Эллен Д. Уильямс (ученый)

Эллен Д. Уильямс ФорМемРС
Уильямс в 2016 году
Рожденный	( 1953-12-05 ) 5 декабря 1953 г. Ошкош, Висконсин , США
Альма-матер	Мичиганский государственный университет (BS) Калифорнийский технологический институт (доктор философии)
Награды	Член Национальной академии наук (2005 г.). Иностранный член Королевского общества (2016 г.)
Научная карьера
Учреждения	Университет Мэриленда БП
Диссертация	Исследования химической адсорбции с использованием дифракции медленных электронов   (1982).
Докторантура	Уильям Генри Вайнберг
Веб-сайт	www .выпускники .Калифорнийский технологический институт .edu /выдающиеся выпускники /2016 /5 /27 /Эллен-д-Уильямс-phd-82-химия

Эллен Д. Уильямс ForMemRS (родилась 5 декабря 1953 г.) - американский ученый, наиболее известная своими исследованиями свойств поверхности и нанотехнологиями, своим участием в технических вопросах национальной безопасности в качестве главного научного сотрудника BP и государственной службой в качестве директора. АРПА -Э .

Ранняя жизнь и образование

Уильямс родился в Ошкоше, штат Висконсин , и вырос в пригороде Детройта , штат Мичиган. Она училась в Университете штата Мичиган и получила степень бакалавра наук по химии в 1976 году. Ее аспирантура проходила в Калифорнийском технологическом институте , где она получила докторскую степень по химии в 1981 году за исследования под руководством Уильяма Генри Вайнберга.

Карьера

Уильямс проходил постдокторантуру в Университете Мэриленда под руководством Р.Л. Парка с 1981 по 1983 год. Затем был назначен доцентом кафедры физики и астрономии, которая является частью Колледжа компьютерных, математических и естественных наук Университета Мэриленда. В 1987 году она стала доцентом, а в 1991 году — профессором физики и Института физических наук и технологий. Основываясь на своей фундаментальной работе по морфологии твердых поверхностей, в 1991 году она основала Группу исследования материалов Университета Мэриленда и возглавила ее. расширение и в 1996 году он стал Центром материаловедения и инженерии. Она была его директором с 1996 по 2009 год. В 2000 году она была названа заслуженным профессором университета. В 2003 году она была избрана членом Американской академии искусств и наук. и Национальной академии наук в 2005 году. С 2009 по 2011 год она занимала должность председателя комитета НАН по техническим вопросам, касающимся Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний.

В 2010 году Уильямс взяла отпуск в UMD, чтобы стать главным научным сотрудником BP , и занимала эту должность до апреля 2014 года. Затем, будучи номинирована президентом Бараком Обамой в ноябре 2013 года на должность директора ARPA-E и ожидая подтверждения Сената. она стала старшим советником в канцелярии министра энергетики . Она была утверждена 8 декабря 2014 года и впоследствии приведена к присяге в ARPA-E. Она занимала должность директора ARPA-E до конца правления администрации Обамы в январе 2017 года, а затем возобновила свою должность заслуженного профессора университета Мэриленда. В мае 2020 года Уильямс был назначен директором Междисциплинарного центра наук о системе Земли при Университете Мэриленда . Ее пятилетний срок на посту директора начался в июле 2020 года. Она входит в состав Международного научно-консультативного комитета австралийского Центра передового опыта ARC в области будущих технологий низкоэнергетической электроники .

Академические исследования

Исследования Уильямса в области экспериментальной науки о поверхности исследуют фундаментальные проблемы статистической механики, в частности, включая практическое применение нанотехнологий. Ее исследовательская группа стала пионером в применении методов прямой визуализации структур атомного масштаба на поверхностях. Она тесно сотрудничала с теоретиками при разработке экспериментов для решения теоретических и концептуальных вопросов, важных для областей катализа, роста тонких пленок и наноэлектроники. Она опубликовала более 200 научных статей, которые цитировались более 8000 раз. Ее наиболее широко цитируемые работы включают как минимум четыре области фундаментальных исследований (см. «Избранные публикации» ниже); взаимосвязи структура-транспорт в графене, морфология поверхности и ступенчатые флуктуации, электронные взаимодействия с поверхностными дефектами и взаимодействия с адсорбатом.

Технические проблемы национальной безопасности

Параллельно с академической карьерой Уильямс много работала, предоставляя технические консультации правительству США, в первую очередь через министерства энергетики и обороны. В результате ее опыта в 2009 году ее попросили возглавить исследование по вопросам проверки ядерных испытаний. это было одной из проблем, упомянутых в решении Сената не ратифицировать договор в 1999 году. В итоговом отчете анализирует возможности проверки в США и в Организации по всеобъемлющему запрещению ядерных испытаний (ОВЗЯИ) и показывает, что возможности обнаружения значительно выросли за годы после решения США не ратифицировать Договор в 1999 году. В докладе современные возможности обнаружения рассматриваются в контексте различных типов угроз распространения и, таким образом, обеспечивают ценный контекст для лиц, принимающих решения. В докладе также подчеркивается важность поддержания и дальнейшего развития технических возможностей для проверки как в США, так и в ОДВЗЯИ. Уильямс является вице-председателем JASON , независимой группы ученых, дающих советы правительству США по ключевым вопросам науки и технологий.

Главный научный сотрудник BP

В BP Уильямс работала в отделе технологий, где она отвечала за обеспечение технологических программ, а также стратегические исследования и разработку программ. В начале своего пребывания в должности она создала первоначальную консультативную структуру для исследовательской инициативы BP в Мексиканском заливе. Внутри компании она выступала за более широкое внедрение передовых вычислительных подходов в молекулярной химии, гидродинамике, распределенном зондировании и анализе «больших данных». Она также возглавляла стратегическую межуниверситетскую исследовательскую программу по ограничению природных ресурсов в контексте энергетики (Вызов энергетической устойчивости). В дополнение к обширным университетским исследовательским публикациям, ставшим результатом программы, команда ESC также создала три справочных буклета по вопросам энергетических ресурсов: «Справочник по материалам ESC», «Вода в энергетике», и «Биомасса в энергетике». Уильямс широко говорил о необходимости достижений в области науки и технологий для устойчивого обеспечения мира энергией, в которой нуждается мир.

Министерство энергетики

До утверждения Сенатом ее роли в ARPA-E Уильямс работала старшим советником министра энергетики по политике, вопросам и планам передачи технологий. Она основала новый отдел Департамента по технологическому переходу. расширить экономическое воздействие обширных исследований и разработок Департамента.

Уильямс присоединился к ARPA-E незадолго до ее шестой годовщины, поскольку в портфеле агентства есть активные и бывшие программы развития технологий. формируют портфель инноваций в области энергетических технологий, который варьируется от ранней стадии до более зрелых стадий технической готовности. Благодаря уникальной операционной модели ARPA-E, в которой проекты управляются как с амбициозными техническими, так и с коммерческими целями, все большее число зрелых проектов оказываются привлекательными для последующих инвесторов, имеют продукты на полевых испытаниях или имеют раннюю коммерческую стадию. продукты. Во время своего пребывания в ARPA-E Уильямс сосредоточилась на оптимизации административных процессов ARPA-E, чтобы лучше поддерживать инновационные команды, работающие в рамках финансирования ARPA-E, на усилении поддержки, оказываемой командам в подготовке их новых технологий к коммерческому внедрению, а также на установлении строгой оценки. практики. Под ее руководством Агентство подготовило первые две из запланированной ежегодной серии оценок воздействия, в которых представлены проблемы, технические достижения и пути коммерческого воздействия для выбранных проектов ARPA-E.

Награды и почести

В 2016 году Уильямс был избран королевского общества (ForMemRS). иностранным членом Лондонского Другие награды включают в себя:

• Член Американской ассоциации содействия развитию науки , 2019 г.
• Почетный член Sigma Pi Sigma 2019. Общества почестей физики
• Премия выдающемуся выпускнику Калифорнийского технологического института, 2016 г.
• Почетный доктор философии Мичиганского государственного университета, 2016 г.
• Член Национальной академии наук , 2005 г.
• Общество исследования материалов – Премия Дэвида Тернбулла, 2003 г.
• Член Американской академии искусств и наук , 2003 г.
• Американское физическое общество - Премия Дэвида Адлера за лекции в области физики материалов , 2001 г.
• Стипендиат Японского общества содействия развитию науки (1996 г.)
• Член Американского вакуумного общества , 1993 г.
• Член Американского физического общества , 1992 г.
• Премия Американского физического общества Марии Гепперт Майер, 1990 г.
• Молодой следователь Управления военно-морских исследований, 1986–1989 годы.
• Президентская премия молодому исследователю Национального научного фонда , 1984–1989 годы.

Избранные публикации

Уильямс является автором или соавтором множества рецензируемых в научных журналах. статей включая:

Структурно-транспортные отношения в графене

Применяя экспериментальные подходы, разработанные за время ее карьеры, Уильямс работала с соавтором Михаэлем Фюрером , чтобы разработать ключевое понимание структурных флуктуаций и взаимодействия дефектов при определении свойств графена.

• Исигами, Маса; Чен, Дж. Х.; Каллен, В.Г.; Фюрер, М.С.; Уильямс, Эд (01.06.2007). «Атомная структура графена на SiO ₂ ». Нано-буквы . 7 (6): 1643–1648. arXiv : 0811.0587 . дои : 10.1021/nl070613a . ISSN   1530-6984 .
• 2008 Дж. Х. Чен, К. Янг, М. С. Фюрер, Э. Д. Уильямс и М. Исигами, Рассеяние заряженных примесей в графене, Nature Physics 4, 377–381.
• 2009 Дж. Х. Чен, В. Г. Каллен, К. Янг, М. С. Фюрер и Э. Д. Уильямс, Рассеяние дефектов в графене, Physical Review Letters 102, 236805
• 2011 Ж.-Х. Чен, Л. Ли, В.Г. Каллен, Э.Д. Уильямс и М.С. Фюрер, Настраиваемый эффект Кондо в графене с дефектами, Nature Physics, 7, 535.

Морфология поверхности и ступенчатые колебания

Исследовательская группа Уильямса обнаружила замечательную способность кремниевых поверхностей претерпевать обратимые изменения структуры микронного масштаба и продемонстрировала, как такие изменения термодинамически определяются изменениями свободной энергии ступеней на поверхности. Последующая экспериментальная работа группы элегантно поместила наблюдения за структурами и колебаниями ступеней в универсально применимый теоретический формализм.

• Фанеф, Р.Дж.; Уильямс, Эллен Д. (15 июня 1987 г.). «Поверхностное фазовое разделение вицинального Si (111)». Письма о физических отзывах . 58 (24): 2563–2566. doi : 10.1103/PhysRevLett.58.2563 . ISSN   0031-9007 .
• Ван, Х.-С.; Голдберг, Дж.Л.; Бартелт, Северная Каролина; Эйнштейн, ТЛ; Уильямс, Эллен Д. (5 ноября 1990 г.). «Распределение ширины террасы на вицинальном Si (111)». Письма о физических отзывах . 65 (19): 2430–2433. дои : 10.1103/PhysRevLett.65.2430 . hdl : 1903/32280 . ISSN   0031-9007 .
• Уильямс, Эллен Д.; Бартелт, Северная Каролина (25 января 1991 г.). «Термодинамика морфологии поверхности». Наука . 251 (4992): 393–400. дои : 10.1126/science.251.4992.393 . ISSN   0036-8075 .
• 1993 Н. К. Бартельт, Т. Л. Эйнштейн, Э. Д. Уильямс, Дж. Дж. Метуа, Дж. К. Хейро, Дж. Л. Голдберг, Броуновское движение ступенек на вицинальном Si (111), Phys. Ред. Б48, 15453.
• 1991 Р. Дж. Фанеф, Н. К. Бартелт, Э. Д. Уильямс, В. Свич и Э. Бауэр., Исследование LEEM ориентационного фазового разделения на вицинальном Si (111), Phys. Преподобный Летт. 21, 2986.
• 1999 Х.-К. Чон и Э.Д. Уильямс, «Шаги по поверхностям: эксперимент и теория», Surface Sci. Отчет, 34; 171-294. (Обзор статьи)
• Тюрмер, К.; Ройт-Роби, JE; Уильямс, Эллен Д.; Уваха, М.; Эмундтс, А.; Бонзел, HP (10 октября 2001 г.). «Ступенчатая динамика в релаксации трехмерной формы кристалла». Письма о физических отзывах . 87 (18): 186102. doi : 10.1103/PhysRevLett.87.186102 . ISSN   0031-9007 .
• Конрад, БР; Каллен, В.Г.; Догерти, Д.Б.; Любинецкий И.; Уильямс, Эд (9 февраля 2007 г.). «Пространственная статистика первого прохождения ступенчатых флуктуаций Al / Si (111) - (sqrt (3) × sqrt (3))». Физический обзор E . 75 (2): 021603. arXiv : 0810.0437 . дои : 10.1103/PhysRevE.75.021603 . ISSN   1539-3755 .

Электронные взаимодействия с поверхностными дефектами

Группа Уильямса также исследовала взаимодействие структуры поверхности с электрическими полями и токами. Они продемонстрировали, как невероятно малая передача импульса из-за столкновения электрона с атомом может, тем не менее, вызвать микронные перестройки материала вблизи поверхностей.

• 1996 Ю. Н. Ян, Э. Фу и Э. Д. Уильямс, СТМ-исследование ступенчатой ​​группировки, индуцированной током, на Si (111), Surface Sci. 356, 101 111.
• 1995 Э. Д. Уильямс, Э. Фу, Ю. Н. Ян, Д. Кандел и Дж. Д. Уикс, Измерение коэффициента анизотропии во время ступенчатой ​​группировки, вызванной током, Surface Sci. 336, Л746.
• 2000 К.С. Ганпуле, В. Нагараджан, С.Б. Огале, А.Л. Ройтбурд, Э.Д. Уильямс и Р. Рамеш, Кинетика зарождения и релаксации доменов в тонких сегнетоэлектрических пленках, Applied Physics Letters 77 3275-3277.
• Конрад, БР; Каллен, В.Г.; Риддик, Британская Колумбия; Уильямс, ЭД (2009). «Пентаценовые островки, выращенные на ультратонком SiO ₂ ». Поверхностная наука . 603 (3): L27–L30. arXiv : 0811.2515 . дои : 10.1016/j.susc.2008.12.020 .
• Тао, К.; Каллен, В.Г.; Уильямс, Эд (07 мая 2010 г.). «Визуализация силы рассеяния электронов в наноструктурах». Наука . 328 (5979): 736–740. дои : 10.1126/science.1186648 . ISSN   0036-8075 .

Адсорбат-взаимодействия

В дипломной работе Уильямса исследовалось, как каталитически важные молекулы, такие как окись углерода и водород, взаимодействуют с металлическими поверхностями. Она сделала плодотворные наблюдения о том, как такие молекулы организуются на поверхностях и как молекулы (которые, оказавшись на поверхности, называются «адсорбатами») взаимодействуют друг с другом. Природа таких адсорбатов и их связь с образованием структур на поверхности легли в основу всей последующей работы Уильямса.

• 1978 Э.Д. Уильямс, С.Л. Каннингем и В.Х. Вайнберг, Определение энергии взаимодействия адатомов: применение к кислороду, хемосорбированному на поверхности вольфрама (110), J. Chem. Физ. 68, 4688.
• 1979 Э.Д. Уильямс и В.Х. Вайнберг, Геометрическая структура монооксида углерода, хемосорбированного на поверхности рутения (001) при низких температурах, Surface Sci. 82, 93
• 1980 Э.Д. Уильямс, П.А. Тиль, В.Х. Вайнберг и Дж. Т. Йейтс-младший, Сегрегация поглощенных кобальтом частиц: водород и окись углерода на поверхности Rh (111), J. Chem. Физ. 72, 3496
• 1994 Ю. Н. Янг и Э. Д. Уильямс, Высокая плотность атомов в фазовом происхождении метастабильных реконструкций на Si (111) в фазе «1x1», Phys Rev. Lett. 72, 1862 г.
• 2005 Бо Сюй, Чэнган Тао, Уильям Г. Каллен, Дженис Э. Ройтт-Роби и Эллен Д. Уильямс, Нарушение киральной симметрии в двумерных смешанных системах C60-ACA, Nano Letters 5, 2207-11.