エレン・D・ウィリアムズ（科学者）

ウィリアムズ氏の実験表面科学における研究は、統計力学の基礎的な問題、特にナノテクノロジーの実用的応用を探求しています。彼女の研究グループは、表面上の原子スケール構造を直接画像化する技術の応用を先駆的に行いました。彼女は理論家と緊密に連携し、触媒作用、薄膜成長、ナノエレクトロニクスの分野にとって重要な理論的および概念的な問題に取り組むための実験を設計しました。彼女は200以上の学術論文を発表しており、それらは8000回以上引用されています。彼女の最も広く引用されている研究は、少なくとも4つの基礎研究分野（下記の「主な出版物」を参照）に及びます。グラフェンの構造と輸送の関係、表面形態とステップのゆらぎ、表面欠陥との電子相互作用、および吸着質との相互作用です。

ウィリアムズは、学術研究と並行して、主にエネルギー省と国防省を通じて、米国政府に技術的な助言を提供する業務に幅広く携わってきた。その経験から、2009年に核実験の検証に関する調査を主導するよう依頼された^{[ 9 ]。}これは、1999年に上院が条約を批准しない決定を下した際に挙げられた懸念事項の一つであった。その結果作成された報告書^{[ 10 ]は}、米国と包括的核実験禁止機関（CTBTO）の検証能力を検証し、1999年の米国の批准拒否決定以降、探知能力が著しく向上したことを示している。この報告書は、最先端の探知能力を様々な種類の核拡散の脅威という文脈に位置づけており、意思決定者にとって貴重な情報を提供している。また、米国とCTBTOの両方において、検証のための技術的能力を維持し、さらに向上させていくことの重要性を強調している。ウィリアムズは、主要な科学技術問題に関して米国政府に助言を提供する独立した科学者グループであるJASONの副議長である。 ^{[ 11 ]}

BPでは、ウィリアムズはグループテクノロジー部門で、技術プログラムの保証、戦略的な研究およびプログラム開発を担当していました。在職初期には、BPのメキシコ湾研究イニシアチブ^{[ 12 ]}の初期諮問体制を構築しました 。社内では、分子化学、流体力学、分散センシング、ビッグデータ分析における高度な計算手法の導入拡大を提唱しました。また、エネルギーの文脈における天然資源の制約に関する戦略的な複数大学研究プログラム（エネルギー持続可能性チャレンジ）を主導しました。^{[ 13 ]} このプログラムから生まれた広範な大学の研究出版物に加えて、ESCチームはエネルギー資源問題に関する3冊の参考冊子、「ESC材料ハンドブック」^{[ 14 ]} 、 「エネルギー産業における水」^{[ 15 ] 、および「エネルギー産業におけるバイオマス」 [ 16 ]}も作成しました。 ウィリアムズは、世界が必要とするエネルギーを持続的に供給するためには、科学技術の進歩が必要であると広く語っています。^{[ 17 ]}

ARPA-Eにおける彼女の役割について上院の承認を受ける前、ウィリアムズはDOEの技術移転政策、問題、計画に関して長官の上級顧問を務めていた。彼女は、同省の広範な研究開発活動の経済的影響を拡大するために、同省の新しい技術移行局^{[ 18 ]を設立した。}

ウィリアムズはARPA-Eの6周年直前に同機関に加わりました。当時、ARPA-Eの現役および卒業生技術開発プログラムのポートフォリオ^{[ 19 ]}は、初期段階からより成熟した技術的準備段階まで、エネルギー技術革新のパイプラインを形成していました。ARPA-E独自の運用モデルでは、プロジェクトは野心的な技術目標と商業目標の両方に基づいて管理されるため、成熟したプロジェクトの多くは、後続の投資家にとって魅力的であることが証明され、フィールドテスト中の製品や初期段階の商業製品を持っていました。^{[ 20 ] [ 21 ]} ARPA-E在任中、ウィリアムズはARPA-Eの管理プロセスを合理化してARPA-Eの資金の下で活動するイノベーションチームをより良くサポートすること、チームが新しい技術を商業化できるように準備するためのサポートを強化すること、そして厳格な評価慣行を確立することに重点を置きました。彼女の指揮の下、ARPA-Eは計画されている年間インパクト評価シリーズの最初の2つを作成しました。これは、選定されたARPA-Eプロジェクトの課題、技術的成果、商業的インパクトへの道筋を示しています。^{[ 22 ] [ 23 ]}

ウィリアムズは、自身のキャリアを通じて培ってきた実験的手法を応用し、共同研究者のマイケル・フーラーと共に、グラフェンの特性を決定づける構造変動と欠陥相互作用に関する重要な初期理解を深めた。

ウィリアムズの研究グループは、シリコン表面がミクロン単位で可逆的な構造変化を起こすという驚くべき能力を発見し、そのような変化が表面上のステップの自由エネルギーの変化によって熱力学的に定義されることを実証した。その後の研究グループは、構造とステップの変動に関する観察結果を、普遍的に適用可能な理論的枠組みの中に巧みに位置づけた。

ウィリアムズの研究グループは、表面構造と電場および電流との相互作用についても研究した。彼らは、電子が原子に衝突することによって生じる極めて小さな運動量伝達が、表面近傍の物質のミクロン単位の再配列を引き起こすことを実証した。

ウィリアムズの大学院での研究は、一酸化炭素や水素といった触媒的に重要な分子が金属表面とどのように相互作用するかを探求したものであった。彼女は、これらの分子が表面上でどのように組織化されるか、また（表面に付着した分子は「吸着質」と呼ばれる）分子同士がどのように相互作用するかについて、画期的な観察結果を示した。こうした吸着質の性質と、表面上の構造形成との関係は、ウィリアムズのその後のすべての研究の基礎となった。