橡树岭国家的查德教区nal实验室使用电子显微镜来表征用于能源和国家的核材料的微观结构Nal安全应用程序。信贷:氧化铝nda Hines/ORNL，美国能源部
早在他大学生涯的早期，Chad Parish就意识到他的好奇心和兴趣吸引了他今天在能源部橡树岭国家实验室的低活化材料开发和分析实验室（LAMDA）从事的工作。利用显微镜和微观结构表征，他揭示了开发更安全、更经济的核反应堆所必需的材料的复杂原子结构。他的才能和专业知识使他成为许多与极端环境和国家安全材料有关的合作的中心。
“当实验室各个分支的很多人遇到特别困难的问题时，他们会来找我，我只会做一次，帮助他们。这是我大约十年来的生计，它也带来了许多长期合作，”ORNL高级研发人员帕里什说。
帕里什从小就热爱物理科学。“我的兴趣每周都在变化，”他说。“他们会从化学到物理再到古生物学，但我总是专注于某种科学。我很不擅长运动。”
在哥哥姐姐和堂兄弟姐妹的陪伴下，他经常观察他们的行为，学习他们的书籍和兴趣，比如计算机编程。帕里什说：“我年轻时对计算机的兴趣并没有变成我的职业，但它绝对成为了我作为一名物理科学家的优势。”
因为他在高中修过化学先修课程，化学工程似乎很适合他的专业，因为他即将开始在北卡罗来纳州立大学攻读学士学位。但在学校允许新生选择专业之前，学校要求他们参观不同的工程项目。帕里什参观的是材料科学与工程。
“他们正在做一些事情，比如打碎大块金属，然后把材料放在电子显微镜下。变焦旋钮咔哒、咔哒、咔哒地转动着，微小的细节映入眼帘。我想，‘就是这样了。这是我的东西，’”他说。
他那天观察到的整个过程的非正式材料科学术语是“加热和加热”或“烹饪和观察”冶金学。实验者使金属变红，使其变形，然后在加热和冷却后记录材料的性能分布。帕里什在匹兹堡大学（University of Pittsburgh）攻读硕士学位期间，发现自己也在运用这些技能。在美国钢铁公司资助的研究中，他探索了优化汽车工业用钢的可镀锌性的方法。
帕里什说：“如果你车里的钢没有镀锌，那么在第一场暴风雪过后，它就会因为盐的作用而生锈。”“无论钢材的性能有多好，如果不能实现完美的锌镀锌涂层来防止腐蚀，汽车工业也不会采用它。我们对不同的合金元素进行了反复试验，以在良好的机械性能和可镀锌性之间取得平衡。从这些实验中，我学到了很多关于电子显微镜的知识，当时我没有意识到这将成为我的专业。”
建立职业发展轨迹
帕里什在北卡罗莱纳州立大学攻读博士学位时，将重点放在光电器件上，比如用于现代照明的发光二极管，这与汽车用钢有很大的不同。
“我们需要探测器进入扫描电子显微镜内部来检查材料，所以我花了三年半的时间在大学的地下室实验室里，研究电子显微镜。这段经历对我的职业发展轨迹起到了重要作用。”
他的下一个发展阶段开始于桑迪亚国家实验室，该实验室从事国家安全研究，包括核威慑、核不扩散和先进的国防技术等领域的研究，该实验室聘请他作为博士后学者对数据进行研究。
帕里什说：“在桑迪亚大学的两年半时间里，我能够将小时候学到的许多编程技能应用到现代电子显微镜的数据集上。”“就这样，我生命中两个起源截然不同的东西融合在一起，不仅帮助我进行桑迪亚的研究，还为我当时满足ORNL的一些需求做好了准备。”
帕里什于2009年加入ORNL，成为阿尔文·温伯格研究员（Alvin M. Weinberg Fellow）。温伯格研究员是一项面向具有杰出研究潜力的早期职业科学家和工程师的项目。温伯格研究员在能源、环境科学或先进技术方面开展独立项目，同时与经验丰富的研究人员合作，并利用ORNL的资源来提高他们的技能和职业生涯。
“在ORNL的头几年，我研究的是核材料。我还考察了焊接和太阳能电池等各种主题，”帕里什说。巧合的是，当我被聘用时，有几个人退休了，所以我发现自己需要在我的研究技能中增加一些技术，主要包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜。因此，我学会了如何将新技能与现有技能结合起来，并结合不同的实验来回答问题。”
影响聚变和裂变材料的研究
2015年，帕里什获得了美国能源部科学办公室早期职业研究计划核聚变能源科学奖。该奖项为他解决核聚变动力材料方面的挑战提供了资金。2018年，他被选为Fusion Power Associates颁发的David J. Rose卓越融合工程奖。
帕里什说：“如果一个太空再入飞行器和一个核反应堆生了一个孩子，那将是一个聚变反应堆。”“这是人类所能想象到的最丑陋的服务环境。所有可怕的东西都在里面——等离子体、中子、热流、磁场和腐蚀性冷却剂。”
ORNL拥有美国最大的聚变材料项目。帕里什长期以来一直在帮助和参与这个项目，因为很多材料科学，特别是核材料，都是在纳米尺度上进行的。
“假设有人发明了一种新钢材，并认为它将非常适合作为聚变反应堆包层模块的结构材料。然后在反应堆里煮了一年，结果变得很糟糕，”帕里什说。“我可以通过观察微观结构和纳米结构来确定发生了什么。我可能会发现，钢的配方中含有过多的碳，在晶界上生长了碳化铬，这变得脆弱，导致材料失效。”
帕里什还将他的专业知识用于核裂变能源项目。他解释说，自2011年日本福岛核反应堆熔毁以来，美国核能项目的大部分重点一直放在开发耐事故材料上。
帕里什说：“很多研究都是为了模拟核燃料，以发现在像福岛这样的冷却剂丢失事故中会发生什么。”“除非知道初始微观结构，否则无法模拟材料的演变。这就是我要给他们的信息，我们正在进行具有广泛意义的令人兴奋的研究。”
挖掘优势互补
帕里什和他的ORNL研究团队与田纳西大学的许多教授及其相关团队合作。其中几位教授是ORNL的联合教授。ORNL的核聚变项目还与纽约石溪大学（Stony Brook University）和加州大学圣地亚哥分校（University of California, San Diego）有着密切的联系。
帕里什说：“石溪做合金设计和材料加工，补充了我们的电子显微镜和辐射材料科学专业知识。”“在圣地亚哥，他们是等离子体材料相互作用的专家，我的微观结构分析解释了他们等离子体设备中的现象。合作的对象应该是那些能补充你专业知识的人。”
解决问题的现成资源
每天，当人们被难住的时候，他们都会出现在帕里什的门口——他们做的实验或者他们问的人都没有确定某种特定的材料是什么。
“因为我用不同的工具箱来解决许多问题，所以我能找到解决方案。例如，我可能会在材料界面上发现一个关键的化学相互作用，然后这个人意识到这个观察是有意义的，”帕里什说。“我能带来的是，我在几件不同的事情上都相当擅长，这让我很好地定位为一个横切问题的解决者。”
UT-Battelle为美国能源部科学办公室管理ORNL，该办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者。科学办公室正在努力解决我们这个时代的一些最紧迫的挑战。欲了解更多信息，请访问energy.gov/science。——斯科特·吉布森
