作為大名鼎鼎的美國(guó)能源部旗下眾多實(shí)驗(yàn)室之一，坐落于美國(guó)愛(ài)荷華州埃姆斯市的埃姆斯實(shí)驗(yàn)室（Ames Laboratory）雖然不是其中最為有名的一個(gè)，但若是論功勞，絕對(duì)不輸其他“同門”。
從戰(zhàn)時(shí)專注原子能研究守衛(wèi)國(guó)家安全，到和平年代不斷革新材料與能源技術(shù)、努力改善美國(guó)民眾的生活水平。60年來(lái)，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室絕對(duì)稱得上兢兢業(yè)業(yè)。
從點(diǎn)到面
埃姆斯實(shí)驗(yàn)室由美國(guó)原子能委員會(huì)于1947年成立。最初，實(shí)驗(yàn)室的工作內(nèi)容十分“專一”，即致力于開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高純度金屬鈾的最為有效的方法。
這一使命與當(dāng)時(shí)的美國(guó)國(guó)情脫不開(kāi)干系。1939年核裂變被發(fā)現(xiàn)后，美國(guó)政府意識(shí)到發(fā)展原子能的重要性，于是對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家們發(fā)出號(hào)召，希望各方團(tuán)結(jié)一致，共同為之努力。
于是，1942年，愛(ài)荷華州立大學(xué)稀土化學(xué)專家Frank H. Spedding同意成立并運(yùn)行一個(gè)化學(xué)研究與發(fā)展計(jì)劃，用以配合已經(jīng)存在的“曼哈頓計(jì)劃”。這項(xiàng)計(jì)劃被稱為“埃姆斯計(jì)劃”。
彼時(shí)，諾獎(jiǎng)得主、物理學(xué)家費(fèi)米堅(jiān)信，一個(gè)裂變的鈾原子可以釋放出足夠的中子來(lái)引起一項(xiàng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。而想要成功實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，就需要大量的、遠(yuǎn)超于當(dāng)時(shí)商業(yè)制備水平能夠生產(chǎn)出的高純度金屬鈾。
在這一背景下，美國(guó)工業(yè)界和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室紛紛著手，試圖探尋一種更為高效的生產(chǎn)金屬鈾的方法。由Harley A. Wilhelm領(lǐng)導(dǎo)的埃姆斯團(tuán)隊(duì)也不例外，開(kāi)始著手研發(fā)能夠大幅降低金屬錠鑄造成本的純鈾。
1942年12月2日，人類第一臺(tái)可控核反應(yīng)堆在芝加哥大學(xué)首次運(yùn)轉(zhuǎn)成功，這可謂是原子時(shí)代的真正開(kāi)端，因?yàn)檫@是人類第一次成功地進(jìn)行了一次核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。而“埃姆斯計(jì)劃”在其中功不可沒(méi)——在這次核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，三分之一的金屬鈾是由該計(jì)劃提供的。
在證明核反應(yīng)堆可控之后，美國(guó)對(duì)于純鈾的需求量再度攀升至一個(gè)新臺(tái)階。
1945年后，“埃姆斯計(jì)劃”研發(fā)出熔煉與鑄造金屬鈾的全新方法，并成功使鑄造金屬錠的成本下降了95%。這種工藝直到今天還依舊被沿用。
最終，“埃姆斯計(jì)劃”總計(jì)為“曼哈頓計(jì)劃”生產(chǎn)了超過(guò)1000噸鈾，在戰(zhàn)時(shí)保護(hù)美國(guó)國(guó)家安全和推進(jìn)原子能發(fā)展方面做出了巨大貢獻(xiàn)。
而今天，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室的研究領(lǐng)域早已由“點(diǎn)”拓展到“面”：化學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)、環(huán)境學(xué)、數(shù)學(xué)以及物理學(xué)都在其研究范圍之內(nèi)。
在過(guò)去的60年里，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室通過(guò)一系列科學(xué)發(fā)現(xiàn)與突破，在諸多領(lǐng)域改變和提高了美國(guó)人民的生活方式和生活水平，甚至推動(dòng)了整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步。
比如，創(chuàng)建出高品質(zhì)凈化材料法，使科學(xué)家能夠生產(chǎn)出純凈的稀土材料和其他材料；為分析實(shí)驗(yàn)室測(cè)試工具設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，使全球超過(guò)1.7萬(wàn)個(gè)分析實(shí)驗(yàn)室在電感耦合研究中受益；發(fā)明能夠適應(yīng)外部環(huán)境的超磁致伸縮材料，使機(jī)械能與電能可以相互轉(zhuǎn)換，并在聲納技術(shù)中得到首次應(yīng)用；設(shè)計(jì)和論證了光子帶隙晶體的存在性，使其有可能應(yīng)用于制造更精確、高效的激光器；開(kāi)發(fā)出可承受1800攝氏度高溫的強(qiáng)韌陶瓷膠，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板陣列連接；研發(fā)出可用于工業(yè)水泵的硼鋁鎂合金涂層，減少了美國(guó)潛在的能源消耗量；開(kāi)發(fā)出“左手材料”，幫助科學(xué)家創(chuàng)造超高分辨率成像系統(tǒng)；建立DNA測(cè)序新標(biāo)準(zhǔn)，使之能夠定量分析單個(gè)人體血紅細(xì)胞的化學(xué)成分，并徹底革新了這一化學(xué)分析領(lǐng)域；幫助確認(rèn)第106號(hào)元素——钅喜的存在；研發(fā)出下一代制冷技術(shù)，并有望替代有害化學(xué)冷卻劑……
創(chuàng)新“專家”
在美國(guó)能源部下屬眾多實(shí)驗(yàn)室中，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室有些與眾不同：它是唯一一個(gè)背靠當(dāng)?shù)匮芯啃痛髮W(xué)的實(shí)驗(yàn)室。而這所大學(xué)正是愛(ài)荷華州立大學(xué)。也許是為了向世人展示它們的“親昵”，埃姆斯干脆“住”進(jìn)了愛(ài)荷華州立大學(xué)的校園之內(nèi)。
這種“聯(lián)姻關(guān)系”可謂好處多多：不僅實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的大多數(shù)科學(xué)家和管理人員兼具大學(xué)的教員職位，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室也獲得了源源不斷的本科生與研究生資源。
目前，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室共有全職、兼職雇員745名，實(shí)驗(yàn)室的宗旨是創(chuàng)新材料與能源解決方案，擅長(zhǎng)領(lǐng)域包括材料的設(shè)計(jì)、合成與加工，分析儀器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，催化，計(jì)算化學(xué)，凝聚物理論，計(jì)算材料科學(xué)以及材料理論。
此外，根據(jù)研究領(lǐng)域和職能不同，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究可以劃分為六大部分。
其中，化學(xué)生物科學(xué)部的職能是開(kāi)發(fā)和利用理論、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究團(tuán)簇科學(xué)，成核、生物進(jìn)程；材料科學(xué)與工程部負(fù)責(zé)支持實(shí)驗(yàn)室的大多數(shù)基礎(chǔ)研究；仿真、模擬與決策科學(xué)部則專注于通過(guò)建立算法和模擬，為復(fù)雜系統(tǒng)提供解決方案；關(guān)鍵材料研究所匯集了來(lái)自美國(guó)能源部其他實(shí)驗(yàn)室、學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界的頂尖研究人員，共同致力于對(duì)美國(guó)能源安全至關(guān)重要的稀土材料和其他材料的研究；材料制備中心聚焦于制備、提純，以及稀土材料、堿土金屬、難熔金屬材料的表征研究；中西部取證資源中心則從個(gè)案援助、培訓(xùn)、教育和研究四大方面為地區(qū)犯罪實(shí)驗(yàn)室提供技術(shù)支持。
不得不提的是，埃姆斯實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境管理計(jì)劃在全球各大實(shí)驗(yàn)室中都可謂首屈一指。這一計(jì)劃非常全面而系統(tǒng)，包括廢物管理、污染防治、回收利用、文化資源、環(huán)境修復(fù)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境報(bào)告以及危險(xiǎn)廢物回收等，足以可見(jiàn)埃姆斯在環(huán)境保護(hù)和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展方面的決心與遠(yuǎn)見(jiàn)。■