Eine Rekordzahl junger Forscher sichert sich im Geschäftsjahr 23 eine prestigeträchtige Finanzierung

Casey Harwood, Assistenzprofessor für Maschinenbau, führt Forschungen durch, von denen er hofft, dass sie eines Tages die Sicherheit des Transports auf dem Land-, Luft- und Seeweg verbessern werden.

Harwood ist einer von vier Forschern der University of Iowa, die im Geschäftsjahr 23 prestigeträchtige CAREER-Auszeichnungen der National Science Foundation (NSF) erhalten haben. Dies gleicht den Rekord an CAREER-Auszeichnungen in einem einzigen Geschäftsjahr in Iowa aus.

Mit einer Finanzierung von 604.000 US-Dollar führt Harwood Forschungen durch, um die Wechselwirkungen zwischen technischen Strukturen und den sie umgebenden Flüssigkeiten wie Luft und Wasser besser zu verstehen.

„Flüssigkeits-Struktur-Wechselwirkungen gibt es überall um uns herum. Brücken, Flugzeugflügel und Schiffsrümpfe – Infrastrukturen, auf die die Welt angewiesen ist – interagieren ständig mit den Flüssigkeiten, die sie umgeben“, sagte Harwood. „Ingenieure sind geschickt darin, potenzielle Gefahren zu berücksichtigen.“ dieser Fluid-Struktur-Wechselwirkungen, aber der Forschungsgemeinschaft fehlen strenge Methoden, um die gegenseitigen Auswirkungen dieser Strukturen und Fluide aufeinander zu untersuchen und zu verstehen. Das bedeutet, dass wir weder neue Arten von Fehlern effektiv vorhersagen noch die potenziellen Vorteile dieser Wechselwirkungen erkennen können.“

Durch eine Reihe von Experimenten werden Harwood und sein Forschungsteam untersuchen, wie die Vibration von Strukturen kleine Bewegungen in den umgebenden Flüssigkeiten erzeugen kann, die die Effizienz und Sicherheit anderer technischer Systeme erhöhen könnten, wodurch möglicherweise die Wahrscheinlichkeit eines Strömungsabrisses von Propellern verringert oder der Luftwiderstand auf dem Schiff verringert wird Rümpfe oder Traktoranhänger. Das Forschungsteam wird außerdem untersuchen, wie natürliche Ereignisse unter Wasser, wie Blasen, Wellen oder Strömungen, auch unter Wasser liegende Strukturen auf eine Weise beeinflussen können, die mit bestehenden experimentellen Methoden nicht erfasst wird.

Harwood wird außerdem frei zugängliche, kostengünstige Labormodule für bestehende Kurse entwickeln, die Ingenieurstudenten in die Konzepte der Fluid-Struktur-Wechselwirkungen einführen. Er hat sich auch mit einer ländlichen High School an der Westküste zusammengetan, um einen wiederkehrenden MINT-Workshop über die Wissenschaft des Schiffsdesigns zu veranstalten.

Lesen Sie mehr über Harwoods Projekt auf der Website des College of Engineering.

James Byrne, Assistenzprofessor für Radioonkologie und biomedizinische Technik, erhielt vom National Cancer Institute einen K08-Preis in Höhe von 1,2 Millionen US-Dollar für die Erforschung der Entwicklung von Bioschäumen, die die Wirksamkeit von Chemotherapie und Strahlentherapie bei Rektumkrebs verbessern könnten.

Eine chirurgische Resektion des Rektums ist mit einer verminderten Lebensqualität und langfristigen Herausforderungen verbunden. Byrnes Forschung zielt darauf ab, neue Strategien zu identifizieren, um das Ansprechen von Patienten auf Chemo- und Strahlentherapie zu verbessern und so die Wahrscheinlichkeit einer Operation zu verringern.

In niedrigen, ungiftigen Konzentrationen hemmt Kohlenmonoxid (CO) nachweislich Entzündungen und hat eine antitumorale Wirkung. Byrne und sein Team entwickeln neue Methoden, die CO in Form von Bioschäumen direkt über den Magen-Darm-Trakt abgeben können. Dieser Ansatz, eine Alternative zur Inhalation von CO, kann dazu beitragen, die Herausforderungen der Inhalation von CO zu überwinden und gleichzeitig normale Gewebeschäden zu reduzieren.

Lesen Sie mehr über die Arbeit von Byrnes Labor auf der Website des Carver College of Medicine.

Mit einem neuen NSF CAREER Award,Tom Folland,Assistenzprofessor für Physik und Astronomie, wird untersuchen, wie bestimmte Kristallklassen verwendet werden können, um sowohl die Richtung als auch die Ausrichtung von Lichtwellen zu steuern.

„Dieses Thema ist von Interesse, da die Fähigkeit, die Eigenschaften von Licht zu steuern, für die Entwicklung fortschrittlicher optischer Technologien wichtig ist“, sagte Folland. „Technologien wie Laserbildgebung, optische Biosensoren und Quantenoptik nutzen alle sorgfältig vorbereitete Lichtwellen, um die Welt um uns herum effektiv zu messen oder mit ihr zu kommunizieren.“

Follands Labor nutzt die gewonnenen Erkenntnisse über die optischen Eigenschaften von Licht bei der Entwicklung neuer Technologien wie Wärmebildkameras, Infrarotlichtquellen sowie Infrarot-Gas- und Flüssigkeitssensoren. Diese können unter anderem für Anwendungen wie die Messung der Wärmeerzeugung in Wohn- oder Gewerberäumen und die Messung von Spuren von Umweltschadstoffen verwendet werden.

Mit dem Zuschuss in Höhe von 604.000 US-Dollar wird auch die Entwicklung von Lehrmitteln für Mittelschüler und Studenten unterstützt, die normalerweise nur eine begrenzte Ausbildung in der wissenschaftlichen und technologischen Anwendung von Lichtteilchen und deren Auswirkungen auf moderne Technologien erhalten. Die Lehrmittel werden online verbreitet, sodass Lehrkräfte aus dem ganzen Land darauf zugreifen können.

Lesen Sie mehr über Follands Projekt auf der Website der Abteilung für Physik und Astronomie.

Donika Kelly, Assistenzprofessor für Englisch, sicherte sich ein Stipendium für kreatives Schreiben in Höhe von 25.000 US-Dollar vom National Endowment for the Arts. Sie ist eine von 36 Autorinnen, die das Stipendium aus 1.900 Bewerbungen im Jahr 2023 erhalten. Der Preis wird die Forschung für ihre nächste Gedichtsammlung unterstützen.

„Ich bin dankbar, die Unterstützung der NEA bei der Finanzierung eines Forschungsjahres für meine nächste Gedichtsammlung zu haben, und ich habe gespürt, wie sich die Grenzen meiner Fantasie in Richtung weiterer und neuer Horizonte erweitern“, sagte Kelly.

Kelly, eine versierte Dichterin, ist Autorin von „The Renunciations“, Gewinnerin des Anisfield-Wolf-Buchpreises für Lyrik, und „Bestiary“, Gewinnerin des Cave Canem Poetry Prize 2015, eines Hurston/Wright Legacy Award und eines Kate Tufts Discovery Award .

Lesen Sie mehr über Kellys Auszeichnung auf der Website des College of Liberal Arts and Sciences.

Catherine Lamuta, Assistenzprofessor für Maschinenbau, erhielt im Rahmen des Young Investigator Program 2023 ein Stipendium in Höhe von 502.000 US-Dollar vom Office of Naval Research. Das äußerst wettbewerbsfähige Programm stellt Forschungsmittel bereit, die der Wissenschaft und Technologie der US-Marine und des Marine Corps zugute kommen.

Lamutas Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung eines weichen Unterwasserroboters mit den Fähigkeiten und der Form eines Oktopus. Der „Softopus“, ein intelligenter Roboter, wird die Fähigkeit haben, sich im Meer zu bewegen, auf einer Oberfläche zu kriechen sowie Objekte zu greifen und zu bewegen.

„Diese Technologie könnte zukünftige Anwendungen für Unterwasserrettungseinsätze, Überwachung und Montage haben“, sagte Lamuta. „Wir hoffen, dass es auch Biofilme ablösen könnte, die sich an untergetauchten Objekten wie Geräten oder Fahrzeugen festsetzen und diese beschädigen könnten.“

Lesen Sie mehr über Lamutas Forschung auf der Website des College of Engineering.

Lina-Maria Murillo , Assistenzprofessorin für Gender-, Frauen- und Sexualitätsstudien und Geschichte, wurde vom Büro des Vizepräsidenten für Forschung zum Nachwuchswissenschaftler des Jahres 2023 der UI gewählt. Mit der Auszeichnung werden Assistenzprofessoren in Tenure-Track-, Research-Track- oder Clinical-Track-Positionen in Iowa geehrt, die derzeit in der Forschung, Wissenschaft und/oder kreativen Tätigkeit tätig sind und vielversprechend sind, einen bedeutenden Beitrag auf ihrem Fachgebiet zu leisten.

Murillos Spezialisierungen decken eine Reihe von Themen ab, darunter Grenzgebiete, Frauengesundheit und Fortpflanzung, reproduktive Gerechtigkeit, Latina/Latino/Latinx und Bewegungen für soziale Gerechtigkeit. Sie ist außerdem Empfängerin eines renommierten Stipendiums der Ford Foundation, um ihr Buch „Fighting for Control: Reproductive Care, Race and Power in the US-Mexico Borderlands“ fertigzustellen, das von University of North Carolina Press veröffentlicht wird.

Xuan Song, außerordentlicher Professor für Industrie- und Systemtechnik, forscht, um die additive Fertigung von Keramik voranzutreiben. Diese Technologie, auch als 3D-Druck bekannt, könnte künftige Vorteile für verschiedene Branchen bieten, darunter das Gesundheitswesen, die Verteidigung und die Energiebranche.

„Die additive Fertigung bietet ein großes Potenzial für die Herstellung komplexer Keramiken für Spezialanwendungen, darunter Wärmeisolatoren, Panzerungen, medizinische Implantate und Sensoren“, sagte Song. „Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden kann die additive Fertigung effizienter sein, mehr Designfreiheit ermöglichen und zu überlegenen Eigenschaften führen.“

Der mit 603.000 US-Dollar dotierte CAREER-Preis von Song befasst sich mit spezifischen Herausforderungen wie Rissbildung im Zusammenhang mit der Herstellung komplexer Keramikteile im industriellen Maßstab. Als mögliche Lösungen werden die Zugabe einer wasserbasierten Tinte sowie Kompression und leichte Erwärmung getestet. Bei Erfolg könnte die Forschung neue Fertigungsmöglichkeiten schaffen, die die Produktionszeit, den Energieverbrauch und andere Hindernisse reduzieren, die einer weit verbreiteten Einführung des keramischen 3D-Drucks in vielen Branchen im Wege stehen.

Lesen Sie mehr über Songs Forschung auf der Website des College of Engineering.

Florence Williams, Assistenzprofessor für Chemie, erhielt einen NSF CAREER-Preis in Höhe von 650.000 US-Dollar für die Untersuchung borhaltiger Reagenzien zum Abbau chemischer Verbindungen. Ein Ziel der Forschung besteht darin, festzustellen, ob die Reagenzien eine Rolle bei der Bewältigung aktueller Umweltherausforderungen spielen könnten, einschließlich des Abbaus „ewiger Chemikalien“.

Borhaltige Reagenzien zerfallen in ungiftige Nebenprodukte und sind relativ kostengünstig und für eine Vielzahl von Chemikern zugänglich. Ziel von Williams ist es, eine Sammlung einfacher Reaktionen bereitzustellen, die vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bieten – vom verbesserten Zugang zu medizinischen Verbindungen bis hin zur Sanierung und dem chemischen Recycling von Umweltschadstoffen wie Kunststoffen und polyfluorierten Verbindungen.

„Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) werden in der modernen Gesellschaft allgegenwärtig verwendet – von Beschichtungen auf Fast-Food-Verpackungen bis hin zu Feuerlöschschaum, der auf Flughäfen und Luftwaffenstützpunkten verwendet wird“, sagte Williams. „PFAS sickert ins Grundwasser und verbleibt aufgrund ihrer starken Kohlenstoff-Fluor-Bindung im Laufe der Zeit ohne nennenswerten Abbau in der Umwelt, daher der Begriff ‚für immer chemisch‘.“

Ein Ziel von Williams‘ Forschung ist die Umwandlung von PFAS-Verbindungen in Zwischenverbindungen, die mit Wasser in harmlosere Materialien umgewandelt werden können.

Lesen Sie mehr über Williams‘ Projekt auf der Website des College of Liberal Arts and Sciences.

Das Forschungsentwicklungsbüro bietet Schulungen und Unterstützung zur beruflichen Weiterentwicklung an, um Fakultäten bei der Einreichung wettbewerbsfähiger Anträge auf externe Finanzierung zu unterstützen. Alle aktuellen NSF CAREER-Preisträger nahmen am NSF CAREER Club des RDO teil, der Lehrkräfte mit einer Vielzahl von Dienstleistungen verbindet, darunter Redaktion, Grafikdesign und Antragsprüfung.

Diese Projekte werden von der National Science Foundation unter den Fördernummern 2237542, 2239556, 2236807 und 2236905 unterstützt; National Cancer Institute unter der Fördernummer 1K08CA276908; und Office of Naval Research unter N00014-23-1-211. Alle in diesem Material geäußerten Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen sind die der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der National Science Foundation, der National Institutes of Health oder des Office of Naval Research wider.