Articulo de referencia

Juan B. Goodenough

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John Bannister Goodenough ( / ˈ ɡ ʊ d ɪ n ʌ f / GUUD -in-uf ; 25 de julio de 1922 – 25 de junio de 2023) fue un científico de materiales estadounidense, físico de estado sólido y premio Nobel de química . Desde 1986 fue profesor de Ciencia de Materiales, Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Mecánica, [ 3 ] en la Universidad de Texas en Austin . Se le atribuye la identificación de las reglas de Goodenough-Kanamori del signo del superintercambio magnético en materiales, el desarrollo de materiales para la memoria magnética de acceso aleatorio de computadoras y la invención de materiales catódicos para baterías de iones de litio .

Goodenough fue galardonado con la Medalla Nacional de Ciencia , la Medalla Copley , el Premio Fermi , el Premio Draper y el Premio Japón . El Premio John B. Goodenough en ciencia de los materiales lleva su nombre. En 2019, recibió el Premio Nobel de Química junto con M. Stanley Whittingham y Akira Yoshino ; a los 97 años, se convirtió en el laureado con el Premio Nobel de mayor edad de la historia. [ 4 ] Desde el 27 de agosto de 2021 hasta su fallecimiento, fue el laureado con el Premio Nobel de mayor edad en vida.

Vida personal y educación

John Goodenough nació en Jena , Alemania, el 25 de julio de 1922, [ 5 ] de padres estadounidenses, Erwin Ramsdell Goodenough (1893–1965) y Helen Miriam (Lewis) Goodenough. [ 6 ] Provenía de una familia académica. Su padre, estudiante de posgrado en Oxford cuando nació John, llegó a ser profesor de historia de las religiones en Yale . [ 7 ] [ 8 ] Su hermano Ward se convirtió en profesor de antropología en la Universidad de Pensilvania . [ 9 ] John también tenía dos medio hermanos del segundo matrimonio de su padre: Ursula Goodenough , profesora emérita de biología en la Universidad de Washington en San Luis ; y Daniel Goodenough, profesor emérito de biología en la Facultad de Medicina de Harvard . [ 10 ]

Durante sus años escolares, Goodenough sufrió de dislexia . En ese entonces, la comunidad médica no comprendía bien la dislexia, y la condición de Goodenough no fue diagnosticada ni tratada. [ 10 ] Aunque en sus escuelas primarias lo consideraban "un estudiante atrasado", aprendió a escribir por su cuenta para poder presentar el examen de ingreso a Groton School , el internado donde estudiaba su hermano mayor en ese momento. [ 10 ] [ 11 ] Se le otorgó una beca completa. [ 7 ] En Groton, sus calificaciones mejoraron y finalmente se graduó como el mejor de su clase en 1940. [ 10 ] [ 12 ] También desarrolló un interés por explorar la naturaleza, las plantas y los animales. [ 13 ] Aunque fue criado como ateo, se convirtió al cristianismo protestante en la escuela secundaria. [ 11 ] [ 14 ] [ 15 ]

Después de Groton, Goodenough se graduó con honores de Yale , donde fue miembro de Skull and Bones . [ 16 ] Completó sus estudios a principios de 1943 (después de solo dos años y medio) y recibió su título en 1944, [ 17 ] cubriendo sus gastos dando clases particulares y corrigiendo exámenes. [ 16 ] Inicialmente había intentado alistarse en el ejército tras el ataque japonés a Pearl Harbor , pero su profesor de matemáticas lo convenció de quedarse en Yale un año más para poder terminar sus estudios, lo que le permitió unirse al departamento de meteorología del Cuerpo Aéreo del Ejército de los Estados Unidos . [ 11 ] [ 16 ]

Tras el fin de la Segunda Guerra Mundial, Goodenough obtuvo una maestría y un doctorado en física de la Universidad de Chicago , este último en 1952. [ 11 ] [ 18 ] Su director de tesis doctoral fue Clarence Zener , un teórico de la ruptura eléctrica ; también trabajó y estudió con físicos, entre ellos Enrico Fermi y John A. Simpson . Durante su estancia en Chicago, conoció a Irene Wiseman, estudiante canadiense de posgrado en historia. [ 19 ] [ 20 ] Se casaron en 1951. [ 10 ] [ 7 ] La pareja no tuvo hijos. [ 10 ] Irene falleció en 2016. [ 20 ]

Goodenough cumplió 100 años el 25 de julio de 2022. [ 21 ] Falleció en una residencia de ancianos en Austin, Texas , el 25 de junio de 2023, un mes antes de lo que habría sido su 101 cumpleaños. [ 22 ] [ 23 ] [ 10 ]

Carrera e investigación

Goodenough habla sobre su investigación y su trayectoria profesional.

A lo largo de su carrera, Goodenough fue autor de más de 550 artículos, 85 capítulos de libros y reseñas, y cinco libros, incluyendo dos obras fundamentales: Magnetism and the Chemical Bond (1963) [ 24 ] y Les oxydes des metaux de transition (1973). [ 25 ]

Laboratorio Lincoln del MIT

Después de sus estudios, Goodenough fue científico investigador y jefe de equipo en el Laboratorio Lincoln del MIT durante 24 años. En el MIT, formó parte de un equipo interdisciplinario responsable del desarrollo de la memoria magnética de acceso aleatorio . [ 26 ] Su investigación se centró en el magnetismo y en el comportamiento de transición metal-aislante en óxidos de metales de transición . Sus esfuerzos de investigación sobre la RAM lo llevaron a desarrollar los conceptos de ordenamiento orbital cooperativo, también conocido como distorsión cooperativa de Jahn-Teller , en materiales de óxido . [ 27 ] Posteriormente, lo llevaron a desarrollar (junto con Junjiro Kanamori ) las reglas de Goodenough-Kanamori , un conjunto de reglas semiempíricas para predecir el signo del superintercambio magnético en materiales; el superintercambio es una propiedad fundamental para la superconductividad de alta temperatura . [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

Universidad de Oxford

Placa azul erigida por la Real Sociedad de Química en conmemoración del trabajo realizado en Oxford para el desarrollo de la batería recargable de iones de litio.

El gobierno estadounidense finalmente canceló la financiación de la investigación de Goodenough, por lo que a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, dejó Estados Unidos y continuó su carrera como jefe del Laboratorio de Química Inorgánica en la Universidad de Oxford . [ 27 ] Entre los aspectos más destacados de su trabajo en Oxford, a Goodenough se le atribuye una investigación significativa esencial para el desarrollo de baterías recargables de iones de litio comerciales . [ 27 ] Goodenough pudo ampliar el trabajo previo de M. Stanley Whittingham sobre materiales para baterías y descubrió en 1980 que al usar Li x CoO 2 como un material de cátodo ligero y de alta densidad de energía , podía duplicar la capacidad de las baterías de iones de litio.

Aunque Goodenough vislumbró el potencial comercial de las baterías con sus cátodos de LiCoO₂ y LiNiO₂ y solicitó a la Universidad de Oxford la patente de su invento, esta se negó. Incapaz de costear los gastos de la patente con su salario académico, Goodenough recurrió al Centro de Investigación de Energía Atómica ( AERE) del Reino Unido en Harwell , que aceptó su oferta, pero bajo la condición de que los inventores John B. Goodenough y Koichi Mizushima no recibieran regalías . En 1990, el AERE cedió la licencia de las patentes de Goodenough a Sony Corporation , a la que siguieron otros fabricantes de baterías. Se estima que el AERE obtuvo más de 10 millones de libras esterlinas gracias a esta concesión de licencias.

El trabajo en Sony para mejorar aún más la invención de Goodenough fue liderado por Akira Yoshino , quien había desarrollado un diseño a mayor escala de la batería y el proceso de fabricación. [ 31 ] Goodenough recibió el Premio Japón en 2001 por sus descubrimientos de los materiales cruciales para el desarrollo de baterías de litio recargables ligeras de alta densidad energética, [ 32 ] y él, Whittingham y Yoshino compartieron el Premio Nobel de Química de 2019 por su investigación en baterías de iones de litio. [ 31 ]

Universidad de Texas

Desde 1986, Goodenough fue profesor en la Universidad de Texas en Austin en los departamentos de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Eléctrica de la Escuela de Ingeniería Cockrell . [ 33 ] Durante su permanencia allí, continuó su investigación sobre sólidos conductores iónicos y dispositivos electroquímicos; continuó estudiando materiales mejorados para baterías, con el objetivo de promover el desarrollo de vehículos eléctricos y ayudar a reducir la dependencia humana de los combustibles fósiles . [ 34 ] Arumugam Manthiram y Goodenough descubrieron la clase de cátodos de polianiones. [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] Demostraron que los electrodos positivos que contienen polianiones , por ejemplo, sulfatos , producen voltajes más altos que los óxidos debido al efecto inductivo del polianión. La clase de polianiones incluye materiales como los fosfatos de hierro y litio que se utilizan para dispositivos más pequeños como herramientas eléctricas. [ 38 ] Su grupo también identificó varios materiales prometedores para electrodos y electrolitos para celdas de combustible de óxido sólido. [ 25 ] Ocupó la Cátedra Centenaria Virginia H. Cockrell de Ingeniería. [ 39 ]

Goodenough seguía trabajando en la universidad a los 98 años en 2021, [ 40 ] con la esperanza de encontrar otro avance en la tecnología de baterías. [ 41 ] [ 42 ]

El 28 de febrero de 2017, Goodenough y su equipo de la Universidad de Texas publicaron un artículo en la revista Energy and Environmental Science sobre su demostración de una batería de vidrio , una batería de estado sólido de bajo costo, no combustible, con una larga vida útil , alta densidad de energía volumétrica y rápidas tasas de carga y descarga. En lugar de electrolitos líquidos, la batería utiliza electrolitos de vidrio que permiten el uso de un ánodo de metal alcalino sin la formación de dendritas . [ 43 ] [ 42 ] [ 44 ] Sin embargo, este artículo fue recibido con un escepticismo generalizado por la comunidad de investigación de baterías y sigue siendo controvertido después de varios trabajos posteriores. El trabajo fue criticado por la falta de datos completos, [ 45 ] interpretaciones espurias de los datos obtenidos, [ 45 ] y porque el mecanismo propuesto de funcionamiento de la batería violaría la primera ley de la termodinámica . [ 46 ]

En abril de 2020, se presentó una solicitud de patente para la batería de vidrio en nombre del Laboratorio Nacional de Energía y Geología de Portugal (LNEG), la Universidad de Oporto , Portugal, y la Universidad de Texas. [ 47 ]

Trabajo de asesoramiento

En 2010, Goodenough se unió al consejo asesor técnico de Enevate, una empresa emergente de tecnología de baterías de iones de litio con predominio de silicio, con sede en Irvine, California . [ 48 ] Goodenough también se desempeñó como asesor del Centro Conjunto para la Investigación del Almacenamiento de Energía (JCESR) , una colaboración liderada por el Laboratorio Nacional Argonne y financiada por el Departamento de Energía . [ 49 ] Desde 2016, Goodenough también trabajó como asesor para Battery500, un consorcio nacional liderado por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) y financiado parcialmente por el Departamento de Energía de los Estados Unidos . [ 50 ] [ 51 ]

Distinciones y premios

Goodenough recibe el Premio Enrico Fermi 2009 de manos del Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu .

Goodenough fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 1976 por su trabajo en el diseño de materiales para componentes electrónicos y la clarificación de las relaciones entre las propiedades, estructuras y química de las sustancias. También fue miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos y sus homólogas francesa , española e india . [ 52 ] En 2010, fue elegido miembro extranjero de la Royal Society . [ 53 ] La Royal Society of Chemistry otorga el Premio John B. Goodenough en su honor. [ 27 ] La Sociedad Electroquímica otorga el Premio John B. Goodenough de la Sociedad Electroquímica cada dos años . [ 54 ]

Goodenough recibió los siguientes premios:

Goodenough tenía 97 años cuando recibió el Premio Nobel. Sigue siendo la persona de mayor edad que ha recibido este galardón.

Obras

Artículos seleccionados

  • John B. Goodenough (1955). "Teoría del papel de la covalencia en los manganitas de tipo perovskita [ La, M(II) ] MnO 3 " . Phys. Rev . 100 (2): 564– 573. Bibcode : 1955PhRv..100..564G . doi : 10.1103/physrev.100.564 .
  • K. Mizushima; PC Jones; PJ Wiseman; JB Goodenough (1980). "Li x CoO 2 (0<x<-1): Un nuevo material catódico para baterías de alta densidad energética". Mater. Res. Bull . 15 (6): 783– 799. doi : 10.1016/0025-5408(80)90012-4 . S2CID 97799722 . 
  • John B. Goodenough (1985). B. Schuman, Jr.; et  al. (eds.). "Óxidos de manganeso como cátodos de baterías" (PDF) . Actas del Simposio sobre Electrodos de Dióxido de Manganeso: Teoría y Práctica para Aplicaciones Electroquímicas . 85–4 . Re Electrochem. Soc. Inc, NJ: 77–96 .
  • Lightfoot, P.; Pei, SY; Jorgensen, JD; Manthiram, A.; Tang, XX y JB Goodenough. "Defectos de exceso de oxígeno en cupratos estratificados" , Laboratorio Nacional Argonne , Universidad de Texas-Austin, Laboratorio de Ciencia de Materiales, Departamento de Energía de los Estados Unidos , Fundación Nacional de Ciencias , (septiembre de 1990).
  • Argyriou, DN; Mitchell, JF; Chmaissem, O.; Short, S.; Jorgensen, JD y JB Goodenough. "Inversión de signo de la compresibilidad del enlace Mn-O en La 1.2 Sr 1.8 Mn 2 O 7 por debajo de T C : restricción de intercambio en el estado ferromagnético" , Laboratorio Nacional Argonne , Universidad de Texas-Austin, Centro de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Departamento de Energía de los Estados Unidos , Fundación Nacional de Ciencias , Fundación Welch, (marzo de 1997).
  • AK Padhi; KS Nanjundaswamy; JB Goodenough (1997). "Fosfoolivinas como materiales de electrodo positivo para baterías de litio recargables" (PDF) . J. Electrochem. Soc . 144 (4): 1188– 1194. Bibcode : 1997JElS..144.1188P . doi : 10.1149/1.1837571 . S2CID 97625881. Archivado del original (PDF) el 23 de julio de 2018. 
  • John B. Goodenough (2004). "Propiedades de transporte electrónico e iónico y otros aspectos físicos de las perovskitas". Rep. Prog. Phys . 67 (11): 1915– 1973. Bibcode : 2004RPPh...67.1915G . doi : 10.1088/0034-4885/67/11/R01 . S2CID 250915186 . 
  • Goodenough, JB; Abruna, HD y MV Buchanan. "Necesidades de investigación básica para el almacenamiento de energía eléctrica. Informe del taller de ciencias energéticas básicas sobre almacenamiento de energía eléctrica, del 2 al 4 de abril de 2007" , Departamento de Energía de los Estados Unidos , (4 de abril de 2007).
  • "John B. Goodenough" . Profesorado . Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Texas en Austin . 3 de mayo de 2005. Archivado del original el 28 de septiembre de 2011. Consultado el 23 de agosto de 2011 .

Libros seleccionados

  • Goodenough, John B. (1976) [1963]. Magnetismo y el enlace químico . Huntington, NY: Krieger. ISBN 0-88275-384-3.Icono de acceso gratuito
  • Bastante bueno, John B. (1973). Los óxidos de los metales de transición . París: Gauthier-Villars.
  • Madelung, Otfried; Goodenough, John B. (1984). Física de compuestos binarios con enlaces no tetraédricos 3 . Berlín: Springer. ISBN 3-540-12744-5OCLC 80307018 
  • Goodenough, John B., ed. (1985). Ordenamiento catiónico y transferencia de electrones . Berlín: Springer. ISBN 3-540-15446-9OCLC 12656638 
  • Goodenough, John B., ed. (2001). Transición electrónica itinerante localizada en óxidos de perovskita (Structure & Bonding, vol. 98) (PDF) .
  • Huang, Kevin; Goodenough, John B. (2009). Tecnología de pilas de combustible de óxido sólido  : principios, rendimiento y funcionamiento . Cambridge, Reino Unido: Woodhead Publishing. ISBN 978-1-84569-651-1OCLC 864716522 
  • Goodenough, John B. (2008). Testigo de la gracia . PublishAmerica. ISBN 978-1-60474-767-6OCLC 1058153653 .​ 

Véase también

Referencias

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  60. "El inventor de la batería de iones de litio, el profesor John Goodenough, galardonado con la prestigiosa Medalla Copley de la Royal Society | Royal Society" . royalsociety.org .

Lecturas adicionales

  • John N. Lalena; David A. Cleary (2005). Principios del diseño de materiales inorgánicos (PDF) . Wiley-Interscience. págs. xi– xiv, 233–269 . ISBN  0-471-43418-3.
  • Directorio de profesores de la Universidad de Texas en Austin
  • Conjunto de físicos estadounidenses contemporáneos
  • Historia de la batería de iones de litio, Physics Today, septiembre de 2016.
  • Entrevista de 1 hora con John Goodenough en YouTube , realizada por The Electrochemical Society el 5 de octubre de 2016.
  • ¿Están las baterías de estado sólido a punto de cambiar el mundo? , Joe Scott, noviembre de 2018. La investigación de Goodenough y su equipo sobre la química de iones de litio de estado sólido con mayor densidad energética se presenta entre las 3:35 y las 12:45.
  • Entrevista del profesor John Goodenough GOODENOUGH John B., 2001–05 - Ciencias  : historia oral en la École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris sitio web de historia de la ciencia
  • John B. Goodenough en Nobelprize.org, incluyendo la Conferencia Nobel, "Diseño de cátodos para baterías de iones de litio" (8 de diciembre de 2019).
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