Avere accesso a attrezzature di base come provette e centrifughe per eseguire semplici esperimenti scientifici è un dato di fatto nella maggior parte delle università americane. Non così in Africa, dove gli studenti affrontano una carenza di attrezzature necessarie per intraprendere anche esperimenti di laboratorio di base.

La studentessa laureata in chimica della USC Dornsife Betsy Melenbrink è membro di un team internazionale di studenti laureati in scienze dei materiali che mira a contribuire a colmare il vuoto costruendo un dispositivo elettrochimico a basso costo da utilizzare in quella parte del mondo.

Il gruppo ha progettato e realizzato un dispositivo noto come potenziostato, l'hardware utilizzato nella maggior parte degli esperimenti di elettrochimica. Verde brillante e abbastanza piccolo da stare in una mano, simile a un controller per videogiochi, è ora in fase di test nelle università africane del Malawi, Tanzania e Kenia. Un lancio più ampio è previsto entro la fine dell'anno.

Considerato una spina dorsale della moderna elettrochimica, i potenziostati forniscono informazioni importanti per i test sulla qualità di alimenti e farmaci, monitoraggio ambientale, e rilevamento rapido del DNA, così come in classe.

Il kit didattico si inserisce in una piccola scatola di cartone e può essere facilmente spedito. Include il potenziostato, alimentato da una piattaforma elettronica open source, più un manuale di laboratorio e forniture per un semestre di esperimenti, assemblati per meno di $ 100 ciascuno. L'idea è di fornire istruzioni pratiche su come le tecnologie energetiche, dalle batterie alle celle solari, funzionare e rafforzare i concetti fondamentali dell'elettrochimica.

Sebbene non possa eguagliare la precisione e l'accuratezza di un potenziostato di ricerca standard, che costa migliaia di dollari, soddisfa la maggior parte delle esigenze degli studenti universitari, disse Melenbrink.

Due settimane intense

Nel 2016, Melenbrink ha partecipato a un programma estivo intensivo di energia sostenibile di due settimane offerto dalla Joint Undertaking for an African Materials Institute. JUAMI è un istituto di studi sui materiali avanzati fondato nel 2012 e sostenuto dalla National Science Foundation. Sponsorizza scuole e workshop internazionali per giovani ricercatori tenuti da eminenti scienziati e ingegneri dei materiali, compreso Sri Narayan, professore di chimica all'USC Dornsife e co-direttore dell'USC Loker Hydrocarbon Institute.

L'opportunità ha toccato le corde del forte interesse di Melenbrink per l'istruzione internazionale e la sostenibilità.

"JUAMI è orientato a mettere gli studenti americani e africani sulla stessa pagina sulla ricerca sull'energia sostenibile e a stabilire collaborazioni, " ha detto. "Ho pensato che fosse giusto per me e una potenziale direzione di carriera".

Gli studenti hanno formato squadre e creato progetti basati su ciò che avevano appreso durante il workshop. Melenbrink, ora un quinto anno di dottorato di ricerca. studente che lavora sull'innovazione dell'energia solare come parte del gruppo del Professore Associato di Chimica Barry Thompson, si è unito a una squadra internazionale che ha vinto uno dei due $7, 500 premi dalla U.S. Materials Research Society per coprire i costi dei materiali.

Per l'anno passato, il team ha collaborato tramite Skype ed e-mail per dare vita alla sua scatola verde. Il gruppo comprende studenti di cinque università statunitensi, Uganda, Kenia, Tanzania, e un professore con sede in Malawi. Ora, i set di aule sono in fase di sperimentazione presso tre università africane partner. Il feedback guiderà l'espansione del progetto in altre sette università entro l'autunno.

Conoscenza ricevuta e data

Lo scorso dicembre, Melenbrink si è recato di nuovo in Africa per riferire i progressi in una conferenza della Materials Research Society tenutasi in Botswana.

"È molto interessante ascoltare la prospettiva africana dalle voci africane, " ha detto. "Così spesso abbiamo il nostro obiettivo occidentale che vediamo attraverso i problemi del mondo. È stato bello sentire gli africani impegnarsi tra loro sui problemi che stanno incontrando ed esplorare possibili soluzioni".

Oltre agli studenti, Il successo di JUAMI dipende dai professori volontari che progettano esperimenti e tengono conferenze negli istituti. Narayan, rinomato a livello internazionale per la sua ricerca sulle batterie, ha presentato un tutorial pratico sul tema delle celle a combustibile e delle batterie a flusso redox.

Dopo la lezione, i partecipanti hanno eseguito esperimenti con quattro kit di celle a combustibile che Narayan aveva portato in Tanzania.

"Era la prima volta che alcuni di loro avevano sentito parlare di celle a combustibile, lascia stare l'interno di una cella a combustibile, " Narayan ha detto. "Condividere la nostra conoscenza è sempre un'esperienza stimolante. Gli studenti sono stati decisamente molto ricettivi. Gli esperimenti sono piaciuti molto".

Percorsi di carriera illuminanti

Il ciclo di condivisione delle conoscenze di JUAMI e la promozione della futura collaborazione dipende dalla buona volontà e dal sostegno di docenti e studenti di molti paesi. Narayan dice che non vede l'ora di partecipare al prossimo workshop sui materiali di JUAMI previsto per l'Uganda a dicembre.

E i giovani scienziati dei materiali come Melenbrink vedono i futuri percorsi di carriera sotto una nuova luce.

"Dopo aver partecipato a JUAMI e a questo progetto potenziostato, Sono interessato allo sviluppo della ricerca internazionale, idealmente nella tecnologia energetica."

In attesa di completare il suo dottorato di ricerca. entro quest'anno, sta esplorando opportunità con un'organizzazione non governativa o un'agenzia di sviluppo internazionale.

"Mi piace viaggiare e conoscere altre culture così come la ricerca scientifica. Spero di riuscire a fondere le due cose".