Dieter Gruen

Dieter Martin Gruen
Född	( 1922-11-21 ) 21 november 1922 Tyskland
Känd för	Forskning om radioaktiva aktinider Forskning om säkrare kärnreaktordesign Sputtrade arter Fusionsforskning Metallhydridforskning Diamantfilmsforskning Grafen solceller forskning

Dieter Martin Gruen (född 21 november 1922) är en tyskfödd amerikansk vetenskapsman, som var en senior medlem av Materials Science Division vid Argonne National Laboratory . Han fick BS (1944, cum laude) och MS (1947) examen i kemi från Northwestern University och Ph.D. (1951) i kemisk fysik från University of Chicago .

Gruen lämnade bidrag inom ett brett spektrum av ämnen inom materialkemi: den definitiva etableringen av aktinidernas 5f- karaktär genom mätning och ligandfälttolkning av magnetiska moment vid låga temperaturer; skapandet av en lösningskemi i smälta salter med användning av spektroskopi för att bestämma oxidationstillstånd , komplexa joner och koordinationsjämvikt för övergångsmetalljoner; klarläggandet av interaktionerna mellan reaktiva molekylära och atomära arter med ädelgasmatriser ; den rationella designen av metallegeringshydrider för energilagring och värmepumpstillämpningar ; bestämning av energin och ursprungsdjupet för sputtrade arter; ultrakänslig detektion av atomer och molekyler med laserfluorescens- och resonansjoniseringsmasspektrometri ; upptäckten och utvecklingen av en ny kemisk ångavsättningsprocess för syntes av fasrena nanokristallina diamantfilmer och utvecklingen av grafenbaserade fotovoltaiska celler.

Gruen arbetade på Argonne National Laboratory i över 60 år och gick i pension 2012. Följande ger mer detaljer om hans livstid som vetenskapsman inom kemi, materialvetenskap och energivetenskap.

Forskning

Manhattan projekt

Medlem av det vetenskapliga teamet på Oak Ridge-platsen som utvecklade uranbomben som släpptes på Hiroshima. Gruens arbete fokuserade på utvecklingen av en ny kemisk metod för att separera U235 från U238 uranisotoperna. U-235 koncentrerades sedan för användning i atombomben.

Forskning om radioaktiva aktinider

Gruens arbete under 15 år ledde till dessa elements definitiva karakterisering som 5F i det periodiska systemet. Detta var avgörande för deras användning i kärnreaktorer och kärnkraftspaket som användes i pacemakers.

Forskning om säkrare kärnreaktordesign

Gruens arbete möjliggjorde skapandet av design för säkrare kärnreaktorer. Istället för att producera transplutoniumavfall skulle mycket mindre giftigt U233 produceras. Till skillnad från Tjernobyl och Fukushima skulle dessa nyare reaktorer, som använder torium som bränsle, vara mycket säkrare och bortskaffandet av radioaktivt avfall skulle bli mycket lättare. Ny forskning pågår återigen med detta tillvägagångssätt.

Sputtered art forskning

Gruen utvecklade ultrakänsliga jonmätningstekniker med hjälp av laserspektroskopi, metoden som fortfarande används idag för att bestämma meteoritens isotopsammansättning. Meteoritsammansättningsanalys bidrar till formuleringen av teorier om universums utveckling inklusive teorin om stjärnkärnsyntes.

Fusionsforskning _

Gruen använde ultrakänsliga jonmätningstekniker för sin forskning om kärnfusionsreaktorer. Plasmamolninneslutning är fortfarande ett grundläggande hinder i fusionsforskning. Gruen utvecklade ett tillvägagångssätt för att belägga molninneslutningskärlets väggar med en självavlägsnande koppar/litiumförening. Detta gör att plasmamolnet kan förbli inneslutet längre, ett viktigt steg mot att så småningom möjliggöra en fusionsreaktion.

Metallhydridforskning _ _

Gruen utförde forskning om värmepumpsteknologi inklusive en solcellsdriven värmepump. Denna teknik kommersialiseras och används för närvarande för väte-"getters", som absorberar väte som produceras i olika industriella processer.

Materialforskning

Diamantfilmer _

Gruen uppfann en radikalt ny metod för att göra diamantfilmer genom kemisk ångdeposition ( CVD). Han undersökte och patenterade denna process för avsättning från ett plasmamoln av mycket släta, mycket tunna (monoatomära lager) inriktade kolatomer i en diamantmolekylstruktur. Detta är känt som en ultrananokristallin diamant (UNCD) film. Dessa filmer är dopade för att göra dem till halvledare. De bildar en struktur som liknar kisel och kan tillverkas som antingen P- eller N-typer för användning i dioder för att leda elektricitet. Tillämpningar inkluderar förbättrad mikroelektronik som har utvecklats kommersiellt för medicinska tillämpningar inklusive som en elektrod i en konstgjord näthinna. Dessa diamantfilmer kan även användas för mekaniska processer som kräver låg friktion och lågt slitage, såsom ultralångvariga pumptätningar. Denna har utvecklats kommersiellt för vattenreningspumpar. Dessutom används UNCD för en process som producerar väte för användning i en bränslecell.

Grafen solceller

Gruens nuvarande forskning handlar om att skapa en revolutionerande grafenbaserad fotovoltaisk (PV) cell. Han har nu producerat, med hjälp av laboratorier inom University of Illinois, Chicago, en prototyp av grafen PV som har den högsta spänningen av alla PV som finns tillgängliga idag (2021). Han innehar amerikanska och utländska patent för utveckling och användning av dessa grafen-PV. Det senaste och mest omfattande amerikanska patentet, med titeln "High efficiency graphene/wide band-gap semiconductor heterojunction solar cells", beviljades den 10 november 2020. Dessa celler kommer att ha betydande fördelar jämfört med dagens kiselbaserade PV:er eftersom, 1) baserade på grund av sina atomära egenskaper har de en teoretisk effektivitet på cirka 50 %, tre gånger så stor som dagens kiselceller, 2) de kommer att tillverkas med hjälp av billiga, lättillgängliga, ogiftiga material, och 3) till skillnad från kisel kommer de att vara flexibla, liknande på ett ark aluminiumfolie, vilket gör appliceringen på oregelbundna ytor mycket lättare. Dessa grafenceller kommer avsevärt att förbättra ekonomin för storskaliga solenergiinstallationer, som använder smält salt och andra typer av energilagring, nu har förmågan att producera elkraft på nyttonivå dag och natt. Cellerna kan också användas i många mindre skala installationer, vilket skapar en lösning för att producera billigare el på en världsomspännande basis. Sammanfattningsvis har denna avancerade teknologi förmågan att helt revolutionera den utbredda användningen av förnybar energi till förmån för mänskligheten.

Privatliv

Gruens fru Dolores, en psykolog som tog sin doktorsexamen. från University of Chicago , dog den 19 mars 2015, vid 90 års ålder och efter 66 års äktenskap. Dr Gruen har två döttrar, Erica och Karen, och en son, Jeffery. Dr. Gruen har också nio barnbarn (Daniel, Miriam, Anna, Lev, Zohara, Micah, Aleya, Benjamin och Moshe Aaron) och tre barnbarnsbarn, Julia Devorah, Samuel Lewis och Arthur. Gruen fyllde 100 år i november 2022.

Medlemskap

Gruen var gästforskare på inbjudan av Nobelpristagaren Glenn T. Seaborg vid Lawrence Berkeley Laboratory , en delegat till FN:s konferens om fredlig användning av atomenergi och gästprofessor vid både norska tekniska universitetet och hebreiska universitetet . Han satt i styrelsen för Seaborg Institute for Transactinium Science och i besökskommittéer för Lawrence Livermore Laboratory . Han har suttit i redaktionen för Annual Review of Materials Science , Journal of Applied Physics och Applied Physics Letters . Gruen är en flitigt inbjuden föreläsare vid nationella och internationella konferenser och har varit arrangör av ett flertal konferenser och symposier. Gruen är författare eller medförfattare till mer än 350 publikationer och redaktör för flera böcker och monografier. Han har cirka 30 amerikanska patent. Bland dem som har licensierats finns några inom området för nanokristallina diamantfilmer och en som rör användningen av intensiv ultraviolett laserstrålning för ablation av biologisk vävnad. Processen används över hela världen för behandling av vissa hjärt- kärlsjukdomar.

externa länkar

• 2015 videointervju med Dieter Gruen av Atomic Heritage Foundation Voices of the Manhattan Project