Dieter Gruen - Dieter Gruen

Dieter Martin Gruen (n. 21 noiembrie 1922) este un om de știință american de origine germană, care a fost membru senior al Diviziei Știința Materialelor la Laboratorul Național Argonne . A obținut licențe în chimie la BS (1944, cum laude) și MS (1947) de la Universitatea Northwestern și doctoratul. (1951) în fizică chimică de la Universitatea din Chicago .

Gruen a contribuit la o gamă largă de subiecte în chimia materialelor: stabilirea definitivă a caracterului 5f al actinidelor prin măsurarea și interpretarea câmpului ligand al momentelor magnetice la temperaturi scăzute; crearea unei soluții chimice în săruri topite utilizând spectroscopia pentru a determina stările de oxidare , ionii complexi și echilibrul de coordonare al ionilor metalelor de tranziție; elucidarea interacțiunilor dintre speciile moleculare și atomice reactive cu matrice de gaze nobile ; proiectarea rațională a hidrurilor din aliaj metalic pentru stocarea energiei și aplicații cu pompă de căldură ; determinarea energiei și a adâncimii de origine a speciilor pulverizate; detectarea ultra sensibilă a atomilor și moleculelor utilizând spectrometria de masă cu fluorescență și ionizare prin rezonanță cu laser ; descoperirea și dezvoltarea unui nou proces chimic de depunere a vaporilor pentru sinteza filmelor de diamant nanocristalin în fază pură și dezvoltarea celulelor fotovoltaice pe bază de grafen.

Următoarele oferă mai multe detalii despre viața sa de muncă ca om de știință în chimie, știința materialelor și știința energiei.

Cercetare

Proiectul Manhattan

Membru al echipei științifice de pe site-ul Oak Ridge care a dezvoltat bomba cu uraniu aruncată pe Hiroshima. Munca lui Gruen s-a axat pe dezvoltarea unei noi metode chimice pentru a separa U235 de izotopii U238 de uraniu. U-235 a fost apoi concentrat pentru utilizare în bomba atomică.

Cercetarea elementelor radioactive actinidice

Munca lui Gruen de-a lungul a 15 ani a condus la caracterizarea definitivă a acestor elemente ca 5F în Tabelul periodic. Acest lucru a fost crucial pentru utilizarea lor în reactoarele nucleare și în pachetele de energie nucleară utilizate la stimulatoarele cardiace.

Cercetare mai sigură a proiectării reactoarelor nucleare

Munca lui Gruen a permis crearea de proiecte pentru reactoare nucleare mai sigure. În loc să producă deșeuri trans-plutoniu, ar fi produs mult mai puțin U233 toxic. Spre deosebire de Cernobîl și Fukushima, aceste reactoare mai noi, care utilizează toriu ca combustibil, ar fi mult mai sigure, iar eliminarea deșeurilor radioactive ar fi mult mai ușoară. Noi cercetări sunt din nou în desfășurare folosind această abordare.

Cercetarea speciilor sputtered

Gruen a dezvoltat tehnici de măsurare a ionilor ultra-sensibili folosind spectroscopia cu laser, metoda utilizată și astăzi pentru a determina compoziția izotopică a meteoritului. Analiza compoziției meteorite contribuie la formularea teoriilor despre evoluția universului, inclusiv teoria stelară a sintezei nucleare.

Cercetarea fuziunii

Gruen a folosit tehnici de măsurare a ionilor ultra-sensibili pentru cercetarea sa asupra reactoarelor de fuziune nucleară. Conținerea norilor de plasmă rămâne un obstacol fundamental în cercetarea fuziunii. Dr. Gruen a dezvoltat o abordare de acoperire a pereților vaselor de izolare a norilor cu un compus de cupru / litiu auto-îndepărtat. Acest lucru permite norului de plasmă să rămână conținut mai mult timp, un pas cheie spre a permite în cele din urmă să se producă o reacție de fuziune.

Cercetarea hidrurilor metalice

Gruen a efectuat cercetări privind tehnologia pompei de căldură, inclusiv o pompă de căldură alimentată cu energie solară. Această tehnologie este comercializată și este utilizată în prezent pentru „jeturi” de hidrogen, care absorb hidrogenul produs în diferite procese industriale.

Cercetare materială

Filme cu diamante

Gruen a inventat o metodă radical nouă pentru realizarea filmelor de diamant prin depunere chimică cu vapori (CVD). El a cercetat și brevetat acest proces pentru depunerea dintr-un nor de plasmă de atomi de carbon foarte netezi, foarte subțiri (straturi mono-atomice) aliniate într-o structură moleculară diamantată. Acest lucru este cunoscut sub numele de film de diamant ultrananocristalin (UNCD). Aceste filme sunt dopate pentru a le face semiconductoare. Ele formează o structură similară siliciului și pot fi realizate ca tipuri P sau N pentru utilizare în diode pentru a conduce electricitatea. Aplicațiile includ micro-electronică îmbunătățită, care a fost dezvoltată comercial pentru aplicații medicale, inclusiv ca electrod într-o retină artificială. Aceste pelicule de diamant pot fi utilizate și pentru procese mecanice care necesită frecare redusă și uzură redusă, cum ar fi etanșările pompei de lungă durată. Acest lucru a fost dezvoltat comercial pentru pompele de purificare a apei. În plus, UNCD este utilizat pentru un proces care produce hidrogen pentru utilizarea într-o celulă de combustibil.

Grafenul Celule solare

Cercetările actuale ale lui Gruen implică crearea unei celule revoluționare fotovoltaice (PV) pe bază de grafen. El a produs acum, folosind laboratoare din cadrul Universității din Illinois, Chicago, un prototip de grafen PV care are cea mai mare tensiune dintre toate PV-urile disponibile astăzi (2021). El deține brevete SUA și străine pentru dezvoltarea și utilizarea acestor PV fotografice. Cel mai recent și mai cuprinzător brevet din SUA, intitulat „Celule solare cu eficiență înaltă de grafen / band-gap cu semiconductori heterojunți”, a fost acordat pe 10 noiembrie 2020. Aceste celule vor avea avantaje semnificative față de PV-urile pe bază de siliciu de astăzi, deoarece, 1) bazate pe pe baza caracteristicilor lor atomice, au o eficiență teoretică de aproximativ 50%, de trei ori cea a celulelor de siliciu actuale, 2) vor fi produse folosind materiale ieftine, ușor disponibile, netoxice și 3) spre deosebire de siliciu, vor fi flexibile, similare pe o foaie de folie de aluminiu, facilitând aplicarea acestora pe suprafețe neregulate. Aceste celule grafene vor îmbunătăți considerabil economia instalațiilor solare la scară largă, care folosind sare topită și alte tipuri de stocare a energiei, au acum capacitatea de a produce energie electrică la nivel de utilitate zi și noapte. Celulele pot fi, de asemenea, utilizate în numeroase instalații la scară mai mică, creând astfel o soluție pentru producerea de energie electrică cu costuri mai mici la nivel mondial. Pe scurt, această tehnologie avansată are capacitatea de a revoluționa complet utilizarea pe scară largă a energiei regenerabile în beneficiul omenirii.

Viata personala

Soția lui Gruen, Dolores, un psiholog care a primit doctoratul. de la Universitatea din Chicago , a murit pe 19 martie 2015, la vârsta de 90 de ani. Gruenii erau căsătoriți de 66 de ani în momentul morții ei. Dr. Gruen are două fiice, Erica și Karen, și un fiu, Jeffery. Dr. Gruen are, de asemenea, nouă nepoți (Daniel, Miriam, Anna, Lev, Zohara, Micah, Aleya, Benjamin și Moshe Aaron) și doi stră-nepoți, Julia Devorah și Samuel Lewis.

Calitatea de membru

Gruen a fost un om de știință vizitat la invitația laureatului premiului Nobel Glenn T. Seaborg la laboratorul Lawrence Berkeley , delegat la Conferința Națiunilor Unite privind utilizările pașnice ale energiei atomice și profesor invitat atât la Universitatea Tehnică Norvegiană, cât și la Universitatea Ebraică . El a fost în consiliul de administrație al Seaborg Institute for Transactinium Science și în comitetele de vizită ale Laboratorului Lawrence Livermore . El a fost în comitetele editoriale ale revistei anuale a științei materialelor , Journal of Applied Physics și Applied Physics Letters . Gruen este un lector invitat frecvent la conferințe naționale și internaționale și a organizat numeroase conferințe și simpozioane. Gruen este autorul sau co-autorul a peste 350 de publicații și editorul mai multor cărți și monografii. El deține aproximativ 30 de brevete americane. Printre cele care au fost autorizate se numără unele din zona filmului de diamant nanocristalin și una referitoare la utilizarea radiațiilor laser ultraviolete intense pentru ablația țesutului biologic. Procesul este utilizat la nivel mondial pentru tratamentul anumitor boli cardiovasculare .

Referințe

linkuri externe

• 2015 Interviu video cu Dieter Gruen de către Fundația Patrimoniului Atomic Voices of the Manhattan Project