1965) y Helen Miriam (Lewis) Goodenough. [6] Provenía de una familia académica. Su padre, un estudiante de posgrado en Oxford cuando nació John, eventualmente se convirtió en profesor de historia religiosa en Yale . [7] [8] Su hermano Ward se convirtió en profesor de antropología en la Universidad de Pensilvania . [9] John también tenía dos medios hermanos del segundo matrimonio de su padre: Ursula Goodenough , profesora emérita de biología en la Universidad de Washington en St. Louis ; y Daniel Goodenough, profesor emérito de biología en la Facultad de Medicina de Harvard . [10]

En sus años escolares, Goodenough sufrió de dislexia . En ese momento, la comunidad médica no entendía bien la dislexia, y la condición de Goodenough no fue diagnosticada ni tratada. [10] Aunque sus escuelas primarias lo consideraban "un estudiante retrasado", aprendió a escribir por sí mismo para poder tomar el examen de ingreso a Groton School , el internado donde estudiaba su hermano mayor en ese momento. [10] [11] Se le concedió una beca completa. [7] En Groton, sus calificaciones mejoraron y finalmente se graduó como el mejor de su clase en 1940. [10] [12] También desarrolló un interés en explorar la naturaleza, las plantas y los animales. [13] Aunque fue criado como ateo, se convirtió al cristianismo protestante en la escuela secundaria. [11] [14] [15]

Después de Groton, Goodenough se graduó summa cum laude de Yale , donde fue miembro de Skull and Bones . [16] Completó su trabajo de curso a principios de 1943 (después de solo dos años y medio) y recibió su título en 1944, [17] cubriendo sus gastos mediante tutorías y calificación de exámenes. [16] Inicialmente había tratado de alistarse en el ejército después del ataque japonés a Pearl Harbor , pero su profesor de matemáticas lo convenció de quedarse en Yale por un año más para que pudiera terminar su trabajo de curso, lo que lo calificó para unirse al departamento de meteorología del Cuerpo Aéreo del Ejército de los EE . UU. [11] [16]

Después de que terminó la Segunda Guerra Mundial, Goodenough obtuvo una maestría y un doctorado en física de la Universidad de Chicago , este último en 1952. [11] [18] Su supervisor de doctorado fue Clarence Zener , un teórico en ruptura eléctrica ; también trabajó y estudió con físicos, incluidos Enrico Fermi y John A. Simpson . Mientras estaba en Chicago, conoció a la estudiante de posgrado de historia canadiense Irene Wiseman. [19] [20] Se casaron en 1951. [10] [7] La ​​pareja no tuvo hijos. [10] Irene murió en 2016. [20]

Goodenough cumplió 100 años el 25 de julio de 2022. [21] Murió en un centro de vida asistida en Austin, Texas , el 25 de junio de 2023, un mes antes de lo que habría sido su 101.º cumpleaños. [22] [23] [10]

Carrera e investigación

Goodenough analiza su investigación y su carrera.

A lo largo de su carrera, Goodenough escribió más de 550 artículos, 85 capítulos de libros y reseñas, y cinco libros, incluidas dos obras fundamentales, Magnetism and the Chemical Bond (1963) [24] y Les oxides des metaux de transition (1973). [25]

Laboratorio Lincoln del MIT

Después de sus estudios, Goodenough fue científico investigador y líder de equipo en el Laboratorio Lincoln del MIT durante 24 años. En el MIT, formó parte de un equipo interdisciplinario responsable del desarrollo de la memoria magnética de acceso aleatorio . [26] Su investigación se centró en el magnetismo y en el comportamiento de transición metal-aislante en óxidos de metales de transición . Sus esfuerzos de investigación sobre RAM lo llevaron a desarrollar los conceptos de ordenamiento orbital cooperativo, también conocido como distorsión cooperativa de Jahn-Teller , en materiales de óxido . [27] Posteriormente lo llevaron a desarrollar (con Junjiro Kanamori) las reglas de Goodenough-Kanamori , un conjunto de reglas semiempíricas para predecir el signo del superintercambio magnético en materiales; el superintercambio es una propiedad fundamental para la superconductividad de alta temperatura . [28] [29] [30]

Universidad de Oxford

Placa azul erigida por la Royal Society of Chemistry en conmemoración del trabajo en pro de la batería recargable de iones de litio en Oxford

El gobierno de los EE. UU. finalmente terminó la financiación de la investigación de Goodenough, por lo que a fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, abandonó los Estados Unidos y continuó su carrera como director del Laboratorio de Química Inorgánica de la Universidad de Oxford . [27] Entre los aspectos más destacados de su trabajo en Oxford, a Goodenough se le atribuye una investigación significativa esencial para el desarrollo de baterías recargables de iones de litio comerciales . [27] Goodenough pudo ampliar el trabajo previo de M. Stanley Whittingham sobre materiales de baterías y descubrió en 1980 que al usar Li x CoO 2 como material de cátodo liviano y de alta densidad energética , podía duplicar la capacidad de las baterías de iones de litio.

Aunque Goodenough vio un potencial comercial en las baterías con sus cátodos de LiCoO2 y LiNiO2 y se acercó a la Universidad de Oxford con una solicitud para patentar esta invención, Oxford se negó. Incapaz de afrontar los gastos de la patente con su salario académico, Goodenough recurrió al Atomic Energy Research Establishment del Reino Unido en Harwell , que aceptó su oferta, pero bajo las condiciones que establecían el pago de regalías cero a los inventores John B. Goodenough y Koichi Mizushima . En 1990, la AERE licenció las patentes de Goodenough a Sony Corporation , a la que siguieron otros fabricantes de baterías. Se estimó que la AERE ganó más de 10 millones de libras esterlinas con esta licencia. [ cita requerida ]

El trabajo en Sony sobre mejoras adicionales a la invención de Goodenough fue dirigido por Akira Yoshino , quien había desarrollado un diseño ampliado de la batería y el proceso de fabricación. [31] Goodenough recibió el Premio Japón en 2001 por sus descubrimientos de los materiales críticos para el desarrollo de baterías de litio recargables ligeras de alta densidad energética, [32] y él, Whittingham y Yoshino compartieron el Premio Nobel de Química de 2019 por su investigación en baterías de iones de litio. [31]

Universidad de Texas

Desde 1986, Goodenough fue profesor en la Universidad de Texas en Austin en los departamentos de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Eléctrica de la Escuela Cockrell de Ingeniería . [33] Durante su permanencia allí, continuó su investigación sobre sólidos conductores iónicos y dispositivos electroquímicos; continuó estudiando materiales mejorados para baterías, con el objetivo de promover el desarrollo de vehículos eléctricos y ayudar a reducir la dependencia humana de los combustibles fósiles . [34] Arumugam Manthiram y Goodenough descubrieron la clase de polianiones de cátodos. [35] [36] [37] Demostraron que los electrodos positivos que contienen polianiones , por ejemplo, sulfatos , producen voltajes más altos que los óxidos debido al efecto inductivo del polianión. La clase de polianiones incluye materiales como los fosfatos de litio y hierro que se utilizan para dispositivos más pequeños como herramientas eléctricas. [38] Su grupo también identificó varios materiales prometedores de electrodos y electrolitos para celdas de combustible de óxido sólido. [25] Ocupó la Cátedra Centenaria Virginia H. Cockrell en Ingeniería. [39]

Goodenough todavía trabajaba en la universidad a los 98 años en 2021, [40] con la esperanza de encontrar otro gran avance en la tecnología de las baterías. [41] [42]

El 28 de febrero de 2017, Goodenough y su equipo de la Universidad de Texas publicaron un artículo en la revista Energy and Environmental Science sobre su demostración de una batería de vidrio , una batería de estado sólido de bajo costo que no es combustible y tiene un ciclo de vida largo con una alta densidad de energía volumétrica y tasas rápidas de carga y descarga. En lugar de electrolitos líquidos, la batería utiliza electrolitos de vidrio que permiten el uso de un ánodo de metal alcalino sin la formación de dendritas . [43] [42] [44] Sin embargo, este artículo fue recibido con escepticismo generalizado por la comunidad de investigación de baterías y sigue siendo controvertido después de varios trabajos de seguimiento. El trabajo fue criticado por la falta de datos completos, [45] interpretaciones espurias de los datos obtenidos, [45] y que el mecanismo propuesto de funcionamiento de la batería violaría la primera ley de la termodinámica . [46]

En abril de 2020, se presentó una patente para la batería de vidrio en nombre del Laboratorio Nacional de Energía y Geología de Portugal (LNEG), la Universidad de Oporto , Portugal, y la Universidad de Texas. [47]

Trabajo de asesoramiento

En 2010, Goodenough se unió al consejo asesor técnico de Enevate, una startup de tecnología de baterías de iones de litio con predominio de silicio con sede en Irvine, California . [48] Goodenough también se desempeñó como asesor del Centro Conjunto para la Investigación de Almacenamiento de Energía (JCESR) , una colaboración liderada por el Laboratorio Nacional Argonne y financiada por el Departamento de Energía . [49] A partir de 2016, Goodenough también trabajó como asesor de Battery500, un consorcio nacional liderado por el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL) y parcialmente financiado por el Departamento de Energía de EE. UU . [50] [51]

Distinciones y premios

Goodenough recibe el Premio Enrico Fermi 2009 del Secretario de Energía de EE. UU., Steven Chu .

Goodenough fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 1976 por su trabajo en el diseño de materiales para componentes electrónicos y la clarificación de las relaciones entre las propiedades, estructuras y química de las sustancias. También fue miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos y de sus homólogas francesa , española e india . [52] En 2010, fue elegido miembro extranjero de la Royal Society . [53] La Royal Society of Chemistry otorga un premio John B. Goodenough en su honor. [27]

Goodenough recibió los siguientes premios:

Goodenough tenía 97 años cuando recibió el Premio Nobel. Sigue siendo la persona de mayor edad que haya recibido este galardón.

Obras

Artículos seleccionados

Libros seleccionados

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos

Scholia tiene un perfil de autor para John B. Goodenough .