Toegang hebben tot basisapparatuur zoals reageerbuizen en centrifuges om eenvoudige wetenschappelijke experimenten uit te voeren is een gegeven in de meeste Amerikaanse universiteiten. Niet zo in Afrika, waar studenten een tekort hebben aan apparatuur die nodig is om zelfs elementaire laboratoriumexperimenten uit te voeren.

Betsy Melenbrink, afgestudeerd scheikundestudent bij USC Dornsife, maakt deel uit van een internationaal team van afgestudeerde materiaalwetenschappenstudenten die de leegte willen helpen vullen door een goedkoop elektrochemisch apparaat te bouwen voor gebruik in dat deel van de wereld.

De groep heeft een apparaat ontworpen en gebouwd dat bekend staat als een potentiostaat, de hardware die in de meeste elektrochemische experimenten wordt gebruikt. Heldergroen en klein genoeg om in een hand te passen, die lijkt op een videogamecontroller, het wordt nu vroeg getest aan Afrikaanse universiteiten in Malawi, Tanzania en Kenia. Later dit jaar staat een bredere uitrol gepland.

Beschouwd als een ruggengraat van de moderne elektrochemie, potentiostaten leveren belangrijke informatie op voor het testen van voedsel- en medicijnkwaliteit, milieu Controle, en snelle DNA-detectie, maar ook in de klas.

Het lespakket past in een kleine kartonnen doos en kan gemakkelijk worden verzonden. Het omvat de potentiostaat, aangedreven door een open-source elektronicaplatform, plus een laboratoriumhandleiding en benodigdheden voor een semester aan experimenten - verzameld voor minder dan $ 100 per stuk. Het idee is om praktische instructies te geven over hoe energietechnologieën, van batterijen tot zonnecellen, functioneren en versterken van fundamentele elektrochemische concepten.

Hoewel het de precisie en nauwkeurigheid van een standaard onderzoekspotentiostaat niet kan evenaren, wat duizenden dollars kost, het voldoet aan de meeste niet-gegradueerde behoeften, aldus Melenbrink.

Twee intense weken

in 2016, Melenbrink woonde een intensief zomerprogramma van twee weken bij dat werd aangeboden door de Joint Undertaking voor een African Materials Institute. JUAMI is een instituut voor geavanceerde materiaalstudies, opgericht in 2012 en ondersteund door de National Science Foundation. Het sponsort internationale scholen en workshops voor jonge onderzoekers die worden gegeven door vooraanstaande materiaalwetenschappers en ingenieurs, inclusief Sri Narayan, hoogleraar scheikunde aan USC Dornsife en mededirecteur van het USC Loker Hydrocarbon Institute.

De kans raakte een snaar bij Melenbrinks sterke interesse in internationaal onderwijs en duurzaamheid.

"JUAMI is erop gericht om Amerikaanse en Afrikaanse studenten op één lijn te krijgen over onderzoek naar duurzame energie en om samenwerkingen aan te gaan, " zei ze. "Ik dacht dat het iets voor mij was en een potentiële carrièrerichting."

Studenten vormden teams en creëerden projecten op basis van wat ze tijdens de workshop hadden geleerd. Melenbrink, nu een vijfdejaars Ph.D. student werkt aan innovatie op het gebied van zonne-energie als onderdeel van de groep van Associate Professor of Chemistry Barry Thompson, lid geworden van een internationaal team dat een van de twee $ 7 won, 500 onderscheidingen van de U.S. Materials Research Society om materiaalkosten te dekken.

Voor het afgelopen jaar, het team heeft via Skype en e-mail samengewerkt om de groene doos tot leven te brengen. De groep bestaat uit studenten van vijf Amerikaanse universiteiten, Oeganda, Kenia, Tanzania, en een professor in Malawi. Nutsvoorzieningen, klaslokalen worden getest op drie Afrikaanse partneruniversiteiten. Feedback zal de uitbreiding van het project naar zeven extra universiteiten in de herfst leiden.

Kennis ontvangen en gegeven

Afgelopen december, Melenbrink reisde opnieuw naar Afrika om de voortgang te rapporteren op een Materials Research Society-conferentie in Botswana.

"Het is heel interessant om het Afrikaanse perspectief te horen vanuit Afrikaanse stemmen, " zei ze. "Zo vaak hebben we onze westerse lens waarmee we wereldproblemen doorzien. Het was leuk om te horen hoe Afrikanen met elkaar in gesprek gingen over problemen die ze tegenkomen en mogelijke oplossingen onderzoeken."

Naast studenten, Het succes van JUAMI hangt af van vrijwillige professoren die experimenten ontwerpen en lezingen geven aan de instituten. Narayan, internationaal bekend om zijn batterijonderzoek, presenteerde een hands-on tutorial over het onderwerp brandstofcellen en redoxflow-batterijen.

Na de lezing, deelnemers voerden experimenten uit met vier brandstofcelkits die Narayan naar Tanzania had gebracht.

"Het was de eerste keer dat sommigen van hen zelfs maar van brandstofcellen hoorden, laat staan ​​het zien van de binnenkant van een brandstofcel, " zei Narayan. "Onze kennis delen is altijd een inspirerende ervaring. De studenten waren in ieder geval erg ontvankelijk. Ze vonden de experimenten erg leuk."

Carrièrepaden verlichten

JUAMI's cyclus van het delen van kennis en het bevorderen van toekomstige samenwerking is afhankelijk van de goede wil en steun van docenten en studenten uit vele landen. Narayan zegt dat hij ernaar uitkijkt om deel te nemen aan de volgende materialenworkshop van JUAMI die in december voor Oeganda gepland staat.

En jonge materiaalwetenschappers als Melenbrink zien toekomstige loopbaantrajecten in een nieuw licht.

"Na deelname aan JUAMI en dit potentiostaatproject, Ik ben geïnteresseerd in internationale onderzoeksontwikkeling, idealiter in energietechnologie."

In afwachting van het afronden van haar Ph.D. later dit jaar, ze onderzoekt de mogelijkheden bij een niet-gouvernementele organisatie of een internationale ontwikkelingsorganisatie.

"Ik geniet van zowel reizen en leren over andere culturen als van wetenschappelijk onderzoek. Ik heb goede hoop dat ik die twee zal kunnen samenvoegen."