Avoir accès à des équipements de base tels que des tubes à essai et des centrifugeuses pour effectuer des expériences scientifiques simples est une évidence dans la plupart des universités américaines. Ce n'est pas le cas en Afrique, où les étudiants sont confrontés à une pénurie d'équipement nécessaire pour entreprendre même des expériences de laboratoire de base.

Betsy Melenbrink, étudiante diplômée en chimie de l'USC Dornsife, est membre d'une équipe internationale d'étudiants diplômés en sciences des matériaux visant à combler le vide en construisant un appareil d'électrochimie à faible coût destiné à être utilisé dans cette partie du monde.

Le groupe a conçu et construit un appareil appelé potentiostat, le matériel utilisé dans la plupart des expériences d'électrochimie. Vert vif et assez petit pour tenir dans une main, ressemblant à une manette de jeu vidéo, il est maintenant en phase de test précoce dans les universités africaines du Malawi, Tanzanie et Kenya. Un déploiement plus large est prévu plus tard cette année.

Considéré comme l'épine dorsale de l'électrochimie moderne, les potentiostats fournissent des informations importantes pour les tests de qualité des aliments et des médicaments, surveillance de l'environnement, et détection rapide de l'ADN, ainsi qu'en classe.

Le kit pédagogique tient dans une petite boîte en carton et peut être facilement expédié. Il comprend le potentiostat, alimenté par une plate-forme électronique open source, plus un manuel de laboratoire et des fournitures pour un semestre d'expériences, assemblés pour moins de 100 $ chacun. L'idée est de fournir un enseignement pratique sur la façon dont les technologies énergétiques, des batteries aux cellules solaires, fonctionner et renforcer les concepts fondamentaux de l'électrochimie.

Bien qu'il ne puisse pas égaler la précision et l'exactitude d'un potentiostat de recherche standard, qui coûte des milliers de dollars, il répond à la plupart des besoins du premier cycle, dit Melenbrink.

Deux semaines intenses

En 2016, Melenbrink a participé à un programme d'été intensif de deux semaines sur l'énergie durable proposé par l'entreprise commune pour un institut africain des matériaux. JUAMI est un institut d'études avancées sur les matériaux fondé en 2012 et soutenu par la National Science Foundation. Il parraine des écoles internationales et des ateliers pour les jeunes chercheurs enseignés par des scientifiques et des ingénieurs des matériaux de premier plan, dont Sri Narayan, professeur de chimie à l'USC Dornsife et co-directeur de l'USC Loker Hydrocarbon Institute.

L'opportunité a touché une corde sensible avec le vif intérêt de Melenbrink pour l'éducation internationale et la durabilité.

« JUAMI vise à mettre les étudiants américains et africains sur la même longueur d'onde en matière de recherche sur l'énergie durable et à établir des collaborations, ", a-t-elle déclaré. "Je pensais que c'était dans ma ruelle et une orientation de carrière potentielle."

Les élèves ont formé des équipes et créé des projets basés sur ce qu'ils avaient appris lors de l'atelier. Melenbrink, maintenant un doctorat de cinquième année. étudiant travaillant sur l'innovation en énergie solaire dans le groupe du professeur agrégé de chimie Barry Thompson, a rejoint une équipe internationale qui a remporté l'un des deux 7 $, 500 bourses de la U.S. Materials Research Society pour couvrir les coûts des matériaux.

Depuis un an, l'équipe a collaboré via Skype et e-mail pour donner vie à sa boîte verte. Le groupe comprend des étudiants de cinq universités américaines, Ouganda, Kenya, Tanzanie, et un professeur basé au Malawi. Maintenant, des ensembles de classe sont testés dans trois universités africaines partenaires. Les commentaires guideront l'expansion du projet à sept autres universités d'ici l'automne.

Connaissances reçues et données

En décembre dernier, Melenbrink s'est de nouveau rendu en Afrique pour rendre compte des progrès réalisés lors d'une conférence de la Materials Research Society tenue au Botswana.

"C'est très intéressant d'entendre le point de vue africain des voix africaines, " a-t-elle dit. " Nous avons si souvent notre objectif occidental à travers lequel nous voyons les problèmes du monde. C'était agréable d'entendre les Africains s'engager les uns avec les autres sur les problèmes qu'ils rencontrent et explorer des solutions possibles."

Outre les étudiants, Le succès de JUAMI dépend des professeurs bénévoles qui conçoivent des expériences et enseignent dans les instituts. Naraya, internationalement reconnu pour ses recherches sur les batteries, a présenté un didacticiel pratique sur le thème des piles à combustible et des batteries à flux redox.

Après la conférence, les participants ont effectué des expériences avec quatre kits de piles à combustible que Narayan avait transportés en Tanzanie.

« C'était la première fois que certains d'entre eux entendaient parler des piles à combustible, laisser seul voir l'intérieur d'une pile à combustible, " a déclaré Narayan. " Partager nos connaissances est toujours une expérience inspirante. Les élèves étaient décidément très réceptifs. Ils ont beaucoup aimé les expériences."

Parcours de carrière en éclairage

Le cycle de partage des connaissances et de promotion de la collaboration future de JUAMI dépend de la bonne volonté et du soutien des professeurs et des étudiants de nombreux pays. Narayan dit qu'il a hâte de participer au prochain atelier sur les matériaux de JUAMI prévu en Ouganda en décembre.

Et les jeunes scientifiques des matériaux comme Melenbrink voient les futurs cheminements de carrière sous un nouveau jour.

"Après avoir participé à JUAMI et à ce projet de potentiostat, Je suis intéressé par le développement de la recherche internationale, idéalement dans la technologie de l'énergie."

En prévision de terminer son doctorat. Plus tard cette année, elle explore des opportunités avec une organisation non gouvernementale ou une agence de développement international.

"J'aime à la fois voyager et découvrir d'autres cultures ainsi que la recherche scientifique. J'espère pouvoir fusionner les deux."