安德鲁·巴鲁斯博士

纳米材料研究的世界

巴鲁斯研究的是纳米材料, 包括从塑料到细胞的有机材料, 无机材料，如光电池(想想太阳能电池板). 纳米材料的应用包括磁性, 电子产品, 计算机硬件, 水过滤, 牙科材料等等.

他目前的研究项目之一涉及聚苯乙烯和聚乳酸, 两种机械上相似的有机聚合物. 前者是一种传统的消费塑料, 但后者是由玉米淀粉制成的生物可再生替代品. 巴鲁斯将这些聚合物描述为“意大利面条线——纳米级的弯曲小链——它们彼此讨厌。. 如果我们把它们混合在一起，它们就会像油和水一样试图分离. 但如果我们通过化学作用，迫使每一种类型的单链在纳米尺度上粘在一起, 这样它们就无法脱离彼此, 我们可以操纵分离过程，自然地创造出特定的纳米尺度图案.”

他目前的目标是对聚合物进行排序，这样聚乳酸就能在聚苯乙烯中形成圆柱体，这些圆柱体可以直立并聚集在一起, 像六边形一样. 然后, 他基本上可以将聚丙交酯聚合物堆肥, 在聚苯乙烯中留下坚硬的孔，在这些圆柱形团块的位置形成纳米结构形状, 用他的话来说, “松饼锡.“现在他可以不用松饼粉填满松饼罐了，而是, 在这种情况下, 用磁性材料, 制造非常小的磁柱，否则会耗费大量时间.

但是为什么要把它们放在首位呢? “当你变成纳米的时候，世界变得很奇怪. 大多数材料, 我们习惯的体积性质在纳米状态下消失，取而代之的是表面性质,巴鲁斯说. 换句话说, 宏观层面和微观层面总是相互作用的, 但宏观层面上发生的事情，由于其庞大的规模，压倒了其他的相互作用. 然而, 当材料变小的时候——比如说, 在10到40纳米的任何维度上，微观层面的相互作用变得更加重要. 这个概念是梳理和开发新磁性质的关键.

“如果我想知道一个磁铁是如何与另一个磁铁‘对话’的, 我可以通过允许表面(微观)属性变得比大块(宏观)属性更重要来调整对话,巴鲁斯说.

研究纳米材料的性质, 你需要很多小磁铁, 通过“松饼锡”纳米结构的帮助. 研究这些磁性的一个目标是得出可能在制造业中有用的发现, 说, 计算机硬盘驱动器.

火箭科学?

这种纳米技术的其他应用包括水过滤. 如果降解聚乳酸在纳米结构中留下的开口足够小, 水可以通过，但污染物不能, 包括病毒.

图像

美国宇航局可以利用这种技术在长期太空飞行中过滤废水, 他们正在资助巴鲁斯实验室的一名学生测试这个想法. 加纳·尼尔森(如图), 他来自双子城附近的物理和能源技术专业, 在过去的两年里获得了NASA的研究奖学金.

纳尔逊早在他的校园之旅中就表现出对物理研究的兴趣, 和, 带着他清晰的激情, 他几乎立刻就得到了一个职位. “本科研究 给了我作为一个学生的信心，让我明白我是一个真正的科学家, 我可以在战场上做出改变,尼尔森说. 因为皇冠体育博彩的研究生和项目比大型研究机构要少, 像尼尔森这样的学生可以更早地参与进来.

他当然是在充分利用这个机会. 纳尔逊与他的同行和巴鲁斯一起，在一篇即将发表的论文中以第一作者的身份获得了一席之地. 纳尔逊和他的同事们专门为他们的实验设计了一个反应室，这样他们就可以更快、更可靠地得出结果. 数据证明他们的仪器不仅独一无二, 但它在指导纳米结构形成的关键变量上提供了很好的控制.

打造未来能源领袖

鼓励学生扮演领导角色似乎是巴鲁斯的标准运作模式. “他非常重视他的本科生研究人员，”尼尔森说. 几年来, 巴鲁斯曾与奥马哈公共电力区(OPPD)合作，在能源领域培养未来的优秀领导者. OPPD为学生提供资金, 由巴鲁斯指导, 建设基础设施项目, 进行研究并参加实习，这样他们就可以亲身体验能源技术职业.

帮助学生发现和实现他们的潜力的机会是巴鲁斯的动力. “当我来到皇冠体育博彩参观，看到物理系的本科生研究——学生们不仅仅是在清洗烧杯——我被震撼了,巴鲁斯说. “这份工作让他们觉得自己为读研做好了准备，并帮助他们知道自己的人生目标.”

巴鲁斯的学生一致认为，当他决定加入这项使命时，他找到了一个很合适的人选. 尼尔森说:“他会放下手头的事情，帮助我们找到方向。. 然后带着微笑, 他回忆起他和其他学生与巴鲁斯一起的一次旅行, 参加在巴尔的摩举行的美国物理学会会议. “在旅途中，我们只是在聊天，我问他. 巴鲁斯:“难道你不想得诺贝尔奖吗??他回答说:“没有，但如果我的学生中了一个奖，那对我来说意义重大。. 这是 你怎么知道你已经成功了.’”

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有关巴鲁斯工作的详细信息，请参阅他的全文 专家简介.

文章图片由Gunnar Nelson提供.