El Laboratorio Nacional Ames , anteriormente Laboratorio Ames , es un laboratorio nacional del Departamento de Energía de los Estados Unidos ubicado en Ames, Iowa , y afiliado a la Universidad Estatal de Iowa . Es un laboratorio nacional de primer nivel para la investigación sobre seguridad nacional, energía y medio ambiente. El laboratorio realiza investigaciones en áreas de interés nacional, incluida la síntesis y el estudio de nuevos materiales , recursos energéticos, diseño de computadoras de alta velocidad y limpieza y restauración ambiental . Está ubicado en el campus de la Universidad Estatal de Iowa.
En enero de 2013, el Departamento de Energía anunció la creación del Instituto de Materiales Críticos (CMI) en el Laboratorio Ames, con la misión de desarrollar soluciones a la escasez interna de metales de tierras raras y otros materiales críticos para la seguridad energética de Estados Unidos .
En 1942, Frank Spedding , del Iowa State College , un experto en la química de los elementos de tierras raras , aceptó crear y dirigir un programa de investigación y desarrollo químico, llamado desde entonces Proyecto Ames , para acompañar el programa de física existente del Proyecto Manhattan . Su propósito era producir uranio de alta pureza a partir de minerales de uranio . Harley Wilhelm desarrolló nuevos métodos tanto para reducir como para fundir el metal de uranio, lo que hizo posible fundir grandes lingotes del metal y reducir los costos de producción hasta veinte veces. Aproximadamente un tercio, o alrededor de dos toneladas, del uranio utilizado en la primera reacción nuclear autosostenida en la Universidad de Chicago se proporcionó a través de estos procedimientos, ahora conocidos como el Proceso Ames . El Proyecto Ames produjo más de dos millones de libras (1000 toneladas cortas; 910 000 kg) de uranio para el Proyecto Manhattan hasta que la industria se hizo cargo del proceso en 1945.
El Proyecto Ames recibió el premio "E" del Ejército y la Marina por la excelencia en la producción el 12 de octubre de 1945, lo que significó dos años y medio de excelencia en la producción industrial de uranio metálico como material bélico vital. La Universidad Estatal de Iowa es la única institución educativa que ha recibido este premio por su destacado servicio, un honor que normalmente se otorga a la industria. Otros logros clave relacionados con el proyecto incluyeron:
El Laboratorio Ames fue establecido formalmente en 1947 por la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos como resultado del éxito del Proyecto Ames.
Durante la década de 1950, la creciente reputación del laboratorio por su trabajo con metales de tierras raras aumentó rápidamente su carga de trabajo. A medida que el país exploraba los usos de la energía nuclear , los científicos del laboratorio estudiaban combustibles nucleares y materiales estructurales para reactores nucleares . Los procesos desarrollados en el Laboratorio Ames dieron como resultado la producción de los metales de tierras raras más puros del mundo, al mismo tiempo que reducían enormemente su precio. En la mayoría de los casos, las instalaciones del laboratorio sirvieron como modelos para la producción a gran escala de metales de tierras raras. Los científicos del laboratorio aprovecharon el sincrotrón de la Universidad Estatal de Iowa para realizar investigaciones en física de energía media. Los esfuerzos de química analítica se expandieron para mantenerse al día con la necesidad de analizar nuevos materiales.
Otros logros clave de la década de 1950 incluyeron:
Durante la década de 1960, el laboratorio alcanzó su máximo nivel de empleo, ya que sus científicos continuaron explorando nuevos materiales. Como parte de ese esfuerzo, el laboratorio construyó un reactor de agua pesada de 5 megavatios para estudios de difracción de neutrones y otras investigaciones sobre separación de isótopos . La Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos estableció el Centro de Información sobre Tierras Raras en el Laboratorio Ames para proporcionar a las comunidades científicas y técnicas información sobre los metales de tierras raras y sus compuestos.
Otros logros clave de la década de 1960 incluyeron:
Durante la década de 1970, cuando la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos se convirtió en el Departamento de Energía de los Estados Unidos , los esfuerzos se diversificaron a medida que algunos programas de investigación cerraron y se abrieron otros nuevos. Los funcionarios federales consolidaron las instalaciones del reactor, lo que llevó al cierre del reactor de investigación. El Laboratorio Ames respondió poniendo un nuevo énfasis en las matemáticas aplicadas , la energía solar , los combustibles fósiles y el control de la contaminación. Se desarrollaron técnicas analíticas innovadoras para proporcionar información precisa a partir de muestras cada vez más pequeñas. La más importante de ellas fue la espectroscopia de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente , que podía detectar rápida y simultáneamente hasta 40 metales traza diferentes a partir de una muestra pequeña.
Otros logros clave de la década de 1970 incluyeron:
En la década de 1980, la investigación en el Laboratorio Ames evolucionó para satisfacer las necesidades energéticas locales y nacionales. La investigación sobre energía fósil se centró en formas de quemar carbón de forma más limpia. Se desarrollaron nuevas tecnologías para limpiar los sitios de desechos nucleares . La investigación en computación de alto rendimiento aumentó los programas de matemática aplicada y física del estado sólido . El Laboratorio Ames se convirtió en un líder nacional en los campos de la superconductividad y la evaluación no destructiva . Además, el DOE estableció el Centro de Preparación de Materiales [1] para brindar acceso público al desarrollo de nuevos materiales.
Otros logros clave de la década de 1980 incluyeron:
Alentado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos , en la década de 1990 el Laboratorio Ames continuó sus esfuerzos para transferir los hallazgos de la investigación básica a la industria para el desarrollo de nuevos materiales, productos y procesos. El Laboratorio de Computación Escalable [2] se estableció para encontrar formas de hacer que la computación paralela fuera accesible y rentable para la comunidad científica. Los investigadores descubrieron el primer ejemplo sin carbono de buckyballs , un nuevo material importante en el campo de la microelectrónica . Los científicos desarrollaron un secuenciador de ADN que era 24 veces más rápido que otros dispositivos y una técnica que evaluaba la naturaleza del daño al ADN por contaminantes químicos.
Otros logros clave de la década de 1990 incluyeron:
Frank Spedding (BS 1925, MS 1926) (fallecido en 1984), dirigió la fase química del Proyecto Manhattan en la Segunda Guerra Mundial, que condujo a la primera reacción nuclear controlada del mundo. Fue el segundo miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Iowa State y el primer director del Laboratorio Ames. El Dr. Spedding ganó el Premio Langmuir en 1933, Solo Oscar K. Rice y Linus Pauling lo precedieron en este logro. El premio ahora se llama Premio en Química Pura de la Sociedad Química Estadounidense . Fue el primer Profesor Distinguido de Ciencias y Humanidades en Iowa State (1957). Otros premios incluyeron: Premio William H. Nichols de la sección de Nueva York de la Sociedad Química Estadounidense (1952); la Medalla de Oro James Douglas del Instituto Americano de Ingenieros Mineros, Metalúrgicos y Petroleros (1961) por logros en metalurgia no ferrosa; y el Premio Francis J. Clamer del Instituto Franklin (1969) por logros en metalurgia.
Harley Wilhelm (Ph.D. 1931) (fallecido en 1995) desarrolló el proceso más eficiente para producir uranio metálico para el Proyecto Manhattan, el Proceso Ames , un proceso todavía en uso.
Velmer A. Fassel (Ph.D. 1947) (fallecido en 1998), desarrolló el proceso analítico de espectroscopia de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-AES), utilizado para análisis químicos en todo el mundo; ex subdirector del Laboratorio Ames.
Karl A. Gschneidner, Jr. (licenciado en 1952, doctor en 1957) (fallecido), elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 2007, fue una autoridad mundial en metalurgia física y comportamiento térmico y eléctrico de tierras raras. Gschneidner fue miembro de la Sociedad de Minerales, Metales y Materiales, miembro de la Sociedad Estadounidense de Materiales Internacional y miembro de la Sociedad Estadounidense de Física .
James Renier (Ph.D. 1955) (fallecido en 2019), [7] presidente y director ejecutivo de Honeywell Inc. (1988-1993).
Darleane C. Hoffman (Ph.D. 1951) , ganadora de la Medalla Nacional de Ciencias en 1997 , ayudó a confirmar la existencia del elemento 106, seaborgio .
John Weaver (Ph.D. 1973) , nombrado Científico del Año 1997 por la revista R&D. Weaver dirige el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign.
James Halligan (licenciatura en 1962, maestría en 1965, doctorado en 1967) , presidente de la Universidad Estatal de Oklahoma (1994-2002).
Allan Mackintosh (fallecido en 1995), experto en metales de tierras raras y presidente de la Sociedad Europea de Física .
James W. Mitchell (Ph.D. 1970) , nombrado el primer profesor George Washington Carver de la Universidad Estatal de Iowa en 1994. Ganó dos premios R&D 100 y el prestigioso premio de investigación Percy L. Julian otorgado por la Organización Nacional para el Avance Profesional de Químicos e Ingenieros Químicos Negros por su investigación industrial innovadora. Mitchell fue vicepresidente del Laboratorio de Investigación de Materiales en Bell Laboratories , Lucent Technologies .
John Corbett (fallecido en 2013), químico y miembro del Laboratorio Ames de la Academia Nacional de Ciencias , creó el primerejemplo de buckyballs sin carbono ; descubrió más de 1.000 materiales nuevos.
Kai-Ming Ho , Che-Ting Chan y Costas Soukoulis , físicos y del Laboratorio Ames, fueron los primeros en diseñar y demostrar la existencia de cristales fotónicos de banda prohibida, un descubrimiento que condujo al desarrollo del campo de los cristales fotónicos , en rápida expansión . Se espera que los cristales fotónicos tengan aplicaciones revolucionarias en la comunicación óptica y otras áreas de la tecnología de la luz. Soukoulis recibió el Premio Descartes a la Excelencia en la Investigación Científica Colaborativa , el máximo honor de la Unión Europea en el campo de la ciencia.
Dan Shechtman , científico e ingeniero de materiales y asociado del Laboratorio Nacional Ames, recibió el Premio Nobel de Química 2011 por el descubrimiento de los cuasicristales en la Universidad Johns Hopkins . [4] [5]
Patricia Thiel (fallecida en 2020), química y Laboratorio Ames, recibió uno de los primeros 100 premios a las mujeres en ciencia e ingeniería de la National Science Foundation (entregado en 1991). También recibió el premio AVS Medard W. Welch, que reconoce la investigación destacada en los campos de materiales, interfaces y procesamiento (entregado en 2014).
Edward Yeung , químico y miembro del Laboratorio Ames, fue el primero en analizar cuantitativamente el contenido químico de un solo glóbulo rojo humano, utilizando un dispositivo que él mismo diseñó y construyó; el desarrollo podría conducir a una mejor detección del SIDA, el cáncer y enfermedades genéticas como el Alzheimer, la distrofia muscular y el síndrome de Down. Yeung ha ganado cuatro premios R&D 100 y un premio Editor's Choice de la revista R&D por este trabajo pionero. En 2002 recibió el premio de la Sociedad Química Estadounidense en Cromatografía por su investigación en separaciones químicas. [8]
Klaus Ruedenberg , físico y profesor del Laboratorio Ames, ganador en 2001 del Premio de la Sociedad Química Americana en Química Teórica por su investigación innovadora en el campo de la química teórica .
Paul Canfield, Sergey Bud'ko, Costas Soukoulis , física y Laboratorio Ames, nombrados una de las mentes científicas más influyentes del mundo 2014 por Thomas Reuters. El premio reconoce el mayor número de artículos altamente citados (entre el 1 por ciento superior para su campo temático y año de publicación entre 2002 y 2012).
Costas Soukoulis , físico y del Laboratorio Ames, recibió el Premio Max Born de la Sociedad Óptica de América en 2014. El premio honra a un científico que ha realizado contribuciones destacadas al campo científico de la óptica física.