Wykorzystanie mocy polimerów

9 rano W słoneczny wtorkowy poranek w sierpniu, profesor inżynierii chemicznej Paula Hammond '84, dr '93, wita doktorantkę Rebeccę Ladewski w swoim nieskazitelnym gabinecie w budynku 66. Po krótkiej rozmowie zabierają się do pracy. - dostrojenie nadchodzącej prezentacji komitetu prac dyplomowych Ladewski na temat jej pracy badającej techniki montażu polimerów do wykorzystania w ogniwach słonecznych i bateriach.

Telefon dzwoni, ale Hammond go ignoruje. Chociaż ma zaplanowane sześć kolejnych spotkań i właśnie odebrała telefon z francuskim naukowcem, który chce dołączyć do jej laboratorium, jest całkowicie skoncentrowana na omawianym temacie. Nigdy się nie rozprasza, mówi Ladewski. Kiedy jesteś z Paulą, masz jej całkowitą i niepodzielną uwagę.

Wiele osób domaga się tej uwagi. Hammond kieruje grupą badawczą liczącą ponad 30 członków i pomaga kierować Wydziałem Inżynierii Chemicznej jako jej dyrektor wykonawczy. W typowy dzień — nawet latem — jej kalendarz to solidna niebieska kolumna spotkań ze studentami, potencjalnymi współpracownikami i innymi administratorami. Jednak przez większość dni wciąż udaje jej się poświęcić czas na swoją naukową pasję: projektowanie polimerów, które pomagają leczyć raka lub tworzyć lepsze ogniwa paliwowe i baterie.

Polimery — długie łańcuchy powtarzających się jednostek strukturalnych — obejmują materiały naturalne, takie jak guma i celuloza, a także niezliczone materiały syntetyczne, takie jak nylon i tworzywa sztuczne. Wiele polimerów ma szkielet węglowy, do którego można przyczepić inne cząsteczki, co pozwala projektantowi kontrolować zachowanie materiału. Hammond wykorzystuje tę wszechstronność, aby sprostać dwóm najpilniejszym wyzwaniom na świecie. Po jednej stronie laboratorium tworzy filmy i nanocząsteczki, które celują w komórki nowotworowe i dostarczają leki. Z drugiej strony projektuje polimery, które mogą pomóc w wykorzystaniu i magazynowaniu czystej energii.

11:00 rano.

Hammond i inny doktorant spotykają się z wizytującym naukowcem z King Fahd University of Petroleum and Minerals w Arabii Saudyjskiej, aby omówić trwający projekt opracowania polimerów, które mogą służyć jako bardziej wydajne membrany do odsalania. Jej różnorodne zainteresowania badawcze sprawiają, że jest bardzo poszukiwana jako współpracowniczka; Następnego dnia spotka się z naukowcami z Dana-Farber Cancer Institute, Novartis i Merrimack Pharmaceuticals, aby porozmawiać o rozwoju swoich polimerów dostarczających leki jako leków przeciwnowotworowych.

Zainteresowanie Hammonda nauką ma głębokie korzenie. Dorastając w Detroit, marzyła o pisaniu literatury dziecięcej i brała udział w konkursach literackich. Ale pragnęła też zrozumieć, jak to wszystko działa. Uwielbiała swoje zajęcia z nauk ścisłych i odkryła, że ​​w jej katolickim liceum dla dziewcząt łatwo było zostać maniakiem nauki.

Jeśli jesteś w grupie chłopców i dziewcząt i masz 15 lub 16 lat, a nauczyciel zadaje pytanie, łatwo jest zmusić chłopaków do udzielenia odpowiedzi, zwłaszcza na [zajęciach takich jak] fizyka AP, mówi. Pomocne było posiadanie tej wolności, aby poczuć, że można zanurzyć się w tych rzeczach i zadawać pytania, a nie było nikogo, kto mógłby wyglądać zniechęcająco.

Ojciec Hammonda, doktor biochemii, który prowadził laboratoria medyczne w mieście Detroit, oraz jej matka, która założyła szkołę pielęgniarską w Wayne County Community College, zachęcili ją do zainteresowania się, zwerbując przyjaciół naukowców, by doradzali Pauli, jak osiągnąć jej cele. Szukając uczelni, doszła do wniosku, że MIT to miejsce, do którego należy się udać. Moim zdaniem był to szczyt technologii, mówi.

Od samego początku Hammond skupiła się na inżynierii chemicznej, dziedzinie, którą zasugerował jej nauczyciel chemii w liceum. Nie brałam nawet pod uwagę innych koncentracji, mówi. Podczas studiów licencjackich u profesora Edwarda Merrilla, ScD’47, zafascynowała się chemią polimerów. Tu jest moc, mówi. Możesz zaprojektować te materiały, a potem zrobią te fajne rzeczy.

Po ukończeniu studiów Hammond spędziła dwa lata na Florydzie jako inżynier procesu w Motoroli, gdzie była jedyną czarnoskórą kobietą-inżynierem zatrudniającą tysiące pracowników. Następnie dołączyła do zespołu badawczego polimerów w Georgia Tech, zdobywając tytuł magistra inżynierii chemicznej. Przekonana, że ​​należy do środowiska akademickiego, rozpoczęła nowy interdyscyplinarny program studiów doktoranckich z technologii nauk o polimerach na MIT.

Powrót do MIT był po prostu niesamowity, wspomina Hammond. Czasami, gdy wyjeżdżasz z jakiegoś miejsca, a potem wracasz, jesteś trochę rozczarowany – to nie jest to, o czym myślałeś. Kiedy wróciłem do MIT, było to dokładnie to, czego brakowało mi przez ostatnie cztery lata.

Michael Rubner, który został doradcą doktora Hammonda, zauważył, że miała rzadko spotykane wśród jej rówieśników poczucie celu. Wszyscy absolwenci MIT są genialni, ale to, co wyróżnia Paulę, to jej… zapał, motywacja i chęć odniesienia sukcesu, mówi Rubner, profesor inżynierii materiałowej. Paula wiedziała, kim będzie i co musi zrobić, aby się tam dostać.

W swojej pracy doktorskiej Hammond zaprojektowała poliuretany i poliestry, które zmieniają kolor pod wpływem ogrzewania lub rozciągania. Przyjęła ofertę MIT dotyczącą stanowiska wydziałowego w czasie obrony swojej pracy magisterskiej i ostatecznie przejęła kurs syntezy polimerów Merrilla. Ale najpierw spędziła półtora roku jako badacz podoktorancki w laboratorium chemika George'a Whitesidesa na Harvardzie, pomagając udoskonalić nową technikę nadrukowywania na powierzchniach wzorów w skali mikronowej. Znana jako miękka litografia, jest obecnie szeroko stosowana do tworzenia urządzeń mikroprzepływowych.

Hammond ma niesamowitą zdolność do podejmowania projektów niezwiązanych z jej poprzednią pracą, mówi Whitesides. Zrobiła to, co moim zdaniem powinni robić dobrzy naukowcy, mówi, czyli przemieszczanie się z pola na pole, aby znaleźć rzeczy, do których możesz się przyczynić.

12:00

Członkowie laboratorium Hammonda spływają do sali konferencyjnej na piątym piętrze Instytutu Kocha na co dwa tygodnie zebranie grupowe. Dwóch absolwentów opowiada o swoich najnowszych wynikach, podczas gdy ich koledzy z laboratorium przeżuwają tajskie jedzenie i oferują sugestie. Hammond również przedstawia sugestie, często prosząc prezenterów o bardziej szczegółowe omówienie techniki, aby zbudować pewność siebie i doskonalić umiejętności prezentacji.

W tym tygodniu obie prezentacje skupiają się na badaniach nad ogniwami paliwowymi, chociaż laboratorium jest dość równomiernie podzielone między projekty energetyczne i biomedyczne. Te dwa obszary badawcze rozwinęły się z zainteresowania Hammonda konstrukcją polimerową. Od czasu uruchomienia swojego programu badawczego w 1995 roku została uznana za pionierkę techniki zwanej montażem warstwa po warstwie, w której warstwy o różnych właściwościach są nakładane przez naprzemienne wystawianie powierzchni na działanie dodatnio i ujemnie naładowanych cząstek. Opracowana przez nią metoda wykorzystuje zautomatyzowany natrysk do osadzania cienkich warstw polimerowych na dużych powierzchniach. Svaya Nanotechnologies, firma założona przez byłego studenta w 2009 roku, udzieliła licencji na technologię i rozwija ją między innymi w celu tworzenia powłok powierzchniowych do półprzewodników, wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości i energooszczędnych okien.

Zastosowania energetyczne jej pracy z polimerami obejmują baterie, ogniwa słoneczne i ogniwa paliwowe. W zeszłym roku Hammond i jej uczniowie, współpracując z naukowcami z Penn State, zaprojektowali nową folię polimerową, która radykalnie poprawia wydajność ogniw paliwowych z metanolem. Ponieważ metanol jest cieczą w temperaturze pokojowej, te ogniwa paliwowe mogą być znacznie bardziej przenośne niż ogniwa wodorowe, umożliwiając im zasilanie małych urządzeń, takich jak telefony komórkowe czy laptopy.

Hammond współpracuje również z Angelą Belcher, profesor inżynierii biologicznej oraz materiałoznawstwa i inżynierii, nad bateriami i ogniwami słonecznymi, które samoorganizują się za pomocą genetycznie zmodyfikowanych wirusów – badania, które przedstawili prezydentowi Obamie podczas jego wizyty w MIT w 2009 roku. (To był jedyny raz, kiedy widziałem zdenerwowaną Paulę, mówi Ladewski.)

Zainteresowanie Hammonda zastosowaniami medycznymi zakorzeniło się podczas urlopu naukowego w Caltech w 2002 roku, gdzie zaintrygował ją pomysł zaprojektowania polimerów do dostarczania leków. Od tego czasu opracowała nanocząsteczki polimerowe, które przybliżają miejsca guza i uwalniają swój ładunek, gdy dostaną się do kwaśnego środowiska guza, a także cienkie błony polimerowe, które można zaprojektować tak, aby przenosiły wiele leków w określone miejsce i kontrolują czas ich uwolnienie. Duża część pracy laboratorium w zakresie dostarczania leków jest wykonywana lub finansowana przez firmy farmaceutyczne, w tym Sanofi-Aventis, Johnson and Johnson, Pfizer i Ferrosan.

Hammond pilnuje wszystkich badań w swoim laboratorium, spotykając się indywidualnie z każdym członkiem laboratorium co kilka tygodni. Jeśli studentka nie osiąga dobrych wyników, skupia się na przekształceniu niepowodzenia w coś pozytywnego, mówi doktorant Dan Bonner. Zamiast postrzegać negatywny wynik jako przeszkodę, mówi: „Co nam to mówi? Jak możemy przeprojektować nasz system lub wykorzystać go w innym kontekście?” – mówi.

14:00

Hammond podsumowuje zebranie w laboratorium i wraca do Budynku 66 na szybką rozmowę telefoniczną z Darrellem Irvine, naukowcem zajmującym się materiałami z MIT i częstym współpracownikiem, po czym odbywa się spotkanie, aby omówić, w jaki sposób wydział mógłby wykorzystać część przestrzeni laboratoryjnej, która mogłaby stać się dostępna w kampusie. Klavs Jensen, kierownik Wydziału Inżynierii Chemicznej, mówi, że doskonale nadaje się do tak drażliwych problemów administracyjnych.

Myślę, że aby chcieć wykonywać tę pracę, trzeba mieć dużo miłości i szacunku dla Instytutu i działu, ponieważ jest to naprawdę przysługa, którą wykonuje się dla wszystkich innych, mówi Jensen. Musisz także mieć niezbędne umiejętności dyplomatyczne i siłę, by powiedzieć „Tak właśnie będzie”, ale miejmy nadzieję, że wszyscy poczują, że mieli coś do powiedzenia.

Pragnienie, by dać każdemu coś do powiedzenia, doprowadziło Hammonda do przewodniczenia inicjatywie MIT dotyczącej rasy i różnorodności wydziałów, która w 2010 r. opracowała badanie, z którego wynika, że ​​chociaż wysiłki MIT, aby zatrudniać i zatrzymywać członków wydziału z niedostatecznie reprezentowanych grup mniejszościowych, przyniosły pewne korzyści w ostatnich latach, wyniki są nierówne w całym Instytucie. W roku akademickim 2009-2010 niedoreprezentowane mniejszości – Murzyni, Latynosi i rdzenni Amerykanie – stanowili nieco ponad 6% wydziałów MIT, w porównaniu z 4,5% w latach 2000-2001.

Chociaż jej plan zajęć był już napięty, Hammond czuł, że jeśli nie stanie na czele komitetu, głosy członków wydziału mogą nie zostać wysłuchane. Komitet rozpoczął pracę wkrótce po tym, jak James Sherley, czarnoskóry członek wydziału, zorganizował strajk głodowy w proteście przeciwko odmówieniu mu mandatu – decyzja, którą, jak sądził, była spowodowana jego rasą. Hammond uważa, że ​​sprawa Sherley nie jest reprezentatywna dla większości doświadczeń wydziałów mniejszości na MIT. Jednak MIT nie jest rodzajem oazy, w której nie ma problemów z rasą, mówi. To znacznie bardziej złożony temat. Miałem wrażenie, że wiele złożoności wydziału, który przechodził swoją karierę akademicką na MIT, zostało całkowicie pominięte.

Chociaż MIT poczynił postępy w rekrutacji i utrzymaniu kadry z mniejszości, Hammond uważa, że ​​można zrobić więcej. Są miejsca, w których liczba ta może wzrosnąć przy odrobinie wspólnych przemyśleń i wysiłków, mówi. Widziałem szefów działów, którzy bardzo chętnie się temu przyjrzą i zobaczą, czy mogą opracować rozwiązania tego problemu. To właśnie robimy — rozwiązujemy problemy.

Prowadzi również mentoring dla studentów z mniejszości, zarówno formalnie, poprzez akademicki program doradztwa MIT, jak i nieformalnie, ze studentami, którzy jej szukają. To czasochłonne, ale czuję, że trzeba to zrobić, mówi Hammond, którego syn jest juniorem na Northeastern University. Przyzwyczajasz się do tego i wiesz, że jest to część zapewnienia, że ​​następne pokolenie pójdzie do przodu.

18:00

Kiedy wraca do domu z MIT, Hammond odpoczywa, gotując obiad i jedząc z mężem Carmonem Cunninghamem, strategiem marketingowym, który stał się właścicielem małej firmy. Następnie przygotowuje się do kilku godzin pracy, zajmując się rzeczami, które często są pomijane w ciągu dnia: czytaniem dzienników, odpowiadaniem na e-maile i podejmowaniem decyzji, na czym ma się skupić w nadchodzących tygodniach. Planując swoje dni, Hammond próbuje zaplanować wolne bloki czasu, aby rozwiązać kłopotliwe wyniki laboratoryjne, zaplanować nowe projekty i pisać artykuły naukowe. To mój sposób na zachowanie zdrowego rozsądku, mówi.

W danym dniu Paula jest proszona o zrobienie dowolnej liczby rzeczy, więc musi odmówić, mówi Robert Cohen, profesor inżynierii chemicznej, który uczył Hammonda jako doktorant, a teraz od czasu do czasu z nią współpracuje. Myśli o tym, gdzie może mieć największy wpływ — niekoniecznie dla własnego dobra, ale ogólnie. Paula wie, jak dokonywać wyborów, a następnie poświęca absolutnie cały swój czas i energię na rzeczy, nad którymi zdecyduje się pracować.

Po wybraniu pracy nad leczeniem raka, rozwijaniem czystszej energii i służeniem MIT, Hammond podsumowuje swoją strategię dopasowania tego wszystkiego: uczenie się tego, co jest ważne i skupianie się na tym oraz znajdowanie sposobów na ułatwienie jak największej ilości wszystkiego innego.

ukryć