Michael Roukes - Michael Roukes

Michael Roukes
TEDxCaltech Michael Roukes.jpg
Michael Roukes na TEDxCaltech, 14.1.11
NárodnostSpojené státy
Alma materCornell University
UCSC
Známý jakonanovědy, nanoelektromechanické systémy, nanobiotechnologie, neurotechnologie
Vědecká kariéra
PoleFyzika, Aplikovaná fyzika, Bioinženýrství
InstituceKalifornský technologický institut

Michael Lee Roukes je Američan experimentální fyzik, nanovědec a Frank J. Roshek Profesor fyziky, aplikované fyziky a bioinženýrství na Kalifornský technologický institut (Caltech).

Roukes vydělal B.A. v oboru fyziky a chemie (dvouoborové) v roce 1978 na Kalifornská univerzita, Santa Cruz, s nejvyššími poctami v obou velkých společnostech, obdržel své Ph.D. ve fyzice od Cornell University v roce 1985. Jeho absolventským poradcem v Cornellu byl laureát Nobelovy ceny, Robert Coleman Richardson.Roukesova disertační práce na Cornellu objasnila elektronovoutelefon úzké místo při extrémně nízkých teplotách;[1] the efekt horkých elektronů který je nyní rekapitulován v textech o fyzice transportu pevných látek. Jednoduše řečeno, když elektrony přenášejí proud v normálních vodičích, zahřívají se. Při nízkých teplotách a nyní v nanorozměrových zařízeních při běžných teplotách může být jejich schopnost rozptýlit toto teplo významně narušena. To má obecné důsledky pro provoz poháněných nanozařízení.

Po získání titulu Ph.D. strávil Roukes sedm let jako člen technického týmu / hlavní vyšetřovatel ve skupině Quantum Structures Research ve společnosti Bell Communications Research v New Jersey, kde se zaměřil na mezoskopická fyzika transportu elektronů v nanostrukturách. Roukes opustil Bellcore, aby se stal docentem fyziky na Caltech v roce 1992, v roce 1995 se stal profesorem a poté se v roce 2000 stal profesorem fyziky, aplikované fyziky a bioinženýrství. Po přestěhování na Caltech se jeho hlavní zaměření výzkumu změnilo na nanoelektromechanické systémy (NEMS).[2] Jako první průkopník v této oblasti DARPA angažoval Roukese, aby uspořádal první mezinárodní workshop o NEMS v roce 1999,[3] následovala velká mezinárodní konference a škola o nanoměřítku a molekulární mechanice v roce 2002.[4] Mnoho absolventů z jeho skupiny pokračuje v rozvoji tohoto oboru na významných univerzitách v USA i v zahraničí.[5] Roukesova další výzkumná úsilí na Caltech se zaměřila na tepelné vlastnosti nanostruktur, polovodič spintronika a v poslední době nanobiotechnologie.

V roce 2002 byl Roukes jmenován zakládajícím ředitelem Kavli Nanoscience Institute (KNI) ve společnosti Caltech. Poté, co odstoupil v letech 2006–2008, se zaměřil na spoluzakládání mezinárodního Alliance for Nanosystems VLSI (velmi rozsáhlá integrace) a pokračovat ve společném výzkumu NEMS VLSI v souvislosti s a Chaire d’Excellence v nanovědách v Grenoblu (s vědci v CEA /LETI -Minatec ), Roukes se vrátil jako co-ředitel KNI v roce 2008.

Roukes byl jmenován příjemcem a Pioneer Award ředitele National Institutes of Health v roce 2010. V roce 2012 byl jmenován Chevalierem (rytířem) Ordre des Palmes Académiques Francouzskou republikou.[6]

Mezi hlavní úspěchy jeho skupin v Bell patřilo pozorování kalení Hallova efektu v kvazi-jednorozměrném drátu,[7] objasnění rozptylu elektronových hranic v kvantových vodičích,[8] vynález "anti" bodů[9] a objasnění účinků srovnatelnosti v tomto systému,[10] první objasnění chaotického transportu v mezoskopickém vodiči,[11] a přímé měření přenosové matice pro mezoskopický vodič.[12] Mezi hlavní úspěchy jeho skupin na Caltech patří vývoj prvních nanoelektromechanických systémů,[13] měření kvantum tepelné vodivosti,[14] první dosažení hmotnostního rozlišení attogramu pomocí rezonátoru NEMS,[15] první měření pohybu nanozařízení na mikrovlnných frekvencích,[16] objev obrovského planárního Hallova jevu v polovodičových feromagnetech,[17] pozorování a ovládání stěny jedné domény ve feromagnetickém polovodičovém drátu,[18] první ukázka hromadného snímání v měřítku zeptogramu,[19] první spojení qubitu s NEMS rezonátorem,[20] a první demonstrace nanomechanické hmotnostní spektrometrie jednotlivých proteinových molekul.[21] Roukes je autorem nebo spoluautorem vysoce citovaných článků obecného zájmu o nanofyzice,[22] nanoelektromechanické systémy,[23][24] spintronika,[25] a kvantová elektromechanika.[26]

Roukes a jeho spolupracovníci získali 49 patentů v jeho oblastech výzkumu.

Elektronový mikrofotografie kvanta zařízení tepelné vodivosti, pořízený postdoc Keith Schwab a zbarvený Roukesem, byl získán pro trvalou sbírku Muzeum moderního umění v roce 2008.[27][28]

Roukes organizoval TEDxCaltech: Feynman's Vision - Dalších 50 let, která se konala 14. ledna 2011 a oslavovala genialitu kaltechovského fyzika Richard Feynman v sérii rozhovorů zaměřených na budoucnost v EU TED (konference) formát. Následně uspořádal TEDxCaltech: Mozek, která se konala 19. ledna 2013 v Caltech. Přednášky z těchto akcí najdete online.

V roce 2002 se Roukes setkal s dalšími třemi vědci, Eliasem Zerhounim, ředitelem amerického Národního institutu zdraví, a řediteli Národního onkologického institutu, Národního institutu neurologických poruch a mozkových příhod a několika dalších ředitelů NIH, kteří navrhli z čeho se nakonec stala Aliance pro nanotechnologie v Cancer National Cancer Institute.

V roce 2011 byl Roukes jedním ze šesti vědců, kteří se nejprve zasazovali o Bílý dům Úřad pro politiku vědy a technologie (OSTP), rozsáhlý americký národní neurovědecký projekt k urychlení technologie pro funkční konektomiku.[29] Koncept skupiny projektu Brain Activity Map [30][31] nakonec vedlo k prezidentu Obamovi Iniciativa BRAIN, který byl zahájen v roce 2013.[32] V roce 2016 založil Roukes multi-instituci Neurotech Alliance šířit nejmodernější neurotechnologie do neurovědecké výzkumné komunity.[33]

externí odkazy

Reference

  1. ^ Roukes, M. L .; Freeman, M. R.; Germain, R. S .; Richardson, R. C .; Ketchen, M. B. (1985-07-22). "Horké elektrony a transport energie v kovech při teplotách v milikelvinech" (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 55 (4): 422–425. doi:10,1103 / fyzrevlett 55,422. ISSN  0031-9007. PMID  10032346.
  2. ^ Travis, J. (1994-03-25). „Budování mostů do nanosvětu“. Věda. Americká asociace pro pokrok ve vědě (AAAS). 263 (5154): 1702–1703. doi:10.1126 / science.263.5154.1702. ISSN  0036-8075. PMID  17795374.
  3. ^ (1.) DARPA Workshop on Nanoelectromechanical Systems, San Diego, CA, 22. – 23. Dubna 1999.
  4. ^ 1. mezinárodní konference a škola nanoměřítka / molekulární mechaniky (n / m ^ 2), Maui, Havaj, 12. – 17. Května 2002 (financováno z DARPA).
  5. ^ Cho, A. (01.01.2003). „FYZIKA: Vědci se snaží zavést kvantum do mechaniky“. Věda. Americká asociace pro pokrok ve vědě (AAAS). 299 (5603): 36–37. doi:10.1126 / science.299.5603.36. ISSN  0036-8075. PMID  12511628. S2CID  8598602.
  6. ^ http://consulfrance-losangeles.org/spip.php?article2111
  7. ^ Roukes, M. L .; Scherer, A .; Allen, S. J .; Craighead, H. G .; Ruthen, R. M .; Beebe, E. D .; Harbison, J. P. (1987-12-28). „Kalení Hallova jevu v jednorozměrném drátu“ (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 59 (26): 3011–3014. doi:10,1103 / fyzrevlett 59,3011. ISSN  0031-9007. PMID  10035710.
  8. ^ Thornton, T. J .; Roukes, M. L .; Scherer, A .; Van de Gaag, B. P. (06.11.1989). „Rozptyl hranice v kvantových drátech“ (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 63 (19): 2128–2131. doi:10.1103 / fyzrevlett.63.2128. ISSN  0031-9007. PMID  10040769.
  9. ^ Roukes, M.L & Scherer, A., Bull. Dopoledne. Phys. Soc. 34, 622(1989)
  10. ^ Weiss, D .; Roukes, M. L .; Menschig, A .; Grambow, P .; von Klitzing, K .; Weimann, G. (1991-05-27). „Elektronový pinball a odpovídající oběžné dráhy v periodickém poli rozptylovačů“ (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 66 (21): 2790–2793. doi:10,1103 / fyzrevlett 66,2790. ISSN  0031-9007. PMID  10043617.
  11. ^ Roukes, M. L .; Alerhand, O. L. (1990-09-24). „Mesoskopické spoje, náhodný rozptyl a podivné odpuzovače“ (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 65 (13): 1651–1654. doi:10.1103 / fyzrevlett.65.1651. ISSN  0031-9007. PMID  10042324.
  12. ^ Shepard, K. L .; Roukes, M. L .; Van der Gaag, B. P. (1992-04-27). "Přímé měření přenosové matice mezoskopického vodiče" (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 68 (17): 2660–2663. doi:10,1103 / fyzrevlett 68,2660. ISSN  0031-9007. PMID  10045455.
  13. ^ Cleland, A. N .; Roukes, M. L. (1996-10-28). „Výroba vysokofrekvenčních mechanických rezonátorů v měřítku nanometrů z objemných krystalů Si“ (PDF). Aplikovaná fyzikální písmena. Publikování AIP. 69 (18): 2653–2655. doi:10.1063/1.117548. ISSN  0003-6951.
  14. ^ Schwab, K .; Henriksen, E. A .; Worlock, J. M .; Roukes, M. L. (2000). "Měření kvanta tepelné vodivosti". Příroda. Springer Nature. 404 (6781): 974–977. doi:10.1038/35010065. ISSN  0028-0836. PMID  10801121. S2CID  4415638.
  15. ^ Roukes, M.L. & Ekinci, K.L, Apparatus and method for ultrasensitive nanoelectromechanical mass detection, US Provisional Patent Application pořadové číslo 60 / 288,741 podané 4. května 2001; udělen jako patent USA 6 722 200, 20. dubna 2004
  16. ^ Henry Huang, Xue Ming; Zorman, Christian A .; Mehregany, Mehran; Roukes, Michael L. (2003). "Pohyb nanozařízení na mikrovlnných frekvencích". Příroda. Springer Nature. 421 (6922): 496. doi:10.1038 / 421496a. ISSN  0028-0836. PMID  12556880. S2CID  52857623.
  17. ^ Tang, H. X .; Kawakami, R. K .; Awschalom, D. D .; Roukes, M. L. (12. 3. 2003). "Obří planární Hallov efekt v epitaxiálu (Ga, Mn) jako zařízení". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 90 (10): 107201. arXiv:cond-mat / 0210118. doi:10.1103 / fyzrevlett.90.107201. ISSN  0031-9007. PMID  12689027. S2CID  1485882.
  18. ^ Tang, H. X .; Masmanidis, S .; Kawakami, R. K .; Awschalom, D. D .; Roukes, M. L. (2004). "Negativní vnitřní rezistivita stěny jednotlivé domény v epitaxiálním (Ga, Mn) jako mikrozařízení". Příroda. Springer Nature. 431 (7004): 52–56. doi:10.1038 / nature02809. ISSN  0028-0836. PMID  15343329. S2CID  4418295.
  19. ^ Yang, Y. T .; Callegari, C .; Feng, X. L .; Ekinci, K. L .; Roukes, M. L. (2006). "Nanomechanické hromadné snímání v měřítku Zeptogramu". Nano dopisy. Americká chemická společnost (ACS). 6 (4): 583–586. doi:10,1021 / nl052134m. ISSN  1530-6984. PMID  16608248.
  20. ^ LaHaye, M. D .; Suh, J .; Echternach, P. M .; Schwab, K. C .; Roukes, M. L. (2009). „Nanomechanická měření supravodivého qubitu“ (PDF). Příroda. Springer Science and Business Media LLC. 459 (7249): 960–964. doi:10.1038 / nature08093. ISSN  0028-0836. PMID  19536259. S2CID  4379760.
  21. ^ Naik, A. K .; Hanay, M. S .; Hiebert, W. K .; Feng, X. L .; Roukes, M. L. (2009-06-21). „Směrem k jednomolekulární nanomechanické hmotnostní spektrometrii“. Přírodní nanotechnologie. Springer Nature. 4 (7): 445–450. doi:10.1038 / nnano.2009.152. ISSN  1748-3387. PMC  3846395. PMID  19581898.
  22. ^ Roukes, M., Spousta prostoru opravdu (2001) Scientific American 285, 48-54
  23. ^ Roukes, M., Nanoelektromechanické systémy čelí budoucnosti. (2001) Svět fyziky 14, 25-31
  24. ^ Ekinci, K. L .; Roukes, M. L. (2005). „Nanoelektromechanické systémy“ (PDF). Přehled vědeckých přístrojů. Publikování AIP. 76 (6): 061101. doi:10.1063/1.1927327. ISSN  0034-6748. S2CID  119326854.
  25. ^ Wolf, S. A .; Awschalom, D. D .; Buhrman, R. A .; Daughton, J. M .; von Molnár, S .; et al. (2001-11-16). „Spintronics: Vize elektroniky založené na rotaci pro budoucnost“. Věda. Americká asociace pro pokrok ve vědě (AAAS). 294 (5546): 1488–1495. doi:10.1126 / science.1065389. ISSN  0036-8075. PMID  11711666. S2CID  14010432.
  26. ^ Schwab, Keith C .; Roukes, Michael L. (2005). „Uvedení mechaniky do kvantové mechaniky“ (PDF). Fyzika dnes. Publikování AIP. 58 (7): 36–42. doi:10.1063/1.2012461. ISSN  0031-9228.
  27. ^ Design a pružná mysltím, že Paola Antonelli, Muzeum moderního umění (2008, New York, NY), s. 98
  28. ^ „DVA KULTURY“. Věda. Americká asociace pro pokrok ve vědě (AAAS). 319 (5867): 1167a. 2008-02-29. doi:10.1126 / science.319.5867.1167a. ISSN  0036-8075. S2CID  220103070.
  29. ^ Johnson, Carolyn (5. dubna 2013). „Místní vědci v týmu mapování mozků Dream uvažují o výzvách, příležitostech“. Boston Globe. http://bo.st/1f2sy2c Citováno 11. dubna 2013.
  30. ^ Alivisatos, A. Paul; Chun, Miyoung; Church, George M .; Greenspan, Ralph J .; Roukes, Michael L .; Yuste, Rafael (2012). „Projekt mozkových aktivit a výzva funkční konektomiky“. Neuron. Elsevier BV. 74 (6): 970–974. doi:10.1016 / j.neuron.2012.06.006. ISSN  0896-6273. PMID  22726828.
  31. ^ Alivisatos, A. P .; Chun, M .; Church, G. M .; Deisseroth, K .; Donoghue, J. P .; Greenspan, R. J .; McEuen, P. L .; Roukes, M. L .; Sejnowski, T. J .; Weiss, P. S .; Yuste, R. (07.03.2013). „Mapa mozkových aktivit“. Věda. Americká asociace pro pokrok ve vědě (AAAS). 339 (6125): 1284–1285. doi:10.1126 / science.1236939. ISSN  0036-8075. PMC  3722427. PMID  23470729.
  32. ^ Markoff, John (18. února 2013). „Obama usiluje o posílení studia lidského mozku“. New York Times. http://nyti.ms/18xelJn Citováno 18. února 2013.
  33. ^ http://openneurotech.org