Los premios R&D 100 honran las innovaciones del laboratorio de Berkeley

Cuatro tecnologías innovadoras del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han sido galardonadas con el premio R&D 100 2023. El premio, presentado por la revista R&D y seleccionado por un panel independiente de jueces, reconoce los 100 productos tecnológicos más innovadores y disruptivos del año provenientes de la industria, el mundo académico y la investigación patrocinada por el gobierno. Por primera vez este año, la revista R&D entregó premios profesionales a personas y equipos. En esta nueva categoría, Ashok Gadgil recibió el premio al Líder de I+D del año 2023 y el equipo del Sistema de gestión de energía recibió el Premio al Equipo de I+D del año 2023.

Las tecnologías ganadoras de Berkeley Lab mejoran las herramientas de investigación, generan hidrógeno verde, proporcionan herramientas de software para el descubrimiento de materiales y descubren el futuro de las estaciones de carga para vehículos eléctricos. Los equipos ganadores serán celebrados en el banquete de gala R&D 100 en San Diego el 16 de noviembre de 2023.

A continuación se muestran descripciones de las tecnologías:

La construcción de la próxima generación de tecnologías cuánticas comienza con la comprensión de cómo funcionan los nuevos materiales a escala nanométrica. Si bien las herramientas de espectroscopía y microscopía electrónicas permiten a los investigadores "ver" la estructura y composición de estos materiales, su resolución se ve obstaculizada por un fenómeno llamado "dispersión de energía" del haz de electrones de sonda. Los investigadores del Berkeley Lab han inventado el Cryo-FE, un novedoso emisor de electrones que reduce este efecto entre 10 y 20 veces. El dispositivo consta de una nanopunta superconductora que aprovecha los estados cuánticos resonantes que se forman en el ápice y las temperaturas criogénicas para producir un haz de electrones con una distribución de energía sin precedentes. La emisión del Cryo-FE se puede sintonizar con un campo eléctrico aplicado para lograr un haz de electrones extremadamente monocromático, brillante y coherente, superando las mejores tecnologías disponibles actualmente. Este avance puede permitir nuevos descubrimientos en ciencia de materiales y nuevas herramientas de alta resolución para espectroscopia y microscopía.

El desarrollo estuvo a cargo de Alexander Stibor y Cameron Johnson.

El hidrógeno como nuevo combustible es fundamental para descarbonizar nuestra economía y reducir nuestro impacto ambiental. Sin embargo, muchos procesos que producen hidrógeno también producen dióxido de carbono (CO2), un conocido gas de efecto invernadero. Un equipo de investigadores del Berkeley Lab ha mejorado un proceso llamado pirólisis de metano para producir hidrógeno y carbono sin emisiones de CO2. Los investigadores desarrollaron un catalizador de metal líquido ternario para la pirólisis de metano. Su nuevo “multicatalizador” podría funcionar simultáneamente con alta eficiencia, selectividad y durabilidad para la pirólisis de metano a temperaturas suaves (450-800 oC). Lo más importante es que este nuevo catalizador se puede fabricar fácilmente utilizando elementos metálicos no preciosos, lo que lo hace escalable y rentable para uso industrial. La tecnología se presentó para una solicitud de patente en los EE. UU. (Sistema de metal líquido ternario homogéneo para la producción limpia de hidrógeno – Oficina de Propiedad Intelectual) y los conocimientos científicos básicos se aceptaron en la revista Science.

El equipo de desarrollo liderado por Ji Su incluye a Luning Chen, Shuchen Zhang, Zhigang Song, Gabor A Somorjai, Miquel Salmeron, David Prendergast, Chaochao Dun, Jeff Urban, Jinghua Guo, Xinxin Peng, Yu-Chun Chuang, Chung-Kai Chang, Jeng. -Lung Chen

Desde la microelectrónica hasta la contaminación ambiental, la microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) permite a los investigadores caracterizar estructuras a escala atómica. La nueva generación de detectores STEM de 4 dimensiones (4D-STEM) produce conjuntos de datos de millones de imágenes llenas de información sobre las propiedades del material, como la estructura local, la fase, la orientación y la deformación. Esta es una gran cantidad de información, pero también un desafío de analizar. Los científicos del Berkeley Lab han desarrollado una herramienta de software que combina varias herramientas de análisis con algoritmos de aprendizaje profundo para aprovechar esta gran cantidad de información. La herramienta de software de código abierto, llamada py4DSTEM, permite al usuario elegir entre diferentes modos de caracterización y proporciona vías para un análisis eficaz. Con esta nueva herramienta, los investigadores pueden acelerar su investigación sobre materiales para la próxima generación de tecnología.

El equipo de desarrollo dirigido por Colin Ophus incluye a Benjamin Savitzky, Steven Zeltmann, Alexander Rakowski, Stephanie Ribet y Georgios Varnavides.

A medida que continúa la descarbonización del sector del transporte, las agencias gubernamentales, los planificadores del transporte, los profesionales privados de energía limpia y los conductores de vehículos eléctricos de servicio mediano y pesado (MHD) se preguntan qué tipo de infraestructura se necesitará y dónde se necesitará. Los científicos del Berkeley Lab han desarrollado una herramienta para ayudar a responder estas y otras preguntas relacionadas: Infraestructura de vehículos eléctricos de servicio mediano y pesado: operación e implementación de carga (HEVI-LOAD). HEVI-LOAD es una herramienta de software que ayuda a predecir las necesidades de los vehículos eléctricos MHD. Sus proyecciones incluyen requisitos para la red eléctrica y la infraestructura de carga, como el tipo, número y ubicación de las estaciones de carga para el estado de California y más allá. Los datos se visualizan y presentan en una aplicación de panel que permite al usuario ver resultados grandes y pequeños hasta el nivel del condado. La herramienta ha contado con el apoyo de la Comisión de Energía de California y el Programa de Análisis de la Oficina de Tecnología de Vehículos del Departamento de Energía de EE. UU.

El equipo de desarrollo dirigido por Bin Wang incluye a Wanshi Hong, Cong Zhang, Fan Tong y Douglas Black.

Además de reconocer las 100 tecnologías más innovadoras y disruptivas del año, la revista R&D otorgó este año los premios R&D 100 Professional Awards. Este premio honra a líderes y equipos excepcionales por sus logros en I+D. Un equipo y un científico del Berkeley Lab han recibido este honor este año.

Ashok Gadgil recibe el premio al Líder de I+D del año por sus más de 30 años de dedicación a la creación de innovaciones tecnológicas para agua potable, aire limpio, energía sostenible y reducción de la mortalidad infantil. Su trabajo ha beneficiado la salud y la dignidad de las comunidades de bajos recursos a lo largo de los años. Además de su trabajo innovador, ha trabajado incansablemente para implementar sus soluciones a nivel nacional e internacional. A lo largo de su carrera, ha sido mentor de numerosos estudiantes, dirigió una división de investigación de laboratorio nacional, dirigió una organización binacional de investigación de tecnología de energía y agua limpia, dirigió un laboratorio de impacto del desarrollo universitario y desarrolló e impartió cursos en UC Berkeley.

El equipo de sistemas de gestión de energía recibe el premio R&D 100 Professional Team of the Year de R&D World por sus continuos esfuerzos internacionales para promover las prácticas comerciales de gestión de energía en los sectores comercial, manufacturero e institucional. El equipo ha aprovechado colectivamente las fortalezas de cada uno para lograr un impacto profundo en sus respectivos campos. Aprovechando sus diversos antecedentes académicos y personales, el equipo ha creado un programa técnico que llega a personas que trabajan en todos los sectores de la economía. El equipo publicó estándares internacionales, realizó investigaciones originales, brindó asistencia técnica a organizaciones a nivel mundial, desarrolló programas de certificación de fuerza laboral profesional y se asoció con organizaciones del sector público y privado para acelerar la implementación de prácticas comerciales de gestión de energía. Los recursos y prácticas del equipo han sido adoptados por decenas de miles de organizaciones en todo el mundo, incluidos fabricantes grandes y pequeños, grupos hospitalarios regionales, agencias gubernamentales, escuelas y universidades, y cadenas de hoteles boutique y corporativos. Para obtener más información sobre las prácticas comerciales de los sistemas de gestión de energía, visite 50001Ready.lbl.gov.

El equipo incluye a Amy Pevzner, Ana Comesaña, Arian Aghajanzadeh, Bunmi Adesola, Christopher Payne, Graziella Siciliano, Heidi Fuchs, Natalie Sherman, Nick Karki, Paul Sheaffer, Peter Therkelsen, Prakash Rao, Rory Schmick, Sergio Dias, Vestal Tutterow y Vi Rapp. , Guillermo Miller.

Para obtener información sobre la concesión de licencias para las tecnologías anteriores, comuníquese con [email protected].

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Fundado en 1931 con la creencia de que los mayores desafíos científicos se abordan mejor mediante equipos, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y sus científicos han sido reconocidos con 14 premios Nobel. Hoy en día, los investigadores del Berkeley Lab desarrollan soluciones medioambientales y energéticas sostenibles, crean nuevos materiales útiles, avanzan las fronteras de la informática y exploran los misterios de la vida, la materia y el universo. Científicos de todo el mundo confían en las instalaciones del laboratorio para sus propios descubrimientos científicos. Berkeley Lab es un laboratorio nacional multiprograma, administrado por la Universidad de California para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos.

La Oficina de Ciencias del DOE es el mayor patrocinador de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite energy.gov/science.