John B. Goodenough

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John B. Goodenough nel 2011
Medaglia del Premio Nobel Premio Nobel per la chimica 2019

John Bannister Goodenough (Jena, 25 luglio 1922) è un fisico statunitense.

Il 10 dicembre 2019 gli viene assegnato il premio Nobel per la chimica, insieme allo statunitense Michael Stanley Whittingham e al giapponese Akira Yoshino, "per lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio".[1] È attualmente la persona più anziana ad aver ricevuto un premio Nobel (all'età di 97 anni).

Biografia[modifica | modifica wikitesto]

Goodenough è nato a Jena, in Germania (all'epoca parte della Repubblica di Weimar) da Erwin Ramsdell Goodenough (1893-1965) ed Helen Miriam Lewis. All'epoca della sua nascita, i genitori vivevano a Oxford dove il padre stava studiando per il dottorato di ricerca e trascorrevano lunghi periodi di tempo in Germania.[2]

Goodenough ha servito nella seconda guerra mondiale con il grado di capitano come meteorologo stanziato nell'arcipelago delle Azzorre.[3] Nel 1943 si è laureato con lode in matematica all'università Yale, dove era membro degli Skull and Bones.[2][4]

Nel 1951 ha conseguito la laurea magistrale e nel 1952 il dottorato di ricerca in fisica all'università di Chicago sotto la supervisione di Clarence Zener, teorico della rottura dielettrica, lavorando e studiando con fisici quali Enrico Fermi e John A. Simpson.[4]

Mentre si trovava a Chicago, ha conosciuto e sposato Irene Wiseman, all'epoca studentessa di storia.

John è il fratello più giovane dell'antropologo Ward Goodenough dell'università della Pennsylvania.[2]

MIT Lincoln Laboratory[modifica | modifica wikitesto]

Dopo gli studi, Goodenough è stato per 24 anni ricercatore e capogruppo di ricerca presso il MIT Lincoln Laboratory. Ha fatto parte di un gruppo interdisciplinare responsabile per lo sviluppo di memorie magnetiche ad accesso casuale. I risultati della ricerca sulla RAM lo hanno portato a sviluppare il concetto di ordinamento cooperativo per rimuovere la degenerazione degli orbitali d, noto anche come effetto Jahn-Teller cooperativo.[5]

Successivamente ha individuato che l'ordinamento orbitale a corto raggio produce disomogeneità chimiche che consentono il controllo del ciclo di isteresi magnetica per i nuclei di memoria di ferrospinelli. Ha applicato il concetto di ordinamento cooperativo per spiegare l'ordine anisotropo magnetico nel sistema La1-xCaxMnO3 e ha formulato le regole per il segno delle interazioni spin-spin, oggi note come regole di Goodenough-Kanamori.[5]

Nel 1960 ha scoperto che la transizione del comportamento degli elettroni d da localizzato a itinerante non solo risolveva l'origine della conduttività metallica osservata in alcune perovskiti ma ha anche portato a riconoscere che questa transizione è del primo ordine ed è evidente nelle onde di densità di carica.[5]

Università di Oxford[modifica | modifica wikitesto]

Dal 1976 al 1986 Goodenough ha proseguito la sua carriera come capo dell'Inorganic Chemistry Laboratory dell'università di Oxford.[3] Tra i suoi lavori a Oxford, Goodenough ha compiuto ricerche essenziali allo sviluppo delle batterie ricaricabili commerciali agli ioni di litio.

Goodenough è stato capace di sviluppare il lavoro precedente di Michael Stanley Whittingham sui materiali per batterie e nel 1979 ha scoperto che utilizzando un ossido di litio cobalto (Li1-xCoO2), un materiale leggero e ad alta densità di energia, come catodo, poteva duplicare la capacità delle batterie agli ioni di litio.[4] Il lavoro di Goodenough è stato commercializzato attraverso la Sony da parte di Akira Yoshino, che contribuì con miglioramenti aggiuntivi alla costruzione delle batterie, dando inizio alla diffusione dei dispositivi elettronici portatili.[5]

Goodenough ha ricevuto nel 2001 il premio Giappone per le sue scoperte dei materiali decisivi per lo sviluppo di batterie ricaricabili al litio leggere e ad alta densità di energia.[6] Nel 2019 ha ricevuto, assieme a Whittingham e Yoshino, il premio Nobel per la chimica per le loro ricerche sulle batterie agli ioni di litio.[1]

Università del Texas[modifica | modifica wikitesto]

Dal 1986 è stato professore all'università del Texas ad Austin all'interno dei dipartimenti di ingegneria meccanica ed elettrica, dove attualmente occupa la cattedra in ingegneria intitolata a Virginia H. Cockrell.[7] Ha proseguito la ricerca sui solidi ionici conduttivi e sui dispositivi elettrochimici, con l'obiettivo di promuovere lo sviluppo dei veicoli elettrici e di aiutare a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.[8]

Il suo gruppo di ricerca ha identificato materiali al litio che non si basano sul cobalto, come gli ossidi di litio-manganese (utilizzati attualmente nella maggior parte delle batterie dei veicoli elettrici) e i fosfati di litio-ferro (utilizzati per dispositivi di ridotte dimensioni come gli utensili elettrici). Inoltre, ha identificato diversi promettenti elettrodi e materiali elettrolitici per pile a combustibile a ossido solido.[9]

Ricerca di base[modifica | modifica wikitesto]

Per quanto riguarda la ricerca di base, Goodenough si è focalizzato sul magnetismo e sulla trasformazione del comportamento degli ossidi dei metalli di transizione da isolanti magnetici a metalli. Negli anni cinquanta e sessanta, Goodenough ha sviluppato un insieme di regole semi-empiriche (chiamate regole di Goodenough-Kanamori) per prevedere il magnetismo di questi materiali. Queste regole stanno alla base del superscambio, una proprietà centrale per la superconduttività ad alta temperatura.[10][11][12]

Riconoscimenti[modifica | modifica wikitesto]

Goodenough è membro della National Academy of Engineering, dell'Accademia nazionale delle scienze statunitense, dell'Accademia francese delle scienze, della Reale accademia delle scienze esatte, fisiche e naturali spagnola e dell'Accademia nazionale delle scienze indiana.[13]

Nel 2009 è stato co-vincitore del premio Enrico Fermi per il suo lavoro sulle batterie agli ioni di litio, assieme a Sirgried S. Hecker dell'università di Stanford che ha ricevuto il premio per il suo lavoro sulla metallurgia del plutonio.[14]

Nel 2010 è stato eletto membro straniero della Royal Society.[15] Il primo febbraio 2013 Goodenough è stato insignito della National Medal of Science da parte del presidente degli Stati Uniti Barack Obama.[16] Ha ricevuto il premio Draper per l'ingegneria. Nel 2017 ha ricevuto il premio Welch per la Chimica e nel 2019 la medaglia Copley da parte della Royal Society.[17]

In suo onore la Royal Society of Chemistry ha istituito il premio John B. Goodenough.[5]

Nel 2017 Goodenough ha ricevuto il premio onorario C. K. Prahalad da parte del Corporate EcoForum (CEF). Il fondatore del CEF Rangaswami ha commentato: "John Goodenough è prova dell'immaginazione messa al lavoro per il bene maggiore. Siamo entusiasti di premiare la sua vita di successi e speranzosi che la sua ultima scoperta avrà maggiori implicazioni per il futuro delle batteria sostenibili.[18]

Nel 2019 gli viene assegnato il premio Nobel per la chimica, insieme allo statunitense Michael Stanley Whittingham e al giapponese Akira Yoshino, "per lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio"

Lavori[modifica | modifica wikitesto]

È autore di più di 550 articoli scientifici, 85 capitoli di libri e rassegne, e cinque libri. Tra i suoi libri, figurano due importanti lavori: Magnetism and the Chemical Bond (1963)[19] e Les oxydes des metaux de transition (1973).[9]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b (EN) The Nobel Prize in Chemistry 2019, su nobelprize.org. URL consultato il 9 ottobre 2019.
  2. ^ a b c (EN) John B. Goodenough, Witness to Grace, PublishAmerica, 2008, ISBN 9781448945511.
  3. ^ a b (EN) Steve LeVine, The man who brought us the lithium-ion battery at the age of 57 has an idea for a new one at 92, in Quartz, 5 febbraio 2015.
  4. ^ a b c (EN) John Goodenough, su University of Texas at Austin.
  5. ^ a b c d e (EN) John B Goodenough Award, su Royal Society of Chemistry.
  6. ^ (EN) The 2001 (17th) Japan Prize, su The Japan Prize Foundation.
  7. ^ (EN) Jim Henderson, UT professor, 81, is mired in patent lawsuit, in Houston Chronicle, 5 giugno 2004.
  8. ^ (EN) Sarah McFarlane, The Battery Pioneer Who, at Age 96, Keeps Going and Going, in The Wall Street Journal, 9 agosto 2018.
  9. ^ a b (EN) Bea Perks, Goodenough rules, su Chemistry World, 23 dicembre 2014.
  10. ^ (EN) John B. Goodenough, Theory of the Role of Covalence in the Perovskite-Type Manganites [La, M(II)]MnO3, in Physical Review, vol. 100, nº 2, ottobre 1955, p. 564, DOI:10.1103/PhysRev.100.564.
  11. ^ (EN) John B. Goodenough, An interpretation of the magnetic properties of the perovskite-type mixed crystals La1−xSrxCoO3−λ, in Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 6, 2-3, 1958, p. 287, DOI:10.1016/0022-3697(58)90107-0.
  12. ^ (EN) Junjiro Kanamori, Superexchange interaction and symmetry properties of electron orbitals, in Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 10, 2-3, 1959, p. 87, Bibcode:1959JPCS...10...87K, DOI:10.1016/0022-3697(59)90061-7.
  13. ^ (EN) John B. Goodenough, su National Academy of Engineering.
  14. ^ (EN) Secretary Chu Names 2009 Enrico Fermi Award Winners, su American Physical Society.
  15. ^ (EN) John Goodenough, su The Royal Society.
  16. ^ (EN) Lucy Madison, Obama honors recipients of science, innovation and technology medals, in CBS News, 1º febbraio 2013.
  17. ^ (EN) Inventor of the lithium-ion battery, Professor John Goodenough, awarded Royal Society’s prestigious Copley Medal, su The Royal Society, 23 maggio 2019.
  18. ^ (EN) C.K. PRAHALAD AWARD FOR GLOBAL BUSINESS SUSTAINABILITY LEADERSHIP, su CEF.
  19. ^ (EN) Mitch Jacoby, Goodenough wins 2017 Welch Award, in Chemical & Engineering News, vol. 95, nº 37, 18 settembre 2017, p. 7.

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