RUI: A National Model in Undergraduate Research: Glass Science at Coe College

RUI:本科生研究的国家典范:科学院玻璃科学

基本信息

  • 批准号:
    0502051
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-08-01 至 2009-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

During the next four years we will involve 32 undergraduates in two closely allied research groups in glass science. Among the scientific questions we will address is the nature of the intermediate range order in glass with a focus on borate glasses. We are using a multi-prong approach that is highly motivating to undergraduate students including high field nuclear magnetic resonance, time-of-flight mass spectroscopy, neutron scattering (using the MARI and GEM detectors at ISIS at the Rutherford lab in the UK), Raman and FTIR spectroscopies, and scanning probe microscopy. We are also using highly precise molar volumes, thermal measures, and elastic constants to relate physical properties to quantitative models of the intermediate range order. We continue our pioneering use of time-of-flight mass spectroscopy to study the atomic arrangements in heavy metal oxide glass systems. The goals of this technique are to identify the extent of mixing of glass networks in ternary systems (perhaps evidenced by nanoscale phase separation) and clustering of metal ions in oxide glasses. A third thrust of our research is the elucidation of new glass-forming systems through the use of rapid cooling. We are currently investigating glassy alkali vanadates prepared using the twin-roller method. Besides the direct involvement of nearly three dozen students, we believe our research methods with undergraduates may serve as a model for the physics and materials communities and we plan to discuss it at the national level.This project is designed to provide exciting state-of-the art undergraduate research experiences to nearly three dozen students. Students will participate in a number of in-house and collaborative experiments to help answer these questions: What is the structure of glass and how does the atomic structure relate to the physical properties displayed by the glasses? We are now moving from an understanding of short-range order to an understanding of the structure at the level of perhaps ten to twenty atoms. Another research question we ask with our students is what new glass forming systems may we form using rapid cooling (more than 100,000oC/second) of melts? Besides providing extensive research training to these undergraduates our research over the past twenty-five years has led to an educational model of working with undergraduate students that may serve the nation.
在接下来的四年中,我们将在两个密切相关的研究小组中涉及32名本科生。 我们将要解决的科学问题之一是玻璃中中间范围顺序的性质,重点是钻孔。 我们正在使用一种多支孔的方法,该方法具有高度激励的本科生,包括高场核磁共振,飞行时间质谱,中子散射(使用英国Rutherford Lab的ISIS使用Mari和Gem Detector),拉曼和FTIR光谱,以及扫描探针显微镜。 我们还使用高度精确的摩尔体积,热度量和弹性常数将物理特性与中间范围顺序的定量模型相关联。 我们继续使用飞行时间质谱法研究重金属氧化物玻璃系统中的原子布置。 该技术的目标是确定三元系统中玻璃网络混合的程度(也许通过纳米相分离证明)和氧化物玻璃中金属离子的聚类。 我们研究的第三个推力是通过使用快速冷却来阐明新的玻璃形成系统。 我们目前正在研究使用Twin-Roller方法制备的玻璃碱性糊状物。 除了近三十名学生的直接参与外,我们认为我们与本科生的研究方法可能是物理和材料社区的典范,我们计划在国家一级进行讨论。该项目旨在提供令人兴奋的先决条件。艺术本科研究经历了近三十名学生。 学生将参加许多内部和协作实验,以帮助回答以下问题:玻璃的结构是什么?原子结构与眼镜显示的物理特性有何关系? 现在,我们正在从对短期顺序的理解转变为对大概十到二十个原子的结构的理解。 我们与学生一起提出的另一个研究问题是,我们可以使用快速冷却(超过100,000oc/秒)的融化系统形成哪些新的玻璃形成系统? 除了为过去二十五年内的这些大学生提供广泛的研究培训外,还导致了与可能为国家服务的本科生合作的教育模式。

项目成果

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