7 bahnbrechende Projekte mit Star ausgezeichnet

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Von Danny LaugharyHarvard-Korrespondent

Datum 7. Juni 20237. Juni 2023

Von der Aufdeckung der alten Geschichte von Viren bis hin zur Untersuchung der interethnischen Zusammenarbeit in vom Krieg heimgesuchten Gebieten – die Gewinner der Star-Friedman Challenge für vielversprechende wissenschaftliche Forschung 2023 unternehmen beeindruckende Anstrengungen, um Neuland zu erkunden.

Dieses Jahr markiert ein Jahrzehnt ehrgeiziger, innovativer Forschung, die durch die Unterstützung von James A. Star '83, ​​Josh Friedman '76, MBA '80, JD '82 und Beth Friedman ermöglicht wurde.

Die Challenge wurde 2013 mit der Großzügigkeit von Star ins Leben gerufen und fünf Jahre später von den Friedmans erweitert. Sie bietet Harvard-Partnern Startkapital für innovative Forschung in den Lebens-, Physik- und Sozialwissenschaften.

Das diesjährige Prüfungskomitee der Fakultät unter dem Vorsitz von Charles Alcock, Donald H. Menzel-Professor für Astrophysik, vergab Fördermittel an sieben bahnbrechende Forschungsprojekte.

Am 11. Mai stellte der Hauptforscher jedes Projekts die Forschungsvorschläge vor. Wie Alcock in seiner Einleitung zur Veranstaltung feststellte, ist eine solche offene, zugängliche Kommunikation für jedes relevante akademische Vorhaben von entscheidender Bedeutung. „Eine der Voraussetzungen für den Erfolg besteht darin, zu erklären, was man tun möchte und warum es wichtig ist“, sagte Alcock.

Die Projekte spiegeln die Vision wider, die die Gründung der Star-Friedman Challenge geleitet hat. Obwohl jeder Vorschlag ein gewisses Risiko birgt, haben sie das Potenzial, erhebliche Fortschritte für die Wissenschaft und die ganze Welt zu bringen.

Melani Cammett.

Stephanie Mitchell/Harvard-Mitarbeiterfotografin

Wie kann Frieden an Orten mit einer Geschichte ethnischer Konflikte wie Nordirland, Bosnien-Herzegowina und dem Libanon gewonnen werden? Melani Cammett, Clarence Dillon-Professorin für Internationale Angelegenheiten und Direktorin des Weatherhead Center for International Affairs, möchte das Star-Friedman-Stipendium nutzen, um das herauszufinden. Sie und ihr Team werden sich auf Interviews mit Hunderten von Beamten in jedem dieser Bereiche stützen, um Trends bei der Reaktion auf ethnische Konflikte zu analysieren. Sie planen außerdem, ein experimentelles Design zu verwenden, um die Wirkung versöhnlicher politischer Äußerungen auf Meinungen zu ethnisch aufgeladenen Themen zu testen und die resultierenden Daten nach verschiedenen demografischen und sozioökonomischen Gesichtspunkten zu analysieren.

Frank N. Keutsch und Michael McElroy.

Archivfotos von Jon Chase und Kris Snibbe/Harvard Staff Photographers

Während sich viele Studien zu Treibhausgasen auf übliche Verdächtige wie Kohlendioxid und Schwefeldioxid konzentrieren, planen der Stonington-Professor für Ingenieurwesen und Atmosphärenwissenschaften Frank N. Keutsch und Gilbert Butler-Professor für Umweltstudien Michael McElroy, einen weniger verstandenen Schuldigen des Klimawandels näher zu untersuchen: Wasserstoff. Da er im Freien schnell oxidiert, kann emittierter Wasserstoff indirekt den Klimawandel verstärken, indem er die Methankonzentration in der Atmosphäre erhöht. Da es noch keine zuverlässige Methode zur Erkennung von Wasserstofflecks gibt, werden Keutsch und McElroy mit der Arbeit an einer kostengünstigen Technologie beginnen, mit der einzigartige, fluoreszierende „Fingerabdrücke“ identifiziert werden können, die von Wasserstoffpartikeln hinterlassen werden.

Richard Y. Liu und Joonho Lee.

Fotos von Stephanie Mitchell/Harvard Staff Photographer; Höflichkeitsfoto

Eine spannende Entwicklung in der modernen Chemie ist die starke Schwingungskopplung, bei der optische Instrumente eingesetzt werden, um die molekularen Schwingungen zu erkennen, die bei chemischen Reaktionen auftreten. Die Assistenzprofessoren für Chemie und chemische Biologie Richard Liu und Joonho Lee werden die Mittel von Star-Friedman nutzen, um dieses Gebiet durch Experimente mit Molekülen verschiedener Isotope und hochreflektierenden Spiegeln zu erkunden. Durch die Erzeugung hybrider Licht-Materie-Zustände könnten diese Experimente aufschlussreiche Details über Schwingungspolaritonen enthüllen, Teilchen, die mit Licht verwendet werden könnten, um die Schwingungen chemischer Reaktionen umzuwandeln. Die daraus resultierenden Erkenntnisse, so hoffen die Forscher, könnten Chemikern dabei helfen, Reaktionen auf früher undenkbare Weise zu manipulieren.

Riesige Mengen ozeanischen Phytoplanktons binden jedes Jahr Milliarden Tonnen Kohlenstoff, genug, um mit dem gesamten von den Pflanzen auf der Erde gespeicherten Kohlenstoff mitzuhalten. Vinothan Manoharan, Wagner-Familienprofessor für Chemieingenieurwesen und Professor für Physik, wird sein Challenge-Stipendium nutzen, um Laborkulturen von Cyanobakterien (einer Art Phytoplankton) mithilfe einer präzisen optischen Technik namens Massenphotometrie zu untersuchen. Manoharan und sein Team werden untersuchen, ob virale Bakteriophagen, die täglich etwa 20 Prozent der Mikroben im Ozean abtöten, zu einer höheren oder niedrigeren Kohlenstoffsequestrierungsrate führen. Manoharan hofft, dass diese Experimente unser Verständnis der ozeanischen Ökologie verbessern und zu politischen Änderungen beitragen werden, beispielsweise zu Düngemittelvorschriften, die das Kohlenstoffbindungspotenzial von Phytoplankton vergrößern könnten.

Matteo Mitrano.

Stephanie Mitchell/Harvard-Mitarbeiterfotografin

Angesichts der rasanten Ausweitung der Rechenleistung und der künstlichen Intelligenz müssen Ingenieure einen Mechanismus entwickeln, der die Effizienz unserer Informationstechnologien drastisch steigern kann, ohne unseren Verbrauch fossiler Brennstoffe zu erhöhen. Es könnten multiferroische Materialien verwendet werden, die Magnetismus und elektrische Polarisation stark koppeln, für ihren Betrieb sind jedoch niedrige Temperaturen und hohe Schaltspannungen erforderlich. Der Assistenzprofessor für Physik Matteo Mitrano plant daher, die Star-Friedman-Mittel in Laserstreutechniken zu investieren, um einen Materiezustand zu erzeugen, der den Schaltverbrauch um satte vier Größenordnungen reduzieren könnte. Mitranos Projekt könnte ein erster Schritt zum Aufbau einer hocheffizienten, erneuerbaren Methode der Informationsverarbeitung sein, um unseren schnell wachsenden Energiebedarf zu decken.

Julie Mundy und Jarad Mason.

Foto von Tony Rinaldo; Archivfoto von Kris Snibbe/Harvard Staff Photographer

Die Star-Friedman-Challenge hat Forschern mit sehr unterschiedlichen Fähigkeiten wie Assistenzprofessoren für Physik und angewandte Physik ermöglichtJulia Mundy und Assistenzprofessor für Chemie und chemische Biologie Jarad A. Mason, um an innovativen Projekten zusammenzuarbeiten. Die beiden beabsichtigen, mithilfe ihres gemeinsamen Fachwissens stabile Quantenmaterialien zu synthetisieren. Da die von Mundy entwickelte Methode der Molekularstrahlepitaxie (MBE) nur eine begrenzte Auswahl an chemischen Strukturen nutzen kann, werden sie Techniken aus Masons Arbeiten in der anorganischen Chemie nutzen, um chemische Reaktionen direkt auf mit MBE hergestellten chemischen Filmen zu initiieren. Dieser neuartige Ansatz könnte noch nie dagewesene Materialklassen wie supraleitende Nickelate und Oxinitride hervorbringen, die Sonnenenergie weitaus effizienter nutzen als derzeit verfügbare Methoden.

Christina Warinner.

Archivfoto von Kris Snibbe/Harvard Staff Photographer

COVID-19 ist das jüngste in einer Reihe von RNA-Viren, die massive Umwälzungen in der menschlichen Gesellschaft verursachen. Aufgrund ihrer Fragilität und häufigen Replikation ist es jedoch äußerst schwierig, ihren Ursprung und ihre Verbreitung zurückzuverfolgen. Christina Warinner, außerordentliche Professorin für Anthropologie und Sally Starling Seaver außerordentliche Professorin am Radcliffe Institute, schlägt den Einsatz einer Methode namens Selective Reactive Modeling (SRM) vor, um auf Schlüsselpeptide abzuzielen, die in modernen RNA-Viren wie Influenza und Hepatitis B vorhanden sind. und ihre Vorfahrenversionen. Mit den Fördermitteln will sie eine Methode zur Extraktion und Identifizierung viraler Proteinreste aus menschlichen Zähnen und Knochen entwickeln und testen. Mit einem besseren Verständnis der Virusgeschichte hoffen Warinner und das Unternehmen, dass Epidemiologen in der Lage sein werden, bessere Modelle zur Vorhersage ihrer Zukunft zu entwickeln – kein kleiner Luxus in einer Welt, die immer noch unter den Auswirkungen einer dreijährigen Pandemie leidet.