研究人员致力于创造具有实用性能的新材料亚博网站下载

斯科特·钱伯斯在圣地亚哥长大,但他注定要去太平洋西北部。太平洋西北国家实验室(PNNL)帮助确定了他在哪里扎根。然而,他年轻时想要攻读化学研究生学位,这与课程设置有很大关系。

钱伯斯在加州大学圣地亚哥分校(University of California at San Diego)获得化学和化学物理学士学位,他有几个研究生院可供选择。几所著名大学对此表示了兴趣。但是俄勒冈州立大学(OSU)也会提供全额奖学金。1973年,经济衰退席卷了整个国家,钱伯斯接受了。他已经认识了一些俄亥俄州立大学的物理化学教员,因为他在加州大学圣地亚哥分校大三和大四期间参加了俄亥俄州立大学的国家科学基金会夏季研究项目。亚博老虎机网登录

俄勒冈州州立大学科瓦利斯分校距离俄勒冈州海岸的冲浪点只有一个小时的车程,这也有帮助吗?这是否影响了这位前加州大学圣地亚哥分校冲浪队成员的决定?好吧,它不痛。钱伯斯仍然可以为他最喜欢的俄勒冈州海岸冲浪地点排名。

影响最大的是他早年选择的化学学科。

“有物理化学、无机化学、有机化学、生物化学、分析化学、核化学、宇宙化学、海洋化学等等,”钱伯斯说。“所以有很多选择。但是当我读本科的时候,我有一个非常棒的物理化学教授。就在那时,我对这个话题非常感兴趣。一旦我上了这门课,我就知道这是我想关注的化学领域。”

今天,钱伯斯作为PNNL研究科学家的职业生涯即将结束。钱伯斯于2000年被任命为PNNL实验室研究员,并于2009年被任命为威利研究院研究员。钱伯斯促进了我们对复杂金属氧化物薄膜和异质结构的性质和性质的理解。同事们说,他是以一种细致、有原则、意气相投的方式做到这一点的。在继续这项研究的过程中,钱伯斯正准备从环境分子科学实验室(EMSL)的实验室搬到新能源科学中心的一个突出位置,该中心是能源部科学用户办公室,预计不久将在PNNL校园开放。他将和他实验室的近12名同事一起搬家,还有三个超高真空系统和其他对他的研究至关重要的仪器。亚博老虎机网登录

教授和学习关于热爱实验室的课程

钱伯斯来到宾夕法尼亚大学西北国家学院的校园真是太了不起了。

1978年,钱伯斯从俄勒冈州立大学获得物理化学博士学位后,便开始了在学术界的职业生涯。他在俄勒冈州纽伯格市的乔治福克斯大学(George Fox University)担任化学和物理助理教授,同时还在俄勒冈州比弗顿市的俄勒冈研究生院(Oregon Graduate Institute)担任访问科学家。1982年,他离开西北,在明尼苏达州圣保罗的伯特利大学(Bethel University)任教四年,并在明尼苏达大学明尼阿波利斯分校(University of Minnesota at Minneapolis)担任研究教授。

但他感觉有一股万有引力吸引着他进行全职研究。他开始在国家实验室和工业界寻找机会。与此同时,波音公司在西雅图成立了高科技中心(HTC),以开发先进的航空电子产品。钱伯斯以研究科学家的身份加入了这个新机构。当HTC的大多数科学家寻求在波音航天和国防领域的电路和系统方面取得突破时,钱伯斯在材料组工作,专注于支持这些项目的基础科学。亚博网站下载亚博老虎机网登录

“这是一份很棒的工作。我非常喜欢为两个项目做贡献。”钱伯斯说。“其中之一是用于航天器的高性能太阳能电池。另一种是可以在太空环境中工作的计算机电路,该器件结构的一个组成部分屏蔽了宇宙辐射。”

但随着上世纪80年代末冷战的结束,HTC的大部分新技术的国内市场已经枯竭。HTC的未来受到了质疑。1992年初,材料与设备集团的主管把钱伯亚博网站下载斯拉到一边,告诉他中心的命运,并建议他开始另找工作。

旧的联系打开新的大门

1991年早些时候,钱伯斯在一次会议上遇到了一位太平洋国家实验室的科学家。这个人是约翰·拉菲米纳(John LaFemina),他现在是PNNL绩效管理执行董事和首席风险官。

“约翰说,“嘿,我们正在启动一个叫做环境分子科学实验室的新项目。亚博老虎机网登录现在这还只是个概念,但我们在找一个人领导一个小组来做氧化外延膜生长来制作模型矿物,催化剂和传感器表面。你感兴趣吗?’”

当时,钱伯斯正在波音公司从事外延薄膜生长和界面科学研究,作为该公司先进电子材料和设备开发的一部分。亚博网站下载亚博老虎机网登录钱伯斯回忆道:“PNNL希望EMSL具备这种专业知识,但要在基础地球化学和催化界面科学的背景下。”亚博老虎机网登录

钱伯斯礼貌地谢绝了。1992年初,钱伯斯打电话给拉菲米娜说,“‘嘿,约翰,那份工作还有空缺吗?’他说绝对是。所以我翻山越岭来面试。大约两个月后,我去参加第二次面试。在我第二次面试的那天,波音公司宣布他们将关闭高技术中心。在那之后不久,我就被PNNL录用了。这使得从波音公司到太平洋西北铁路公司的转变非常容易。”

站在他的EMSL实验室里,钱伯斯俯身向着一个不锈钢室,眯起眼睛,凝视着从室外伸出的圆形窗户。他一直在这个实验室,是第一批被使用的实验室之一这是一个全新的能源部科学办公室用户设施,从1997年1月开始。亚博老虎机网登录

“看看里面,”他指着那扇小窗户说。

蓝色的灯光照亮了直径3英寸的玻璃视口后面的一个磁盘。在圆盘上安装了一个最近制备的标本。

这个被称为分子束外延生长系统的腔室,使钱伯斯和他的同事能够在高真空环境中以精确的方式生长超薄材料。亚博网站下载

“你在那里发现的非常低的压力与在外太空中发现的相当,”钱伯斯说。“这是超净。我们经历了一个艰苦的过程,以达到这种级别的清洁。这样做的原因是,我们是通过产生原子束并将它们射向衬底来制造材料的,我们不亚博网站下载想要杂质。底物的作用是克基金会和房子的地基功能相同。由于衬底是热的,原子落在衬底表面并四处移动。然后它们形成一种新的材料,一种高度受控的晶体薄膜,一次一个原子层。我们不希望薄膜中有杂质原子,如果没有超洁净的环境,我们就会得到它们。”

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目标是制造出具有有用特性的新材料。亚博网站下载我们感兴趣的是电子、光学、电化学和磁性。我们做关于新材料的基础研究,亚博网站下载钱伯斯说,他指出,一种新材料通常需要几个月的时间来完善。“例如,我们非常感兴趣的材料,可以收集阳光来分解水,制造氢和氧的混合物作为可燃燃亚博网站下载料。”

“水是一种很好的起始物质,因为水的数量很多。阳光是一种丰富的能源。如果你能将太阳的能量与水结合,让水分解成氢和氧分子,你就能制造出一种非常有效的燃料混合物,而且零碳足迹。这叫做水分裂。但这是一个很难有效执行的过程。我们正在研究由各种氧化物和传统半导体组成的分层结构的亚博网站下载先进材料,这种材料比我们现在知道的材料更能有效地吸收阳光。”

钱伯斯是薄氧化膜材料科学领域的全球权威。亚博网站下载亚博老虎机网登录2019年,AVS(材料、界面和加工科学的领先专业协会)授予钱伯斯最高荣誉Medard W. Welch奖亚博网站下载。亚博老虎机网登录它是以AVS的创始人,也就是美国真空协会的名字命名的。该奖项是为了表彰钱伯斯的杰出研究对复杂氧化外延膜和异质结构的异质性、缺陷和无序的理解、起源和影响的开创性贡献。2004年,他还被威斯康辛大学授予E.W.穆勒表面科学卓越奖。亚博老虎机网登录钱伯斯不仅是西北国家实验室的研究员,还是AVS、美国物理学会和美国科学促进会的会员。亚博老虎机网登录

钦佩的同事

每天与钱伯斯合作的太平洋西北国家实验室科学家、部门经理彼得·苏什科(Peter Sushko)说,钱伯斯在达到这些成就的同时,也设定了自己的高标准。

“他以一种我称之为学究式的好方式对细节给予了敏锐的关注。”苏什科说,他于2003年在日本的一次会议上会见了钱伯斯。“在科学亚博老虎机网登录领域,注重细节是值得的。斯科特关注。他已经到了相当严重的程度。他的挑战。他在我们的工作中力求精确。”

这也意味着,尽管钱伯斯在宣布自己的调查结果有效之前仔细审查了自己的调查结果,但无论同事们是否喜欢,他都会对其进行同样程度的审查。

“有一种说法,斯科特偶尔会提到,‘没有什么比一个错误更像一个新现象,’”Sushko说。“斯科特可能会看着那些看起来好得令人难以置信的发现,然后问这样的问题:‘你真的有了新发现吗?或者这些实验中是否存在一些根本性的缺陷?’”'"

钱伯斯团队的另一位科学家斯蒂文·斯珀吉翁(Steven Spurgeon)也经常看到他的导师有原则的科学方法。亚博老虎机网登录“他为我们树立了榜样,”专攻电子显微镜的材料科学家斯普吉翁亚博网站下载说。

斯布吉翁说,钱伯斯创造了一种专业——和一种文化——这种专业和文化导致了关键的科学进步,而这正是能源部使命的核心。

“斯科特组建了一个实验室,我们正在探索原子间的相互作用,这些相互作用产生了重要技术中使用的特性,如量子计算、电池和太阳能电池。”斯普金说。“该实验室正在为下一代技术铺平道路,创造一次一个原子层的新材料,以自然界中没有的方式将原子聚集在一起。”亚博网站下载

钱伯斯将于明年年初正式退休,但计划在业余时间继续参与研究,因此,在将分子束外延实验室迁至能源科学中心后,科学家杜英戈将接管该实验室的领导和管理。亚博老虎机网登录杜还记得十多年前,他是如何第一次意识到钱伯斯的。

杜是弗吉尼亚大学的一名研究生。2007年,他准备来到PNNL的校园,开始他在EMSL的外延仪器的博士后工作。在到达之前,他查看了维基百科关于分子束外延的页面。在那里,他找到了薄膜过程的描述。他还找到了一张钱伯斯的照片来说明这一页。

“他在维基?”杜回忆起过去。“他一定是个很有名的人。”

钱伯斯的脸不再是这一页的一部分,但杜坚持他的第一印象。

杜说,他计划借鉴钱伯斯的一个特点,继续在自己的实验室担任领导。

"斯科特带来了真相"2010年,钱伯斯聘请杜说。“他并不觉得有必要去追求每个热门话题。他很简单。有时,这让他在研究领域的同行们感到不舒服,因为他们问了一些棘手的问题。”

留下一笔遗产

钱伯斯已经撰写或合作撰写了300多篇同行评议的期刊论文,以及20多篇受邀发表的评论文章和书籍章节。yabo214他拥有三项专利,并在主导实验室的分子束外延仪器的设计中发挥了关键作用。不过,这些成就只是这位前管弦乐单簧管演奏家的背景音乐。

钱伯斯的目标是科学,基础科学。亚博老虎机网登录

计算机屏幕位于外延仪器旁边。屏幕上显示了真空室内部的实时视图和一个振荡图,该图指示胶片实时生长的速率。在屏幕旁边,一本大的精装笔记本打开了,上面全是有线条的页面。该笔记本显示有关材料沉积每个阶段的手写笔记。附近还有其他笔记本,上面写满了多年前的观察结果。是的,他承认,他可以将观察结果直接输入计算机。但是页面上的手写信息有着明显的吸引力和便利性。

“我是一名科学家,对物质的基本属性感兴趣,并对物质的运行机制有更深入的了解,”亚博网站下载钱伯斯说,在外延仪旁边停了下来。“我的最高价值观是科学的严谨性和完整性。我们认真对待科学。我们以我们能够召集到的最高水平的审查来分析我们的结果。我们互相问对方一些亚博老虎机网登录困难的问题,因此外部的评论者就不必问了。我们不会过分夸大结果。我们在回答我们寻求解决的问题时尽量不遗余力回答。我们努力做到彻底和谨慎。我也可以被认为是一个低调的人。最好让别人比你更突出地宣传你的工作,而不是相反。”

来源:https://www.pnnl.gov/

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