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エイムズ国立研究所（旧称エイムズ研究所）は、米国エネルギー省傘下の国立研究所で、アイオワ州エイムズに位置し、アイオワ州立大学に付属しています。国家安全保障、エネルギー、環境に関する研究を行う最高レベルの国立研究所です。同研究所は、新素材の合成と研究、エネルギー資源、高速コンピュータ設計、環境浄化と修復など、国家的に重要な分野の研究を行っています。アイオワ州立大学のキャンパス内に位置しています。
2013年1月、エネルギー省はエイムズ研究所に重要材料研究所（CMI）を設立すると発表した。その使命は、米国のエネルギー安全保障にとって重要な希土類金属やその他の材料の国内不足に対する解決策を開発することである。
1942年、希土類元素の化学の専門家であるアイオワ州立大学のフランク・スペディングは、マンハッタン計画の既存の物理学プログラムに付随する化学研究開発プログラム（後にエイムズ計画と呼ばれる）の設立と指揮を引き受けた。その目的は、ウラン鉱石から高純度ウランを製造することであった。ハーレー・ウィルヘルムは、ウラン金属の還元と鋳造の両方の新しい方法を開発し、金属の大きなインゴットを鋳造し、製造コストを最大20分の1に削減することを可能にした。シカゴ大学で行われた最初の自己持続核反応で使用されたウランの約3分の1、つまり約2トンは、現在エイムズ法として知られるこれらの手順によって供給された。エイムズ計画は、1945年に産業界がこのプロセスを引き継ぐまで、マンハッタン計画のために200万ポンド（1,000ショートトン、910,000kg ）以上のウランを生産した。
エイムズ計画は、1945年10月12日に陸海軍「E」賞（生産優秀賞）を受賞しました。これは、重要な戦争物資である金属ウランの工業生産における2年半の卓越した業績を称えるものです。アイオワ州立大学は、通常は産業界に贈られるこの賞を、教育機関として唯一受賞した大学です。この計画に関連するその他の主な業績には、以下のものがあります。
エイムズ研究所は、エイムズ計画の成功を受けて、 1947年に米国原子力委員会によって正式に設立された。
1950年代、希土類金属に関する研究でエイムズ研究所の評判が高まるにつれ、業務量も急速に増加した。米国が原子力発電の利用を模索する中、研究所の科学者たちは原子炉用の核燃料や構造材料の研究を行った。エイムズ研究所で開発されたプロセスにより、世界で最も純度の高い希土類金属が生産されると同時に、その価格も大幅に低下した。多くの場合、研究所の施設は希土類金属の大規模生産のモデルとなった。分析化学の研究も、新たな材料の分析ニーズに対応するために拡大していった。
1950年代のその他の主な成果には以下のようなものがある。
1960年代、エイムズ研究所は科学者たちが新素材の研究を続ける中で、職員数がピークに達した。その一環として、研究所は中性子回折研究や同位体分離研究のために5メガワットの重水炉を建設した。米国原子力委員会は、科学技術分野のコミュニティに希土類金属とその化合物に関する情報を提供するため、エイムズ研究所に希土類情報センターを設立した。
1960年代のその他の主な成果には以下のようなものがある。
1970年代、米国原子力委員会が米国エネルギー省へと発展するにつれ、一部の研究プログラムが閉鎖され、新たなプログラムが開始されるなど、取り組みは多様化していった。連邦政府当局は原子炉施設を統合し、その結果、研究用原子炉は閉鎖された。エイムズ研究所はこれに対応し、応用数学、太陽光発電、化石燃料、汚染対策に重点を置くようになった。ますます小さなサンプルから正確な情報を得るために、革新的な分析技術が開発された。その中でも最も重要なのが誘導結合プラズマ発光分光法であり、これは小さなサンプルから最大40種類の微量金属を迅速かつ同時に検出することができた。
1970年代のその他の主な成果には以下のようなものがある。
1980年代、エイムズ研究所の研究は、地域および国のエネルギー需要を満たすように発展しました。化石エネルギーの研究は、石炭をよりクリーンに燃焼させる方法に焦点を当てました。核廃棄物処理場を浄化するための新しい技術が開発されました。高性能コンピューティングの研究は、応用数学と固体物理学のプログラムを強化しました。エイムズ研究所は、超伝導と非破壊検査の分野で国内をリードする存在となりました。さらに、DOEは、新素材の開発への一般のアクセスを提供するために、材料準備センター[ 1 ]を設立しました。
1980年代のその他の主な成果には以下のようなものがある。
米国エネルギー省の奨励を受け、1990年代、エイムズ研究所は基礎研究の成果を産業界に移転し、新素材、新製品、新プロセスの開発に役立てる取り組みを継続した。スケーラブル・コンピューティング研究所[ 2 ]は、並列コンピューティングを科学コミュニティにとって利用しやすく、費用対効果の高いものにする方法を見つけるために設立された。研究者たちは、マイクロエレクトロニクスの分野で重要な新素材であるバッキーボールの、炭素以外の最初の例を発見した。科学者たちは、他の装置よりも24倍高速なDNAシーケンサーと、化学汚染物質によるDNA損傷の性質を評価する技術を開発した。
1990年代のその他の主な成果には以下のようなものがある。
フランク・スペディング（1925年理学士、1926年修士）（1984年没）は、第二次世界大戦中にマンハッタン計画の化学段階を指揮し、世界初の制御された核反応を実現しました。彼はアイオワ州立大学で2人目の米国科学アカデミー会員であり、エイムズ研究所の初代所長でした。スペディング博士は1933年にラングミュア賞を受賞しました。この賞はオスカー・K・ライスとライナス・ポーリングに次いで彼より先に受賞した人物です。この賞は現在、米国化学会の純粋化学賞と呼ばれています。彼はアイオワ州立大学の初代科学・人文科学特別教授（1957年）でした。その他の受賞歴には、米国化学会ニューヨーク支部のウィリアム・H・ニコルズ賞（1952年）、非鉄金属冶金における業績に対する米国鉱業冶金石油技術者協会のジェームズ・ダグラス金メダル（1961年）などがあります。また、冶金学における功績に対して、フランクリン研究所からフランシス・J・クラマー賞（1969年）を受賞した。
ハーレー・ウィルヘルム（1931年博士号取得、1995年没）は、マンハッタン計画のためにウラン金属を生産する最も効率的なプロセスであるエイムズ法を開発し、このプロセスは現在も使用されている。
ヴェルマー・A・ファッセル（1947年博士号取得）（1998年没）は、世界中で化学分析に用いられている誘導結合プラズマ原子発光分光法（ICP-AES）分析法を開発した人物であり、エイムズ研究所の元副所長であった。
カール・A・グシュナイダー・ジュニア（1952年理学士、1957年博士）（故人）は、2007年に米国工学アカデミーのフェローに選出され、希土類材料の物理冶金学、熱的および電気的挙動に関する世界的な権威でした。グシュナイダーは、鉱物・金属・材料学会、国際材料学会、および米国物理学会のフェローでもありました。
ジェームズ・J・レニエ（博士号取得1955年）（2019年没）は、ハネウェル社の会長兼最高経営責任者（1988年～1993年）を務めた。
ダーリーン・C・ホフマン（1951年博士号取得）は、1997年に国家科学賞を受賞した人物で、元素番号106のシーボーギウムの存在を確認するのに貢献した。
ジョン・H・ウィーバー（1973年博士号取得）は、R&Dマガジン誌により1997年の年間最優秀科学者に選ばれた。ウィーバーはイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の材料科学・工学科長を務めている。
ジェームズ・ハリガン（理学士1962年、修士1965年、博士1967年） 、オクラホマ州立大学学長（1994年～2002年）。
アラン・マッキントッシュ（1995年没）は、希土類金属の専門家であり、欧州物理学会の会長を務めた。
ジェームズ・W・ミッチェル（1970年博士号取得）は、 1994年にアイオワ州立大学初のジョージ・ワシントン・カーバー教授に任命された。彼は革新的な産業研究で、R&D 100賞を2度受賞し、全米黒人化学者・化学技術者専門職向上機構から権威あるパーシー・L・ジュリアン研究賞を授与された。ミッチェルは、ベル研究所（ルーセント・テクノロジーズ傘下）の材料研究室の副所長を務めた。
ジョン・コーベット（2013年没）は、化学者であり、エイムズ研究所の研究者で、米国科学アカデミーの会員であり、炭素以外のバッキーボールの最初の例、1000種類以上の新素材を発見した。
物理学者でエイムズ研究所のカイミン・ホー、チェティン・チャン、コスタス・ソウコウリスは、フォトニックバンドギャップ結晶の設計と存在実証を初めて行い、この発見は急速に発展しているフォトニック結晶分野の発展につながった。フォトニック結晶は、光通信やその他の光技術分野において革新的な応用が期待されている。ソウコウリスは、欧州連合の科学分野における最高栄誉である、科学共同研究における卓越性を称えるデカルト賞を受賞している。
材料科学・工学の分野でエイムズ国立研究所の准研究員であるダン・シェヒトマンは、ジョンズ・ホプキンス大学での準結晶の発見により、 2011年のノーベル化学賞を受賞した。 [ 4 ] [ 5 ]
パトリシア・ティール（2020年没）は、化学およびエイムズ研究所に所属し、全米科学財団（NSF）が授与する最初の100名の女性科学者・技術者賞の受賞者の1人（1991年授与）に選ばれた。また、材料、界面、加工の分野における優れた研究を称えるAVSメダル・W・ウェルチ賞も受賞している（2014年授与）。
化学およびエイムズ研究所のエドワード・ヤングは、自身が設計・製作した装置を用いて、単一のヒト赤血球の化学成分を定量的に分析した最初の人物である。この開発は、エイズ、癌、アルツハイマー病、筋ジストロフィー、ダウン症候群などの遺伝性疾患の検出の改善につながる可能性がある。ヤングはこの先駆的な研究により、 R&D 100賞を4回、R&Dマガジンのエディターズチョイス賞を受賞している。彼は化学分離の研究で、 2002年にアメリカ化学会クロマトグラフィー賞を受賞した。 [ 13 ]
クラウス・ルーデンベルクは物理学者であり、エイムズ研究所に所属し、理論化学分野における革新的な研究により、 2001年にアメリカ化学会理論化学賞を受賞しました。
ポール・C・キャンフィールド、セルゲイ・ブドコ、コスタス・ソウクリス（物理学およびエイムズ研究所）が、トーマス・ロイターの「世界で最も影響力のある科学者2014」に選出されました。この賞は、2002年から2012年の間に発表された論文のうち、それぞれの分野と出版年において上位1%に入る、引用数の多い論文を最も多く発表した研究者を表彰するものです。
物理学者でエイムズ研究所所属のコスタス・ソウコウリス氏は、2014年に米国光学会からマックス・ボルン賞を受賞しました。この賞は、物理光学の分野において傑出した貢献をした科学者に贈られるものです。