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Pablo Fenter

Paul Fenter es físico sénior, miembro distinguido de Argonne y líder del Grupo de Procesos Interfaciales en la División de Ciencias Químicas e Ingeniería del Laboratorio Naciona...

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Paul Fenter es físico sénior, miembro distinguido de Argonne y líder del Grupo de Procesos Interfaciales en la División de Ciencias Químicas e Ingeniería del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), y exdirector del Centro de Ciencia de la Energía Electroquímica (CEES), un Centro de Investigación de Frontera Energética del DOE .

Descripción general de la educación y la carrera profesional

Fenter tiene un doctorado de la Universidad de Pensilvania y una licenciatura en física del Instituto Politécnico Rensselaer . [ 1 ] Hizo sus estudios posdoctorales en la Universidad de Princeton y luego se unió a Argonne en 1997 como físico. [ 1 ] Fenter ha liderado el grupo de Procesos Interfaciales desde 2000 y fue ascendido a físico sénior en 2007. [ 2 ]  Fenter se convirtió en director del Centro de Ciencia de la Energía Electroquímica en 2014. [ 2 ] Durante su liderazgo (2014-2020), CEES contribuyó [ 3 ] con varias ideas nuevas sobre el comportamiento de los cátodos en baterías de iones de litio y fue reconocido por el DOE por hacer un descubrimiento fundamental en la tecnología de baterías. [ 4 ] Fenter fue nombrado miembro distinguido de Argonne en 2023. [ 5 ] Fenter también es profesor adjunto en la Universidad de Illinois en Chicago [ 2 ] y científico sénior independiente de 2020 a 2022 en el Consorcio de Ciencia e Ingeniería Avanzadas de la UChicago .

Resumen de la investigación

La investigación de Fenter se ha centrado en comprender la estructura y la reactividad de las interfaces sólido-líquido mediante estudios directos in situ y operando . Dichas interfaces son omnipresentes en sistemas naturales y artificiales (por ejemplo, interfaces geoquímicas de minerales en el medio ambiente natural, interfaces electrodo-electrolito en sistemas de almacenamiento de energía y catalíticos, etc.), pero generalmente se comprenden poco debido a la escasez de herramientas que puedan analizar dichas interfaces en las condiciones de interés. Su trabajo ha dado lugar a nuevos avances en la comprensión de estos sistemas, incluyendo: la presencia de capas de hidratación interfacial en interfaces sólido-agua, [ 6 ] el comportamiento complejo de los iones en interfaces sólido-líquido cargadas (por ejemplo, incluyendo la coexistencia de múltiples estados discretos de adsorción de iones), [ 7 ] [ 8 ] y el papel de la reactividad interfacial en el control de las reacciones de conversión de las baterías de iones de litio. [ 9 ] Fenter también se especializa en el desarrollo de nuevas técnicas basadas en rayos X para comprender la estructura y la reactividad en interfaces líquido-sólido.

Como director de CEES, Fenter dirigió un programa de investigación multiinstitucional (con socios en la Universidad Northwestern , [ 10 ] la Universidad de Illinois y la Universidad Purdue ) que estudió las reacciones químicas que limitan la vida útil y la seguridad de las baterías de iones de litio (LIB). Esto incluyó estudios de la interfaz entre los electrodos y los electrolitos, y enfoques para estabilizar la interfaz electrodo-electrolito. [ 3 ] CEES también exploró nuevas químicas "más allá de la inserción de iones de litio" que pueden conducir a aumentos sustanciales en la capacidad de almacenamiento de energía de las LIB. [ 3 ] [ 4 ]

Por sus contribuciones, Fenter recibió el Premio Bertram E. Warren de Física de la Difracción de la Asociación Cristalográfica Estadounidense en 2012 [ 11 ] y el Premio a la Trayectoria Distinguida de la Junta de Gobernadores de la Universidad de Chicago en 2018 [ 12 ]. También fue nombrado miembro de la Sociedad Estadounidense de Física en 2008 [ 13 ] y es miembro de la Sociedad Química Estadounidense y de la Sociedad Geoquímica [ 1 ] .

Áreas de investigación

Comprender las interacciones de los minerales con el agua.

Fenter utiliza métodos basados ​​en rayos X para comprender la estructura y la reactividad de las interfaces líquido-sólido presentes en los sistemas naturales. Las interacciones entre el agua, los iones disueltos y los minerales son fundamentales para muchos procesos químicos, como el intercambio iónico y el transporte ambiental. Fenter ha aprovechado los métodos de rayos X para descubrir nuevos detalles sobre la estructura del agua en la interfaz, [ 14 ] [ 15 ] y la disposición de los iones en las interfaces mineral-agua cargadas [ 16 ] conocidas como la " doble capa eléctrica ".

Avances en las interfaces de los electrodos de las baterías de iones de litio

Como director del CEES, Fenter lideró un programa de investigación multiinstitucional (con socios de la Universidad Northwestern , la Universidad de Illinois y la Universidad Purdue ) que estudió las reacciones químicas que limitan la vida útil y la seguridad de las baterías de iones de litio (LIB). Esto incluyó estudios de la interfaz entre los electrodos y los electrolitos, y enfoques para estabilizar dicha interfaz. El CEES también exploró nuevas químicas que van más allá de la simple inserción de iones de litio y que pueden generar aumentos sustanciales en la capacidad de almacenamiento de energía de las LIB.

Métodos de rayos X mejorados para estudios de interfaces

Fenter ha ampliado las capacidades de las técnicas de dispersión de rayos X, espectroscopia y microscopía para el análisis de procesos interfaciales. Un ejemplo es la demostración de la "imagen independiente del modelo" como un enfoque conceptual para visualizar la distribución de un elemento cerca de las interfaces mediante el uso de mediciones sensibles a la fase (incluida la reflectividad anómala resonante de rayos X [ 17 ] y las ondas estacionarias de rayos X [ 18 ] ). Estas capacidades permitieron obtener nuevos conocimientos sobre las estructuras de adsorción de iones y también se han aplicado a estudios de la dinámica mineral-agua. [ 16 ] También inventó un novedoso microscopio de rayos X [ 19 ] que puede obtener imágenes de la topografía interfacial y la dinámica de disolución a escala subnanométrica. [ 20 ] Más recientemente, ha demostrado una nueva solución general al problema de fase para el caso de estructuras atómicas iluminadas coherentemente. [ 21 ]

Honores

  • Becario Distinguido de Argonne, 2023 [ 5 ]
  • Premio a la Trayectoria Distinguida de la Junta de Gobernadores de la Universidad de Chicago, 2018 [ 12 ]
  • Premio Bertram E. Warren de Física de la Difracción de la Asociación Cristalográfica Americana, 2012 [ 11 ]
  • Nombrado miembro de la Sociedad Estadounidense de Física , 2008 [ 13 ]

Referencias

  1. 1 2 3 "Paul A. Fenter | Laboratorio Nacional Argonne" . www.anl.gov . Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  2. ^ "Paul Venter CV agosto de 2018" ( PDF ) .
  3. 1 2 3 "Logros científicos seleccionados del DOE CEES" (PDF) .
  4. 1 2 "Centro dirigido por Argonne recibe premio por descubrimiento fundamental en tecnología de baterías | Laboratorio Nacional Argonne" . www.anl.gov . 31 de julio de 2019. Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  5. 1 2 "Cinco investigadores nombrados becarios distinguidos de Argonne para 2023" . Laboratorio Nacional Argonne . 15 de diciembre de 2023. Consultado el 1 de junio de 2026 .
  6. ↑ Fenter, Paul; Sturchio, Neil C. (2004). "Estructuras interfaciales mineral-agua reveladas por dispersión de rayos X de sincrotrón" . Progress in Surface Science . 77 ( 5– 8): 171– 258. Bibcode : 2004PrSS...77..171F . doi : 10.1016/j.progsurf.2004.12.001 .
  7. ↑ Park, Changyong; Fenter, Paul A.; Nagy, Kathryn L.; Sturchio, Neil C. (2006-07-05). "Hidratación y distribución de iones en la interfaz mica-agua" . Physical Review Letters . 97 (1) 016101. Bibcode : 2006PhRvL..97a6101P . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.016101 . ISSN 0031-9007 . PMID 16907385 .  
  8. ↑ Lee, Sang Soo; Fenter, Paul; Park, Changyong; Sturchio, Neil C.; Nagy, Kathryn L. (2010-11-16). "Especiación de cationes hidratados en la interfaz moscovita (001)−agua" . Langmuir . 26 (22): 16647– 16651. doi : 10.1021/la1032866 . ISSN 0743-7463 . PMID 20932042 .  
  9. ↑ Evmenenko, Guennadi; Warburton, Robert E.; Yildirim, Handan; Greeley, Jeffrey P.; Chan, Maria KY ; Buchholz, D. Bruce; Fenter, Paul; Bedzyk, Michael J.; Fister, Timothy T. (2019-07-23). ​​"Understanding the Role of Overpotentials in Lithium Ion Conversion Reactions: Visualizing the Interface" . ACS Nano . 13 (7): 7825–7832 . doi : 10.1021 / acsnano.9b02007 . ISSN 1936-0851 . OSTI 1566739. PMID 31117380. S2CID 162182530 .    
  10. ↑ "Supercargado. Mejores baterías en el futuro" . Ingeniería de Northwestern . Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  11. 1 2 "El físico de Argonne, Fenter, gana el premio Warren por sus estudios de difracción de rayos X | Laboratorio Nacional de Argonne" . www.anl.gov . 10 de junio de 2011. Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  12. 1 2 "Premios y reconocimientos | Laboratorio Nacional Argonne" . www.anl.gov . Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  13. 1 2 "Seis científicos de Argonne elegidos miembros de la Sociedad Estadounidense de Física | Laboratorio Nacional Argonne" . www.anl.gov . 22 de enero de 2008. Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  14. ↑ Fenter, Paul; Sturchio, Neil C. (2004-01-01). "Estructuras interfaciales mineral-agua reveladas por dispersión de rayos X de sincrotrón". Progress in Surface Science . 77 (5): 171– 258. Bibcode : 2004PrSS...77..171F . doi : 10.1016/j.progsurf.2004.12.001 . ISSN 0079-6816 . 
  15. ↑ Fenter, Paul; Lee, Sang Soo (diciembre de 2014). "Estructura de la capa de hidratación en las interfaces sólido-agua". MRS Bulletin . 39 (12): 1056– 1061. Bibcode : 2014MRSBu..39.1056F . doi : 10.1557/mrs.2014.252 . ISSN 0883-7694 . S2CID 98516277 .  
  16. 1 2 "La mica proporciona una pista sobre cómo el agua transporta minerales | Laboratorio Nacional Argonne" . www.anl.gov . 13 de julio de 2017. Consultado el 24 de febrero de 2020 .
  17. ↑ Ciccariello, S.; Riello, P. (2007-04-01). "Dispersión de ángulo pequeño de muestras trifásicas: aplicación al carbón sometido a un proceso de extracción". Journal of Applied Crystallography . 40 (2): 282– 289. doi : 10.1107/S002188980700564X . ISSN 0021-8898 . 
  18. ↑ Bedzyk, MJ ; Fenter, P.; Zhang, Z.; Cheng, L.; Okasinski, JS; Sturchio, NC (2004-05-01). "Imágenes de ondas estacionarias de rayos X". Synchrotron Radiation News . 17 (3): 5– 10. Bibcode : 2004SRNew..17....5B . doi : 10.1080/08940880408603088 . ISSN 0894-0886 . S2CID 121041399 .  
  19. ↑ Fenter, Paul; Park, Changyong; Zhang, Zhan; Wang, Steve (octubre de 2006). "Observación de la topografía de la superficie a una altura subnanométrica con microscopía de contraste de fase por reflexión de rayos X" . Nature Physics . 2 (10): 700– 704. Bibcode : 2006NatPh...2..700F . doi : 10.1038/nphys419 . ISSN 1745-2481 . 
  20. ↑ Laanait, Nouamane; Callagon, Erika BR; Zhang, Zhan; Sturchio, Neil C.; Lee, Sang Soo; Fenter, Paul (2015-09-18). "Dinámica del frente de reacción impulsado por rayos X en interfaces calcita-agua" . Science . 349 (6254): 1330– 1334. Bibcode : 2015Sci...349.1330L . doi : 10.1126/science.aab3272 . ISSN 0036-8075 . PMID 26383950 .  
  21. ↑ Calvo-Almazán, Irene; Fenter, Paul (2021-07-01). "La función de Patterson como autoholograma y gráfico permite la solución directa al problema de fase para estructuras atomísticas iluminadas coherentemente" . New Journal of Physics . 23 (7): 073018. Bibcode : 2021NJPh...23g3018C . doi : 10.1088/1367-2630/ac0d2d . ISSN 1367-2630 .