Sandia National Labs FY20 LDRD Annual Report

FY20 ANNUAL REPORT

Energy-efficient implementation of partial differential equations by stochastic and deterministic neuromorphic algorithms ����������� 46 Integrating state-of-the-art machine learning technologies with multiscale modeling frameworks ����������������������������������������������������������� 47 Efficient tomography of many qubit quantum processors is a state-of-the-art advance ��������������������������������������������������������������������������������� 48 Learning hidden structure in multifidelity information sources for efficient uncertainty quantification ����������������������������������������������������� 48 Solving specific mixed-integer partial differential equation constrained optimization problems ����������������������������������������������������������������� 48 Unmanned aerial systems neutralization using disintegrating bullets ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 50 Automated threat modeling for cyber security analytics and emulation �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 51 Investigating the Arctic tipping points triggering global change ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 51 Characterization and sampling of ultralow permeability geomaterials using electrokinetics ������������������������������������������������������������������������ 52 A new paradigm for failure prediction using 4D materials science and deep learning �������������������������������������������������������������������������������������� 53 Multiscale approach to fast ModSim for laser processing of metals benefit future nuclear deterrence environments ��������������������������� 54 Quantum-enabled bioimaging using a multipartite-entangled light source ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 54 High-throughput discovery of tools for brain protection �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 55 Ultra-efficient sensing system through holistic design ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 55 Optical spectroscopy of plutonium project provides critical data for remote-sensing proliferation detection and nuclear detonation applications �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 56 Integrated challenge defends the grid against high-altitude EMPs ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 56 Developing the world’s first low-SWaP inertial sensor based on atom-interferometer technology �������������������������������������������������������������� 57 Bringing Euclid’s imagined concept to life: Interpenetrating lattice metamaterials �������������������������������������������������������������������������������������������� 57 An interfacial synaptic transistor for fast neuromorphic computing ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 58 The relationship between electrochemistry and mechanics in batteries �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 58 Mitigation of point defects in wide-bandgap semiconductors �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 59 Compact solid-state high-voltage switch ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 59 Enhanced positional awareness and jammer resistance for radar fuzing �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 60 Optical property sculpting with phonon laminates improve national security capabilities ����������������������������������������������������������������������������� 60 Radiation-hard nonvolatile memory and logic based on magnetic tunnel junctions ��������������������������������������������������������������������������������������� 61 GaN vacuum nanoelectronics: A new platform for radiation-hard devices and beyond ����������������������������������������������������������������������������������� 61 Single photon detection with on-chip, number-resolving capability ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 62 Multimodal deep learning models improve automatic identification of security flaws in software �������������������������������������������������������������� 63 Capability development for prediction and optimization of engineered anisotropic thermal barriers �������������������������������������������������������� 63 Next-gen high-power electronic systems to be enabled by first AlGaN-based vertical power-switching transistors ������������������������������ 63 Distributed computational algorithms focusing on modeling and demonstration of transformer cyber resilience �������������������������������� 64 Response of GaN-based semiconductor devices to ion and neutron irradiation ������������������������������������������������������������������������������������������������ 64 Next-gen pulsed power machines benefit from research on diagnosing field strengths and plasma conditions in magnetically insulated transmission lines using active dopant spectroscopy ������������������������������������������������������������������������������������������������ 65 Developing inductively driven diagnostic X-ray sources to enable transformative radiography and diffraction capabilities on Z machine �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 65 Development of a deuterium-ice extruder for advanced fuel configurations in inertial confinement fusion experiments at the Z Facility ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 66 Project Highlights - Workforce Development �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 67 International Awards �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 67 Sandia wins six 2020 R&D 100 Awards, three with LDRD roots ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 67 National/Federal Awards �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71 2020 DOE Secretary of Energy Achievement Awards ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71 2020 Federal Laboratory Consortium Impact award rooted in LDRD ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 72

3

LABORATORY DIRECTED RESEARCH & DEVELOPMENT

Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online