10 spørgsmål til Allen Bard, far til moderne elektrokemi

10 spørgsmål til Allen Bard, far til moderne elektrokemi

Foto af Marsha Miller

Den mangeårige kemiker Allen Bard stræber ikke efter at blive et kendt navn; han bekymrer sig mere om at vejlede unge videnskabsmænd. Men berømmelse har fundet ham alligevel - nogle videnskabsmænd kender ham måske som faderen til moderne elektrokemi.

For et halvt århundrede siden var Bard banebrydende for forskning i elektrogenereret kemiluminescens (også kaldet elektrokemiluminescens), en proces, der udnytter den energiske overførsel af elektroner mellem molekyler til at skabe lys. Kendt som ECL, er teknikken blevet en del af et standard klinisk assay til at identificere en række mikroskopiske stoffer, fra proteiner til vira såsom HIV.



Bard, der er professor ved University of Texas og driver dens Center for Elektrokemi , var også blandt de første videnskabsmænd, der eksperimenterede med fotoelektrokemi, som involverer at producere elektricitet eller kemikalier fra lys - forskning, som han stadig forfølger.

Generelt tildeles Bard også æren for at udvikle en ny billedbehandlingsteknik kaldet scanning elektrokemisk mikroskopi, som videnskabsmænd bruger til at studere elektrokemisk adfærd - det vil sige strømmen af ​​elektroner til molekyler, atomer og andre kemiske arter -i grænsefladen mellem en væske og en fast eller en biologisk celle.

Tidligere chefredaktør for Journal of the American Chemical Society , Bard har i de seneste år modtaget to prestigefyldte hædersbevisninger fra præsident Obama – National Medal of Science samt Enrico Fermi Award.

Nu 80 år forsker Bard sammen med sit hold af studerende og postdoktorale forskere i et materiale, der kunne tjene som en alternativ energikilde ved at hjælpe med at udføre kunstig fotosyntese.

Videnskabsfredag ​​spurgte Bard om hans tidlige interesse for videnskab, hans tilgang til forskning og hans stolteste præstation.

Videnskabsfredag: På hvilket tidspunkt vidste du, at du ville være videnskabsmand?
Allen Bard: Jeg vidste det i en meget tidlig alder. Min bror var 11 år ældre end jeg, og min søster 10, og de opmuntrede mig begge i naturvidenskab. De havde begge kemisæt og tog mig med til American Museum of Natural History i New York, som havde film om videnskabsmænd, såsom historien om Louis Pasteur og alle mulige ting.

Hvilket videnskabsområde var du oprindeligt interesseret i, og ændrede det sig, da du blev ældre?
Jeg var interesseret i biologi og dyr, hvilket jeg tror, ​​de fleste børn er. Det fortsatte selv gennem gymnasiet, men på det tidspunkt så jeg ikke biologi som et meget fremskredent område – det her var præ-molekylær biologi, præ-DNA. Så jeg besluttede, at kemi var virkelig bedre for mig.

Havde du et videnskabeligt idol?
Som ung var den, der interesserede mig mest, Luther Burbank. Det var fascinerende for mig, at han kunne blande to frugter bare ved at lave en podning. Senere formoder jeg, at det var Linus Pauling. Jeg syntes, han var en meget interessant fyr.

Har du altid en praktisk brug i tankerne, når du laver research?
Det kommer an på. Da jeg lavede det indledende arbejde i ECL eller elektrokemiluminescens, havde jeg ikke en særlig praktisk brug eller mål i tankerne. Jeg gjorde det, fordi jeg var virkelig nysgerrig efter, hvordan tingene foregik og forstå dem. Men så på et bestemt tidspunkt, når du arbejder på noget, begynder du at se mulige anvendelser.

Vi forsøgte i begyndelsen at lave en laser med ECL, som aldrig virkede. Langt senere fik vi ideen om at bruge det som en klinisk test. I mange af disse kliniske tests, hvor du leder efter proteiner eller vira eller noget andet, har du et antistof, der vil holde sig til netop det stof – 'Jeg leder efter X; Jeg kan få et antistof, der rammer og klæber til X.’ Men for at vide, hvornår det sker, skal du sætte en etiket på det antistof – noget, du kan detektere analytisk. Det kan være fluorescens, det kan være radioaktivitet, eller det kan være elektrokemiluminescens. Med George Whitesides, som er en organisk kemiker, der vidste mere om immunkemi, udarbejdede vi et klinisk assay ved hjælp af ECL, som dybest set er standardassayet lige nu til at udføre kliniske analyser. Så i så fald endte det med at blive mere vellykket og nyttigt, end jeg nogensinde ville have forestillet mig.

På den anden side er ting, som jeg troede ville være meget nyttige, som vores tidlige stadier af fotoelektrokemi - at tage lys og lave kemi med det - endnu ikke slået ud. Vi havde en god teknik til at tage et halvledermateriale - et billigt et som titaniumdioxid - at smide det i forurenet vand, skinne sollys på det og rense vandet. Og jeg troede, at det ville være en meget nyttig ting, men det var bare ikke konkurrencedygtigt med billigere metoder.

Det er meget svært i videnskaben at yde et så vigtigt bidrag, at du bliver et kendt navn, og dine ideer går i lærebøger. I sidste ende tror jeg, at alle skal indse, at vi alle arbejder på det her, fordi vi kan lide det.

Hvordan blev du interesseret i fotoelektrokemi?
I begyndelsen af ​​70'erne holdt jeg en forelæsning på University of Wisconsin om elektrokemiluminescens, og nogen blandt publikum rakte hånden op og sagde: 'Du ved, det er nemt at tage elektricitet og lave lys - det gør vi hele tiden. Det, man virkelig vil tænke på, er at bruge lys til at lave elektricitet ved hjælp af solenergi.’ Og det viste sig, at fyren, der stillede det spørgsmål, var Farrington Daniels , som var en ganske kendt fysisk kemiker og havde interesseret sig for solenergi i nogen tid. Det tog et par år for mig at begynde at forstå, hvordan man kunne generere elektricitet med lys gennem elektrokemi, og så var der uden tvivl den første energikrise omkring 1973. Folk blev pludselig virkelig bekymrede over, at olie og kul skulle løbe tør, og klimaet forandring var i horisonten, og derfor begyndte folk at arbejde seriøst med solenergi - præsident Carter pressede på for det. Så heldigvis kom jeg vel ind i feltet på det rigtige tidspunkt.

Hvad arbejder du med lige nu?
Vi arbejder på flere ting, men jeg synes, det mest interessante rent praktisk er, at vi er gået i gang med at forsøge at lave billigt tyndt silicium for måske at fremstille en solcelle. Lige nu mener vi, at silicium er det mest avancerede materiale - det er blevet undersøgt meget grundigt af mange mennesker - men det har været umuligt at få prisen ned. Silicium er svært at lave, og for at det kan være nyttigt i en solcelle, skal det være meget rent – ​​noget i retning af 99,99999 procent rent.

Hvad tror du, du ville have gjort, hvis du ikke var gået ind i naturvidenskab?
Der var mange ting, jeg kunne lide, men jeg kunne ikke gøre. Jeg kunne godt lide musik. Jeg kunne godt lide kunst - jeg kunne godt lide at tegne og male. Men jeg vidste, at jeg ikke kunne gøre nogen af ​​dem godt nok til at tænke på det som mit livsværk. Faktisk har jeg aldrig tænkt så meget over det. Videnskaben skulle være det for mig.

Hvad læser du uden for videnskabelig litteratur?
Jeg har for det meste læst bøger, som jeg savnede, da jeg voksede op. Jeg læser ikke meget moderne skønlitteratur. Men jeg er gået tilbage og begyndt at se på ældre bøger, for eksempel Brave New World. Jeg plejer at vælge en forfatter og så læse en masse af de ting, han har lavet. Jeg har gået tilbage over en masse (George) Orwell-ting— 1984 , Gård , Hold Aspidistra flyvende . Jeg er gået tilbage og læst en masse (Charles) Dickens.

Hvilken faglig præstation er du mest stolt af?
Jeg tror, ​​jeg er mest stolt af de mennesker, jeg viste. Jeg ved ikke, om du betragter det som en professionel præstation. Men du tænker på videnskabsmænd, der var berømte, da jeg var ung, og som var mine idoler, da jeg gik på kandidatskolen – de er slet ikke kendt af mine elever. De kender ikke engang navnene. Det er meget svært i videnskaben at yde et så vigtigt bidrag, at du bliver et kendt navn, og dine ideer går i lærebøger. I sidste ende tror jeg, at alle skal indse, at vi alle arbejder på dette, fordi vi kan lide det, og fordi vi forstår, at vi bygger en struktur. Og vi sætter hver en lille mursten ind her og der, og hvis alle sætter de rigtige klodser i, og alle arbejder hårdt på det, bygger man en stor videnskabsstruktur, og det er ikke så vigtigt, hvem der sætter klodserne i.

Som jeg fortæller mine elever, er det ikke kun at lave naturvidenskab, der er så sjovt, hvilket det er, og så udfordrende og så stimulerende, men det er, at du også bliver medlem af en moderat eksklusiv gruppe af mennesker, der alle er interesserede i det samme. slags ting, du er – de er måske lidt nørdede, men de er alle interesserede i den slags ting, du bliver begejstret for, så du kan sætte dig ned og med det samme tale med dem og komme på samme bølgelængde, uafhængigt af hvor de er fra eller hvilket land eller så videre.

Tænker du på at gå på pension?
Nå, jeg går på pension, når jeg skal på pension, for der er ikke noget, jeg kan lide at gøre bedre end det, jeg gør. Jeg elsker at lave naturvidenskab, og udfordringen ved det, og at arbejde med nye mennesker og unge. Jeg vil gøre det så længe jeg kan.

Dette interview er redigeret for plads og klarhed.