Brent Fultz

Brent Fultz es un físico y científico de materiales estadounidense, y una de las principales autoridades mundiales en mecánica estadística , difracción y transiciones de fase en materiales. Fultz es profesor titular de Física Aplicada y Ciencia de Materiales (Cátedra Barbara y Stanley Rawn Jr.) en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) . ^{[ 1 ]} Es conocido por su investigación en física y química de materiales , y por establecer la importancia de la entropía de fonones para la estabilidad de fase de los materiales. ^{[ 2 ]} Además, Fultz supervisó la construcción del espectrómetro de modulación de amplio rango angular (ARCS) en la Fuente de Neutrones por Espalación ^{[ 3 ]} y ha realizado avances en técnicas de medición de fonones. ^{[ 2 ]}

Es autor de dos libros de texto de nivel de posgrado, Microscopía electrónica de transmisión y difractometría de materiales (con James M. Howe, Springer, 2001; 4.ª ed., 2013) sobre difractometría de materiales, ^{[ 4 ] [ 5 ]} y Transiciones de fase en materiales (Cambridge University Press, 2014) sobre transiciones de fase en materiales. ^{[ 6 ]}

Brent Fultz completó sus estudios de pregrado en física en el MIT en 1975, antes de obtener su doctorado en ciencias de la ingeniería en la Universidad de California, Berkeley, en 1982, donde estudió bajo la dirección de John William Morris. ^{[ 7 ]} Su trayectoria profesional inicial estuvo marcada por su designación como Joven Investigador Presidencial y la obtención del Premio IBM para el Desarrollo Docente y una Beca Jacob Wallenberg. Posteriormente, Fultz trabajó como científico en el Laboratorio Lawrence Berkeley antes de convertirse en profesor de ciencia de los materiales en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) en 1985.

Las contribuciones académicas de Fultz fueron reconocidas con múltiples galardones, como el Premio al Científico Distinguido TMS EMPMD en 2010 y el Premio William Hume-Rothery de TMS en 2016. ^{[ 8 ]} Su trabajo en el campo de la dispersión de neutrones también le valió una beca de la Sociedad de Dispersión de Neutrones de América en 2016. Entre sus logros también se incluyen la membresía en la Sociedad Sigma Xi en 2017, una beca de la Sociedad Estadounidense de Física en 2017, una beca de TMS en 2018 y el reconocimiento como "Árbitro Destacado" por la Sociedad Estadounidense de Física en 2019. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Ha desempeñado funciones de asesoramiento para la Fuente Avanzada de Fotones (Advanced Photon Source) y la Fuente de Neutrones por Espalación (Spallation Neutron Source ). Su experiencia en ciencias de los materiales también lo llevó a trabajar como consultor para Everett Charles Technologies, la Junta de Ciencias de la Defensa y empresas como Actium Materials, Contour Energy y The Materials Project. Es autor o coautor de cerca de 400 artículos.

En colaboración con su colega, el profesor J. Howe de la Universidad de Virginia , Fultz elaboró ​​un libro de texto avanzado sobre difracción de materiales y microscopía, que ya cuenta con cuatro ediciones en inglés y una en ruso, y cuya traducción al chino está en proceso. ^{[ 11 ]} Más recientemente, Fultz desarrolló un libro de texto de nivel de posgrado sobre transiciones de fase de materiales, que integra ideas tanto de las ciencias de los materiales tradicionales como de la física de la materia condensada. ^{[ 12 ]}

La investigación de Brent Fultz profundiza en la comprensión del comportamiento de los átomos dentro de los sólidos, en particular cómo sus vibraciones, o fonones, influyen en la entropía y la energía libre de los materiales. Emplea técnicas de dispersión inelástica de neutrones para examinar estas vibraciones atómicas, que son una fuente primaria de entropía en los sólidos. ^{[ 13 ]} La importancia termodinámica de las excitaciones magnéticas y electrónicas dentro de los sólidos, que también se detectan mediante este método, constituye otro aspecto de su estudio. Su trabajo reciente enfatiza las interacciones entre fonones y excitaciones electrónicas en un amplio rango de temperaturas, y cómo cambia la entropía con las variaciones de temperatura y presión . ^{[ 14 ]}

Los métodos computacionales modernos, en particular la teoría del funcional de la densidad , desempeñan un papel fundamental en la investigación de Fultz sobre fonones y electrones en sólidos. Su equipo utiliza dinámica molecular ab initio para investigar computacionalmente las excitaciones de fonones y electrones a altas temperaturas. ^{[ 15 ]} Además, emplean dispersión inelástica de rayos X de alta resolución para examinar cómo cambia la termodinámica vibracional bajo altas presiones, como las que se experimentan en una celda de yunque de diamante . ^{[ 16 ]}

El trabajo de Fultz también aborda el apremiante problema energético mundial . Su equipo está investigando materiales capaces de almacenar litio (utilizado en baterías recargables) e hidrógeno. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Su objetivo es comprender cómo interactúan las moléculas de hidrógeno con las superficies y cómo los nuevos materiales pueden optimizar el almacenamiento de hidrógeno. Además, están explorando el potencial de utilizar la dispersión resonante nuclear para estudiar las distorsiones atómicas en los materiales cuando un electrón se mueve entre iones adyacentes bajo presión. El trabajo de Fultz (que a menudo se inclina más hacia la mecánica cuántica que hacia la mecánica clásica , y hacia la mecánica estadística sobre la termodinámica clásica ) se centra en la posición de los átomos, especialmente en materiales desordenados, y en cómo los átomos vibran o transfieren electrones durante el enlace.

El equipo de Fultz abrió nuevos caminos al investigar la entropía de los materiales, específicamente cómo las variaciones en la estructura cristalina, la composición química o las disposiciones atómicas locales podrían afectar el espectro vibracional y, a su vez, la entropía. ^{[ 14 ] [ 19 ]} Con el tiempo, esta investigación llevó al reconocimiento de que tales detalles de la entropía vibracional influyen significativamente en la estabilidad termodinámica de los materiales. ^{[ 20 ]} El equipo de Fultz también realiza numerosos experimentos en instalaciones nacionales que proporcionan haces de rayos X o neutrones de alta intensidad. ^{[ 13 ]} Esto ha dado lugar a colaboraciones con científicos de estas fuentes nacionales de neutrones. Un logro notable en esta área fue el liderazgo de Fultz en la construcción de un instrumento de dispersión de neutrones de vanguardia, el espectrómetro de modulador de amplio rango angular (ARCS) en la Fuente de Neutrones por Espalación . Junto con esto, surgió la oportunidad de nuevos proyectos de computación científica, como la iniciativa Análisis de Datos Distribuidos para Experimentos de Dispersión de Neutrones (DANSE).

• Premio al Científico/Ingeniero Distinguido de la División de Materiales Electrónicos, Magnéticos y Fotónicos (EMPMD) de TMS 2010 ^{[ 3 ]}
• Premio William Hume-Rothery de la TMS 2016 ^{[ 2 ]}
• Miembro de la Sociedad de Dispersión de Neutrones de América 2016 ^{[ 21 ]}
• Miembro de la Sociedad Estadounidense de Física 2017 ^{[ 22 ]}
• Becario TMS 2018 ^{[ 23 ]}
• Revisor destacado de revistas de Physical Review en 2019 ^{[ 24 ]}

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