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美國能源部監(jiān)管的十七個國家實(shí)驗室分布、歸屬
美國能源部國家實(shí)驗室與技術(shù)中心（英語：United States Department of Energy National Laboratories and Technology Centers），是指在美國能源部監(jiān)管之下的一系列研究設(shè)施和實(shí)驗室系統(tǒng)，目的是促進(jìn)科學(xué)的研究和技術(shù)的進(jìn)步，進(jìn)而推動完成美國能源部的使命。截至2017年，美國能源部下屬的實(shí)驗室與研究設(shè)施一共是十七處，其中有十處下屬科學(xué)辦公室，三處由美國國家核安全管理局（NNSA）管理。大部分的國家實(shí)驗室采取“美國聯(lián)邦政府所有、由政府委托的機(jī)構(gòu)運(yùn)營（Government-owned，Contractor-operated，GOCO）”的方式管理，也有部分采用“政府所有、由政府運(yùn)營（Government-owned，Government-operated，GOGO）”的方式。國家實(shí)驗室系統(tǒng)為美國提供了戰(zhàn)略性的科技實(shí)力；實(shí)驗室執(zhí)行的往往是長期的，具有挑戰(zhàn)性的科研任務(wù)，發(fā)展的跨領(lǐng)域科學(xué)研究超越了普通學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及工業(yè)研究機(jī)構(gòu)的研究范圍，使得美國國內(nèi)的其他科研工作者獲益匪淺。
歷史
建立一個集中的國家實(shí)驗室系統(tǒng)的想法緣于第二次世界大戰(zhàn)中科學(xué)的迅猛發(fā)展。戰(zhàn)爭中發(fā)明的雷達(dá)、計算機(jī)、近炸引信和原子彈等新技術(shù)，在日后被認(rèn)為是同盟國取得勝利的決定性因素。雖然美國政府于一戰(zhàn)伊始便已對科學(xué)研究進(jìn)行了投資，但直到1930年代末期，美國才開始投入了巨量資源用于解決戰(zhàn)時的科學(xué)問題。1940年，政府建立了國家防御研究委員會以管理和支持戰(zhàn)時的科學(xué)研究。之后，麻省理工的工程師萬尼瓦爾·布什領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)研究與發(fā)展辦公室取代了國家防御研究委員會的職責(zé)，在戰(zhàn)時被給予了資金和資源的無限使用權(quán)[3]。集中化的研究中心——例如麻省理工的放射實(shí)驗室和伯克利加州大學(xué)的勞倫斯實(shí)驗室，讓大量科學(xué)家有機(jī)會以前所未有的方式相互合作，并且近乎無限地使用著政府的資源以攻克科研難關(guān)。
1942年，隨著曼哈頓計劃的開始實(shí)施，這個最終制造出人類歷史上第一個核武器的軍事工程派生出了一系列以研究炸彈和發(fā)展軍用材料為目標(biāo)的秘密科研地點(diǎn)。這些地點(diǎn)包括：位于新墨西哥州山區(qū)的洛斯阿拉莫斯實(shí)驗室（由羅伯特·奧本海默一手主導(dǎo)）、漢福德區(qū)和橡樹嶺。漢福德和橡樹嶺的研究所是由私有企業(yè)運(yùn)營的，而洛斯阿拉莫斯實(shí)驗室由一所公立學(xué)校（加州大學(xué)）運(yùn)營。這種由政府出資，私有企業(yè)或研究型大學(xué)承擔(dān)科研任務(wù)的經(jīng)營方式，在美國國內(nèi)的其他地方也大獲成功，例如芝加哥大學(xué)的核反應(yīng)堆研究——各項研究的成功最后促成了阿爾貢國家實(shí)驗室的建立。
戰(zhàn)后，美國原子能委員會接管了這些戰(zhàn)時臨時建立的實(shí)驗室，并將它們轉(zhuǎn)為永久的實(shí)驗室，即國家實(shí)驗室。各個國家實(shí)驗室都從政府獲得了資金和基礎(chǔ)設(shè)施的保障，能夠進(jìn)行特定領(lǐng)域或是基礎(chǔ)科學(xué)的研究，特別是物理學(xué)方面的研究。實(shí)驗室一般都與一個或者多個大型科研設(shè)施（例如粒子加速器或核反應(yīng)堆）相鄰。
國家實(shí)驗室系統(tǒng)的構(gòu)成
美國的國家實(shí)驗室系統(tǒng)是世界上最大的科研系統(tǒng)之一。大部分的國家實(shí)驗室里有常駐的工作人員和科學(xué)家，允許外來的訪問學(xué)者蒞臨實(shí)驗室進(jìn)行科學(xué)上的交流，或借用實(shí)驗室的設(shè)備和儀器進(jìn)行科學(xué)研究。集中的資金和智力資源使得美國的這些國家實(shí)驗室成為了大科學(xué)研究的典范。
不同的實(shí)驗室之間既有競爭也有合作。一般來說，具有相同研究方向的兩個實(shí)驗室（例如勞倫斯利福摩爾實(shí)驗室與洛斯阿拉莫斯實(shí)驗室）相互有資金上的競爭關(guān)系，而研究領(lǐng)域不同的兩個實(shí)驗室往往會相互合作（例如勞倫斯利福摩爾實(shí)驗室與勞倫斯伯克利實(shí)驗室的合作，而后者常常與布魯克黑文實(shí)驗室具有競爭關(guān)系）。
美國能源部在國家實(shí)驗室投入的資金占美國國內(nèi)對物理、化學(xué)、材料科學(xué)以及物理科學(xué)的其他領(lǐng)域研究的總投資的40%以上。一些國家實(shí)驗室是由私營企業(yè)管理的，也有由研究型大學(xué)運(yùn)營的實(shí)驗室。美國國家實(shí)驗室在軍事、學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)所構(gòu)成的“鐵三角”中扮演著極為重要且影響深遠(yuǎn)的角色。
1.國家能源技術(shù)實(shí)驗室
國家能源技術(shù)實(shí)驗室(National Energy Technology Laboratory，NETL）成立于1910年，位于賓夕法尼亞州的匹茲堡，主要是以研究科學(xué)、技術(shù)與能源為主，NETL全力支援美國能源部對于推動國家，經(jīng)濟(jì)與能源安全的使命。
NETL開發(fā)的技術(shù)主要是以不影響自然環(huán)境的前提下，生產(chǎn)開采出可靠的礦物燃料。解決這些問題并生產(chǎn)出環(huán)保、干凈的能源對于國家經(jīng)濟(jì)的成長是極為重要的。NETL是美國唯一一所針對礦物燃料技術(shù)的國家實(shí)驗室。
NETL共有5處實(shí)驗室，雇用了超過1200研究人員，其中一半是聯(lián)邦雇員，另外一半則是承包商。主要的承包商包括有Eagle Facility Management Systems、Performance Results Corp、Prologic、Research and Development Solutions, LLC及Technology and Management Services等。
2.勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室
勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）成立于1931年，它坐落在加州大學(xué)伯克利分校的中心校園內(nèi)，位于伯克利山的山頂。該實(shí)驗室從事非絕密級的科學(xué)性研究，現(xiàn)由美國能源部委托加州大學(xué)代為管理。
實(shí)驗室前身是“加州大學(xué)放射實(shí)驗室”，而后為了紀(jì)念伯克利著名實(shí)驗物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·勞倫斯（Ernest O. Lawrence, 1939年物理諾貝爾獎得主）而更名為勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室 。
勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室的研究領(lǐng)域包括物理學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)，還包括能源效率、回旋加速器、先進(jìn)材料、粒子加速器、檢測器，工程學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等，在材料研究方面主要是納米材料、磁性材料、薄膜材料、超導(dǎo)材料等。在科學(xué)界，LBNL相當(dāng)于“卓越”（Excellence）的同義詞。截止2015年，與勞倫斯實(shí)驗室相關(guān)的13個科學(xué)家及組織獲得諾貝爾獎 、70位科學(xué)家是美國國家科學(xué)院（NAS）的院士（院士在美國是科學(xué)家最高的榮譽(yù)之一）、13 位科學(xué)家獲得了科研領(lǐng)域國家最高終身成就獎—美國國家科學(xué)獎?wù)隆?8位工程師當(dāng)選為美國國家工程院院士、3位科學(xué)家被選入醫(yī)學(xué)研究所等等 。此外，LBNL培養(yǎng)了數(shù)千名大學(xué)理科和工程專業(yè)的學(xué)生，他們推動著全美國和世界各地的技術(shù)革新。該實(shí)驗室為美國第一顆原子彈及氫彈的研制提供了最原始最基本的實(shí)驗以及機(jī)械支持。勞倫斯實(shí)驗室實(shí)驗室對幫助判斷什么是二戰(zhàn)的三個最有價值的技術(shù)開發(fā)項目（原子彈，低空爆炸信管和雷達(dá)）作出了貢獻(xiàn)。
3.洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室
洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室（Los Alamos National Laboratory，LANL）成立于1943年，位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯，管理和運(yùn)行則歸洛斯阿拉莫斯國家安全會（LANS）負(fù)責(zé)，是美國承擔(dān)核武器設(shè)計工作的兩個實(shí)驗室之一（另一個是勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室）。洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室是世界上最大的科學(xué)和技術(shù)研究機(jī)構(gòu)之一，它在國家安全、太空探索、 可再生能源、醫(yī)藥、納米技術(shù)和超級計算機(jī)等多個學(xué)科領(lǐng)域開展研究。
洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室是新墨西哥州北部最大的研究機(jī)構(gòu)和最大的雇主，擁有大約9,000名的直接雇員和774人左右的合同雇員。此外還有大約120名的美國能源部員工駐扎在實(shí)驗室，負(fù)責(zé)監(jiān)督那里的工作和運(yùn)行情況。實(shí)驗室約三分之一的技術(shù)人員是物理學(xué)家，四分之一是工程師，六分之一為化學(xué)家和材料科學(xué)家，其余的則在數(shù)學(xué)和計算科學(xué)、生物學(xué)、地球科學(xué)等其他學(xué)科的工作。外部的科學(xué)家和學(xué)生也會訪問洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室參與科研項目。實(shí)驗室聯(lián)合大學(xué)和業(yè)界進(jìn)行能源方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室2016年的預(yù)算約為22億美元。
4.橡樹嶺國家實(shí)驗室
橡樹嶺國家實(shí)驗室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）成立于1943年，位于田納西州橡樹嶺，最初是作為曼哈頓計劃的一部分，以生產(chǎn)和分離鈾和钚為主要目的建造的，原稱克林頓實(shí)驗室。2000年4月以后由田納西大學(xué)和Battelle紀(jì)念研究所共同管理。
橡樹嶺國家實(shí)驗室擁有眾多的重要科學(xué)研究設(shè)施，向更高層次發(fā)展，建設(shè)了新的納米材料科學(xué)中心、基因科學(xué)中心、每秒進(jìn)行40*1012次計算的世界上最大的超級計算機(jī)中心等，負(fù)責(zé)由6個美國實(shí)驗室共同合作建設(shè)的美國最大的民用科學(xué)研究項目——價值14億美元的散裂中子源，設(shè)有多個核科學(xué)實(shí)驗室如高通量同位素反應(yīng)推等，逐漸發(fā)展成為大型綜合性研究基地，對美國的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。
5.阿貢國家實(shí)驗室
阿貢國家實(shí)驗室（Argonne National Laboratory，ANL）成立于1946年，位于美國伊利諾伊州杜佩奇縣。它是美國政府規(guī)模最大、歷史最悠久的科研機(jī)構(gòu)之一。實(shí)驗室的前身是曼哈頓工程的一部分。
阿爾貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室的前身是恩里科·費(fèi)米于1942年在芝加哥大學(xué)創(chuàng)建的冶金實(shí)驗室，后來成為曼哈頓計劃的一部分。二戰(zhàn)結(jié)束后冶金實(shí)驗室搬到杜佩奇縣, 1946年正式更名為阿爾貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室, 專門從事核物理和核技術(shù)方面的研究。現(xiàn)在隸屬于美國能源部和芝加哥大學(xué)。諾貝爾物理學(xué)獎得主費(fèi)米于1942年在此領(lǐng)導(dǎo)小組建立了人類第一臺可控核反應(yīng)堆（芝加哥一號堆，Chicago Pile-1)，完成了曼哈頓計劃的重要一環(huán)，并且使人類從此邁入原子能時代。
在冶金實(shí)驗室時期，實(shí)驗室在芝加哥大學(xué)校園足球場下建造了世界上第一座核反應(yīng)堆芝加哥一號堆, 費(fèi)米團(tuán)隊由此首次證明了核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可行性。1951年，阿貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室在愛達(dá)荷州建造了芝加哥4號堆，奠定了商用核反應(yīng)堆的基礎(chǔ)。
阿貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室開發(fā)了多種反應(yīng)堆和燃料循環(huán)技術(shù)，包括實(shí)驗沸水反應(yīng)堆、快中子反應(yīng)堆等，還設(shè)計了世界上第一艘核動力潛艇使用的反應(yīng)堆。1987年, 阿貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室成功開發(fā)了等離子體尾場加速技術(shù), 可以用比傳統(tǒng)加速器更短的距離加速粒子阿貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室建造了阿爾貢串列直線加速器系統(tǒng)（Argonne Tandem Linac Accelerator System, ATLAS），這是世界上第一個用于庫侖勢壘附近能量的重離子加速器。1995年完工的先進(jìn)光子源(Advanced Photon Source, APS)是由美國能源部資助的國家同步輻射光源裝置，產(chǎn)生了當(dāng)時世界上最亮的X射線，截至2015年,先進(jìn)光子源已解決了30種已知G蛋白偶聯(lián)受體蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的21種。阿貢國家實(shí)驗室國家實(shí)驗室的納米材料中心(Center for Nanoscale Materials, CNM)是美國能源部的5個納米科學(xué)研究中心之一, 提供研究納米技術(shù)所需的裝置和儀器。
6.埃姆斯實(shí)驗室
埃姆斯實(shí)驗室（Ames Laboratory）位于艾奧瓦州的埃姆斯，成立于1947年，附屬于愛荷華州立大學(xué)。實(shí)驗室致力于新材料的設(shè)計、合成與制備；材料的表征；計算化學(xué)；凝聚體物理學(xué)理論等方面的研究。實(shí)驗室位于愛荷華州立大學(xué)的校園內(nèi)。
埃姆斯國家實(shí)驗室（英語：Ames National Laboratory），舊稱埃姆斯實(shí)驗室（英語：Ames Laboratory），是美國能源部下屬的國家實(shí)驗室，位于艾奧瓦州的埃姆斯，附屬于愛荷華州立大學(xué)。實(shí)驗室致力于新材料的設(shè)計、合成與制備；材料的表征；計算化學(xué)；凝聚體物理學(xué)理論等方面的研究。實(shí)驗室位于愛荷華州立大學(xué)的校園內(nèi)。
2013年1月，美國能源部宣布在埃姆斯實(shí)驗室建立關(guān)鍵材料研究所（Critical Materials Institute，CMI）以解決美國國內(nèi)日益短缺的稀土金屬資源問題，以及發(fā)展其他與美國能源安全相關(guān)的材料。
1940年代
1942年，弗蘭克·斯佩丁作為愛荷華州立學(xué)院（Iowa State College，愛荷華州立大學(xué)的前稱）的稀土金屬專家，主持成立了名為“埃姆斯計劃”的科研項目。這個服務(wù)于曼哈頓計劃的項目旨在為原子彈的研究提供大量高純度的鈾。項目副總監(jiān)哈雷·A·威爾亨姆發(fā)展了一種新方法（后被稱為“埃姆斯過程”）提純鈾。借助此提純方法，埃姆斯計劃為芝加哥1號堆提供了約兩噸的鈾[7]，占反應(yīng)堆使用鈾總量的三分之一。直至1945年，埃姆斯計劃總計產(chǎn)出逾兩百萬磅（1000噸）鈾供曼哈頓計劃使用。
二戰(zhàn)結(jié)束后，埃姆斯計劃獲得了美國海軍“E”杰出獎的榮譽(yù)，表彰該計劃在兩年半的時間內(nèi)，對重要戰(zhàn)爭物資——金屬鈾的工業(yè)化生產(chǎn)作出的杰出貢獻(xiàn)。作為教育機(jī)構(gòu)，愛荷華州立大學(xué)獲得了這項一般只會頒發(fā)給企業(yè)的榮譽(yù)。埃姆斯計劃中的其他關(guān)鍵成果還包括：
發(fā)展了一種可從金屬廢料中提取鈾的工序。
大量生產(chǎn)了釷。二戰(zhàn)前每克釷的售價為5美元，而埃姆斯計劃中生產(chǎn)的每克釷的價格最后下降為不到5美分。
由于埃姆斯計劃的成功，美國原子能委員會于1947年5月17日正式建立了埃姆斯實(shí)驗室。
1950年代
埃姆斯實(shí)驗室有關(guān)稀土元素的工作，讓實(shí)驗室取得了該領(lǐng)域內(nèi)的一定聲望。實(shí)驗室的科學(xué)家也對核燃料以及核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了研究。為了把科研成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)上的應(yīng)用，實(shí)驗室的大部分設(shè)備都被用作大型工業(yè)化生產(chǎn)的模型，來進(jìn)行稀土金屬的生產(chǎn)試驗與測試。
同時期的其他關(guān)鍵成果：
發(fā)展了分離鉿、鈮、鉭、鈰[和釔的生產(chǎn)流程。
發(fā)現(xiàn)了一種新的同位素：磷-33。
發(fā)展了離子交換法用于分離稀土金屬。
發(fā)展了一種從核燃料中分離出稀土金屬的方法。
1960年代
由于在新材料的探索研究方面的需求，實(shí)驗室的雇員數(shù)量在1960年代達(dá)到了頂峰[23]。為了開展中子衍射實(shí)驗，實(shí)驗室于1961年開始籌建一個五兆瓦的重水反應(yīng)堆，并于1966年6月開始運(yùn)行。美國原子能委員會在埃姆斯實(shí)驗室建立了一個稀土信息中心（Rare-Earth Information Center），為科研團(tuán)體提供有關(guān)稀土金屬與其化合物的各種信息。
同時期的其他關(guān)鍵成果：
發(fā)現(xiàn)了一種新的同位素：銅-69。
修建了世界上第一個成功連接反應(yīng)堆運(yùn)作的同位素分離器——TRISTAN（Terrific Reactor Isotope Separator to Analyze Nuclei）。
實(shí)驗室的物理學(xué)家成功生長了第一塊大體積的固態(tài)氦晶體，并借此測量了固態(tài)氦的熱容。
1970年代
由于美國原子能委員會在1970年代被并入美國能源部，有一些研究項目被關(guān)閉，又有一些新的研究項目被開啟。美國聯(lián)邦政府重整合并了一些反應(yīng)堆，導(dǎo)致埃姆斯實(shí)驗室的反應(yīng)堆于1977年被關(guān)閉。埃姆斯實(shí)驗室開始著重于應(yīng)用數(shù)學(xué)，太陽能，化石燃料與污染控制的研究。
同時期的其他關(guān)鍵成果：
實(shí)驗室發(fā)展了世界上第一臺電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜設(shè)備，可迅速地從樣品中同時檢測出多種不同的稀有元素。
對從廢棄汽車中提取銅，錫和鉻進(jìn)行研究，使得剩余的鋼的純度足以用于回收再利用。
發(fā)明了一種圖像增幅器，顯著地降低了X射線醫(yī)療中人體接受的輻射劑量。
1980年代
在1980年代，埃姆斯實(shí)驗室以滿足當(dāng)?shù)睾蛧鴥?nèi)的能源需求為目標(biāo)開展了各項研究?；剂涎芯恐塾谌绾胃鼮榍鍧嵉厝济海恍录夹g(shù)被用于清理放射性廢料；高性能計算被加入到應(yīng)用數(shù)學(xué)和固體物理學(xué)的研究項目中。此外，美國能源部在埃姆斯實(shí)驗室建立了材料制備中心（Materials Preparation Center），向公眾提供新材料發(fā)展的相關(guān)信息。
同時期的其他關(guān)鍵成果：
發(fā)展了一種液體接界（liquid-junction）太陽能電池，此電池具有效率高，耐久且無毒等優(yōu)點(diǎn)。
獲得了美國國防部的一筆資金援助，之后建立了無損檢測中心（Center for Nondestructive Evaluation，CNDE）用于發(fā)展航空器的無損檢測技術(shù)。
發(fā)展了一種制造釹鐵合金的新方法，為廣泛使用的釹磁鐵提供原料。
協(xié)助開發(fā)磁致伸縮材料Terfenol-D，這種材料在聲納與換能器中有實(shí)際應(yīng)用。
1990年代
在新材料的開發(fā)研究中，埃姆斯實(shí)驗室延續(xù)著自己將基礎(chǔ)科研成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)應(yīng)用的努力。實(shí)驗室建立了可擴(kuò)展計算實(shí)驗室，不但發(fā)展了并行計算，也為其他的科學(xué)家提供了廉價的計算資源。另外，研究者發(fā)現(xiàn)了第一個由非碳原子組成的富勒烯；發(fā)展了一種DNA序列分析儀，比其他的同類儀器快24倍。
同時期的其他關(guān)鍵成果：
發(fā)展了 HINT 基準(zhǔn)（benchmarking）技術(shù)，用于對不同量級的電腦的性能進(jìn)行客觀比較。源程序現(xiàn)存于楊百翰大學(xué)的網(wǎng)站。
改進(jìn)了高壓氣體霧化（high pressure gas atomization）的工藝，可將熔融金屬轉(zhuǎn)化為細(xì)顆粒的金屬粉末。
發(fā)現(xiàn)了一種可應(yīng)用于磁致冷的新材料。
發(fā)展了一種高強(qiáng)度的無鉛焊料。
發(fā)明了一種毛細(xì)管電泳技術(shù)，可同時分析多種化學(xué)樣品，在藥品學(xué)、遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)以及司法科學(xué)中有實(shí)際應(yīng)用。這項研究衍生產(chǎn)業(yè)（Research spin-off）催生的Combisep公司已經(jīng)成功地商業(yè)化了該技術(shù)。
2000年代
發(fā)現(xiàn)了一種超高硬度的硼-鋁-鎂合金（boron-aluminum-magnesium alloy，BAM）。在泵的葉片上加鍍一層 BAM 可減少摩擦，且提升耐磨性，大大提高了泵的工作效率。
實(shí)驗室的材料制備中心（Materials Preparation Center）制備的材料被用于歐洲空間局發(fā)射的普朗克衛(wèi)星上，其中的鑭-鎳-錫合金被用于普朗克衛(wèi)星的超低溫冷卻系統(tǒng)中。
參與開發(fā)osgBullet。此軟件通過實(shí)現(xiàn)三維實(shí)時模擬，可以幫助工程師設(shè)計各種復(fù)雜的系統(tǒng)，包括下一代發(fā)電廠和高性能汽車。osgBullet于2010年榮獲當(dāng)年R&D 100大獎。
實(shí)驗室的研究者們在光子晶體的微波波段觀測到負(fù)折射現(xiàn)象，使得實(shí)現(xiàn)可見光波段的負(fù)折射材料和超透鏡的夢想更近了一步。
2011年至今
發(fā)展了一種可將熱能轉(zhuǎn)換為電能的新合金，轉(zhuǎn)換效率比現(xiàn)有技術(shù)高出25%。此項新研究可在未來用于提高熱傳導(dǎo)發(fā)電機(jī)的工作效率。
與韓國工業(yè)技術(shù)研究所簽訂諒解備忘錄，增進(jìn)稀土元素研究的國際合作。
埃姆斯實(shí)驗室的科學(xué)家丹·謝赫特曼因準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)榮獲2011年的諾貝爾化學(xué)獎。
實(shí)驗室的科學(xué)家使用氣體霧化（Gas atomization）技術(shù)，將鈦粉的產(chǎn)率提高到傳統(tǒng)方式的十倍有余。此項研究在美國下一代尖端能源創(chuàng)新者挑戰(zhàn)（America’s Next Top Energy Innovator Challenge）中獲獎。借助此技術(shù)成立的艾奧瓦州粉霧技術(shù)公司（Iowa Powder Atomization Technologies）于2014年被普萊克斯公司接管。
對下一代鋁-鈣化合物供電傳輸線的研究。這種電線將會更輕，強(qiáng)度更強(qiáng)，且它的電導(dǎo)率至少比現(xiàn)有的直流電輸電線要高百分之十。
美國能源部于2013年下?lián)軐?shí)驗室資金1.2億美元啟動一個新的能源創(chuàng)新樞紐（Energy Innovation Hub）——關(guān)鍵材料研究所（Critical Materials Institute）的建設(shè)。研究所將集中精力尋找替代方案以減少美國對關(guān)鍵材料的依賴，從而引導(dǎo)美國工業(yè)向潔凈高效的方向發(fā)展。
2014年，靈敏儀器研究設(shè)施（Sensitive Instrument Facility，SIF）開始動土。SIF將成為實(shí)驗室現(xiàn)有的透射電子顯微鏡以及其他的高精尖靈敏儀器的放置點(diǎn)，可以為設(shè)備提供隔絕振動、電磁以及其他類型擾動的環(huán)境[59]。SIF 已于2016年5月6日正式落成。
添置了一臺動態(tài)核偏振（dynamic nuclear polarization，DNP）固態(tài)核磁共振波譜儀。DNP-核磁共振可以幫助科學(xué)家理解單個原子是如何在材料中排列的。這是全美第一臺被用于研究材料科學(xué)和化學(xué)的DNP-核磁共振儀。
2022年7月，于慶祝實(shí)驗室建立75周年之際，實(shí)驗室名稱由先前的“埃姆斯實(shí)驗室”改名為“埃姆斯國家實(shí)驗室”。
7.布魯克海文國家實(shí)驗室
布魯克海文國家實(shí)驗室（Brookhaven National Laboratory，BNL）成立于1947年，位于紐約州長島蘇?？丝h布魯克黑文鎮(zhèn)的阿普頓。該實(shí)驗室由布魯克海文鎮(zhèn)而得名。
實(shí)驗室本來由美國原子能委員會所擁有，后來因委員會被合并而轉(zhuǎn)交給美國能源部再外判予各大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)時實(shí)驗室由石溪大學(xué)及巴特爾紀(jì)念研究所合伙經(jīng)營的的布魯克海文科學(xué)協(xié)會管理。實(shí)驗室約雇用3000名科學(xué)家、工程師及其他技術(shù)人員，每年接待4000名訪問學(xué)者。實(shí)驗室的研究共產(chǎn)生七名諾貝爾獎得獎?wù)摺?
8.桑迪亞國家實(shí)驗室
桑迪亞國家實(shí)驗室（Sandia National Laboratories，SNL）成立于1948年，
位于新墨西哥州的阿爾伯克基和加利福尼亞州的利弗莫爾，現(xiàn)由桑迪亞國家技術(shù)和工程解決方案（National Technology and Engineering Solutions of Sandia，霍尼韋爾所有的一個子公司）管理和運(yùn)營，是美國國家核安全局（National Nuclear Security Administration）下屬的三個研究發(fā)展實(shí)驗室之一。實(shí)驗室的主要目標(biāo)是核武器非核部分的發(fā)展測試。主實(shí)驗室位于新墨西哥州的阿布奎基的科特蘭空軍基地，另一個位于加州的利弗莫爾，在勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室的旁邊。
桑迪亞國家實(shí)驗室致力于維持核武系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，在軍備控制和防止核武器擴(kuò)散方面，以及美國核武計劃產(chǎn)生的有害廢棄物的處理方式進(jìn)行各項研究。實(shí)驗室也對能源和環(huán)境領(lǐng)域，以及對國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的保障進(jìn)行研究。桑迪亞國家實(shí)驗室的研究涉及廣泛；除了上述幾項主要的研究之外，實(shí)驗室還在計算生物學(xué)、數(shù)學(xué)、材料科學(xué)、替代能源、心理學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)和認(rèn)知科學(xué)在內(nèi)的各個學(xué)科有所涉足。桑迪亞國家實(shí)驗室曾經(jīng)擁有世界上運(yùn)算速度最快的超級計算機(jī)——ASCI Red；世界上最大的X射線發(fā)生器——Z脈沖功率設(shè)施（Z機(jī)）也位于桑迪亞國家實(shí)驗室。Z機(jī)被用于極端溫度與壓強(qiáng)之下的材料測試；收集的數(shù)據(jù)可用于輔助核武器研發(fā)的計算機(jī)模擬。
9.愛達(dá)荷國家實(shí)驗室
愛達(dá)荷國家實(shí)驗室（Idaho National Laboratory，INL）成立于1949年，位于美國愛達(dá)荷州的東部，是以科學(xué)為基礎(chǔ)的應(yīng)用工程實(shí)驗室。它幫助美國能源部完成在環(huán)境、能源、科學(xué)和國防等方面的任務(wù)?，F(xiàn)有雇員8000名。
該實(shí)驗室的業(yè)務(wù)主要包括：對美國能源部任務(wù)中具有挑戰(zhàn)性的課題，提供以科學(xué)為基礎(chǔ)的工程解決方法；完成現(xiàn)場環(huán)境凈化；為優(yōu)化能源部的環(huán)境管理投資，并為該實(shí)驗室的戰(zhàn)略合伴提供領(lǐng)導(dǎo)和支持；強(qiáng)化該實(shí)驗室的科技能力以及設(shè)施和設(shè)備，以便更好地為國家和西北地區(qū)服務(wù)。
該實(shí)驗室的業(yè)務(wù)能力體現(xiàn)在：生物技術(shù)、化學(xué)工程、化學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和工程、工程科學(xué)和生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、材料科學(xué)、機(jī)械工程、傳感器、系統(tǒng)和決策科學(xué)等。
10.普林斯頓等離子體物理實(shí)驗室
普林斯頓等離子體物理實(shí)驗室（Princeton Plasma Physics Laboratory，PPPL）成立于1951年，是一個研究等離子體物理學(xué)與核聚變的國家實(shí)驗室。實(shí)驗室主要的工作是研究聚變能作為能源的發(fā)展和應(yīng)用。
普林斯頓等離子體物理實(shí)驗室的建立源于一個控制熱核反應(yīng)的冷戰(zhàn)最高機(jī)密計劃——“馬特洪計劃（Project Matterhorn）”。1961年，在馬特洪計劃解密后，此計劃相關(guān)的實(shí)驗室被更名為普林斯頓等離子體物理實(shí)驗室。普林斯頓等離子體物理實(shí)驗室實(shí)際上位于普林斯頓大學(xué)的 Forrestal 校園，與普林斯頓大學(xué)主校區(qū)有一定距離；但實(shí)驗室仍然有一個位于普林斯頓的地址。
11.勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室
勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）成立于1952年，與洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室是美國的兩個為了核武設(shè)計而建立的部門，位于加利福尼亞州利弗莫爾。至2007年9月30日為止，管理者為加州大學(xué)。從2007年10月1日起，此研究機(jī)構(gòu)將會改由加州大學(xué)、Bechtel National、BWX Technologies、Washington Group International共同組成的保全機(jī)構(gòu)來管理。
勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室最初是勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室設(shè)在加州舊金山灣區(qū)利弗莫爾（Livermore）的分支實(shí)驗室，由加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)教授歐內(nèi)斯特·勞倫斯（諾貝爾獎得主）、愛德華·泰勒（氫彈之父）共同建立。實(shí)驗室主要負(fù)責(zé)研發(fā)包括核武器在內(nèi)的美國國防科技。
勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室發(fā)現(xiàn)或參與發(fā)現(xiàn)了6種化學(xué)元素（113號- 118號元素）。值得注意的是，加州大學(xué)伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室此前共同發(fā)現(xiàn)或參與發(fā)現(xiàn)了16種化學(xué)元素， 后化學(xué)元素的研究項目被勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室所繼承。
12.薩凡納河國家實(shí)驗室
薩凡納河國家實(shí)驗室（Savannah River National Laboratory，SRNL）成立于1951年，位于美國能源部（DOE）下屬的薩凡納河區(qū)（SRS），是一個應(yīng)用型研究和發(fā)展實(shí)驗室。實(shí)驗室最初叫薩凡納河實(shí)驗室。2004年5月7日，實(shí)驗室正式成為了國家實(shí)驗室。
薩凡納河國家實(shí)驗室的研究方向包括環(huán)境整治、氫經(jīng)濟(jì)技術(shù)、危險物質(zhì)處理和防止核武器擴(kuò)散的技術(shù)。在冷戰(zhàn)期間，實(shí)驗室在支援氚和钚的生產(chǎn)中積累了一系列將核廢料玻璃化和氫氣儲存的特殊經(jīng)驗。
從2008年起，薩凡納河國家實(shí)驗室由薩凡納河核能解決方案有限公司（Savannah River Nuclear Solutions, LLC）運(yùn)營；此公司與福陸公司，Newport News Nuclear, Inc.（亨廷頓·英格爾斯工業(yè)的子公司）以及霍尼韋爾有合作關(guān)系。
13.SLAC國家加速器實(shí)驗室
SLAC國家加速器實(shí)驗室（SLAC National Accelerator Laboratory）成立于1962年，原名斯坦福直線加速器中心，在能源部的方案下由斯坦福大學(xué)指揮運(yùn)作。主要的研究方向有運(yùn)用電子束進(jìn)行基本粒子物理的實(shí)驗及理論研究、原子物理、固態(tài)物理、使用同步輻射光源的化學(xué)、生物以及醫(yī)學(xué)研究。
在2009年4月，SLAC所有的LSLC激光器成功發(fā)射出0.15納米波長的同步輻射，作為全球首臺HXFEL,其光源亮度比當(dāng)今第三代同步輻射光源高出一億倍。
14.西北太平洋國家實(shí)驗室
西北太平洋國家實(shí)驗室（Pacific Northwest National Laboratory ，PNNL）創(chuàng)建于1965年，位于美國華盛頓州東部哥倫比亞河和亞基馬河交界的沙漠地帶，在第二次世界大戰(zhàn)“曼哈頓工程”里生產(chǎn)美國原子彈核材料的漢福德基地（Hanford Site）的基礎(chǔ)上建成。PNNL最初的任務(wù)是從事原子彈核材料生產(chǎn)的研究，20世紀(jì)80年代末開始從事整個基礎(chǔ)科學(xué)研究。
PNNL現(xiàn)擁有4000多名科學(xué)家。其優(yōu)勢研究領(lǐng)域包括能源、環(huán)境、計算機(jī)、核能、放射化學(xué)等，特別是基礎(chǔ)分子科學(xué)和計算機(jī)科學(xué)。
15.費(fèi)米國家加速器實(shí)驗室
費(fèi)米國家加速器實(shí)驗室（Fermi National Accelerator Laboratory，F(xiàn)NAL）簡稱費(fèi)米實(shí)驗室，成立于1967年，位于美國伊利諾斯州巴達(dá)維亞附近的草原上。
實(shí)驗室原名為“國立加速器實(shí)驗室”，主要研究領(lǐng)域為高能物理學(xué)、粒子物理學(xué)。第一任所長是羅伯特·R·威爾遜（Robert R.Wilson）。實(shí)驗室的原則是杰出的科學(xué)、藝術(shù)的瑰麗、土地的守護(hù)神、經(jīng)費(fèi)上精打細(xì)算和機(jī)會均等。1974年為紀(jì)念美國物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米而更名為“費(fèi)米國立加速器實(shí)驗室”。
費(fèi)米實(shí)驗室曾擁有質(zhì)子-反質(zhì)子對撞機(jī)Tevatron（980GeV×980GeV），附屬有兩大探測器CDF和D?。2008年9月歐洲粒子物理研究中心建成的大型強(qiáng)子對撞機(jī)，設(shè)計可產(chǎn)生七倍于費(fèi)米實(shí)驗室記錄的能量。2011年9月30日，Tevatron被正式關(guān)閉。費(fèi)米實(shí)驗室現(xiàn)為美國僅有的一個單一研究目標(biāo)實(shí)驗室。
16.國家可再生能源實(shí)驗室
國家可再生能源實(shí)驗室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）成立于1977年，位于美國科羅拉多州戈爾登，是專門從事可再生能源和能源效率的研究和開發(fā)的機(jī)構(gòu)。NREL是政府所有的、由承包商經(jīng)營設(shè)施，并由美國能源部提供資金支持。在這樣的安排下，個人實(shí)體代表聯(lián)邦政府經(jīng)營整個實(shí)驗室。NREL也會收到國會的資金，以用于研究和進(jìn)一步開發(fā)的項目。
NREL還國家光伏中心之下開展太陽能光電 (PV)的研究。因此NREL在光伏發(fā)電領(lǐng)域具有不小的研究實(shí)力，包括研究、開發(fā)、測試和部署。NREL的研究基地內(nèi)有多個設(shè)施專門用于光伏研究。NREL的研究領(lǐng)域包括研究和發(fā)展可再生發(fā)電、能源生產(chǎn)、系統(tǒng)集成化，以及能源的持續(xù)運(yùn)輸。
17.托馬斯·杰斐遜國家加速器裝置
托馬斯·杰斐遜國家加速器裝置（Thomas Jefferson National Accelerator Facility，TJNAF） 成立于1984年，位于弗吉尼亞州的紐波特紐斯，常被稱作“杰斐遜實(shí)驗室”或者“JLab”。自2006年6月1日起，杰斐遜實(shí)驗室由東南部大學(xué)研究協(xié)會和 PAE 應(yīng)用技術(shù)（PAE Applied Technologies）共同創(chuàng)建的杰斐遜科學(xué)協(xié)會有限公司（Jefferson Science Associates, LLC）運(yùn)營。杰斐遜實(shí)驗室在1996年之前曾被稱作“連續(xù)電子束加速器設(shè)施（Continuous Electron Beam Accelerator Facility，CEBAF）”；這個名稱現(xiàn)被用于稱呼杰斐遜實(shí)驗室中的主加速器。
杰斐遜實(shí)驗室現(xiàn)擁有多達(dá)675人的雇員，超過2000名來自于世界各地的科學(xué)家使用此設(shè)施進(jìn)行過科學(xué)實(shí)驗。實(shí)驗室的使命是：“為發(fā)現(xiàn)核材料的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)提供前沿的科學(xué)設(shè)施、科研機(jī)會以及領(lǐng)導(dǎo)力；協(xié)助工業(yè)界進(jìn)行高新技術(shù)的應(yīng)用；以及通過教育和科普的方式為國家服務(wù)。
