Centrum för kemi vid rymd- och tidsgränsen
Center for Chemistry at the Space-Time Limit eller CaSTL Center är ett National Science Foundation Center for Chemical Innovation.
| Motto | Visualisera en kemisk händelse |
|---|---|
| Aktiva | 2008–2020 |
Föräldrainstitution |
University of California, Irvine |
| Direktör | Vartkess Ara Apkarian |
| Verkställande direktör | Venkat Bommisetty |
Akademisk personal |
80 |
Administrativ personal |
3 |
| Plats | Irvine, Kalifornien |
| Campus | University of California, Irvine (HQ). Partnerinstitutioner: Northwestern University, University of Pittsburgh, PennState, University of Utah. |
| Hemsida | www.castl.uci.edu |
CaSTL Center etablerades genom ett samarbetsavtal mellan National Science Foundation och University of California, Irvine 2008. Vartkess Ara Apkarian , professor i kemi vid University of California Irvine, är chef för centret. Anmärkningsvärda medlemmar av centret inkluderar forskare inom nanovetenskap som Richard Van Duyne, Hrvoje Petek , Wilson Ho, H. Kumar Wickramasinghe , George Schatz , Eric Potma, Lasse Jensen, Matt Law, Nien-Hui Ge, Jennifer Shumaker-Parry, Ruqian Wu .
Uppdrag
Uppdraget för CaSTL Center är "utveckla den väsentliga vetenskapen och tekniken för att undersöka enskilda kemiska händelser i verklig tid och rum". CaSTL-forskare föreslog och utvecklade ett nytt verktyg, kallat Chemiscope, ett kemistmikroskop , för att uppnå detta mål.
Framgångar
Mikroskopi med en skanningselektrometer för en molekyl
CaSTL-forskare utvecklade experimentella och teoretiska verktyg för att avbilda elektrostatiska fält och laddningsfördelningar med sub-nanometer rumslig upplösning . De visade den första enstaka molekylgränsen i miniatyrisering av mikroelektromekaniska system (SMEMS). De visade att vibrationer av en kolmonoxidmolekyl som är fäst i spetsen kan fungera som en kraftsensor och kan fungera som en elektrisk-till-mekanisk kraftgivare där vibrationerna avläses optiskt via spetsförstärkt Raman-spektroskopi . Denna upptäckt gjorde det möjligt för forskare att få tillgång till elektriska fält , kapacitans och konduktivitet inom molekyler, vilket kommer att påverka fält som sträcker sig från molekylär elektronik till katalytisk kemi.
Avbildning av vibrationsnormala lägen för enskilda molekyler
Inre vibrationer av molekyler bestämmer de strukturella omvandlingar som bestämmer kemi såsom reaktivitet. Ett CaSTL-team ledd av Vartkess Ara Apkarian mätte vibrationsnormala lägen för en enda kobolt-tetrafenylporfyrinmolekyl på en kopparyta med atomärt begränsat ljus. Denna studie använde en variant av Tip-Enhanced Raman Spectroscopy för att mäta vibrationsspektra inom en enda molekyl. Kemister använder en mängd olika verktyg, inklusive infraröd spektroskopi , för att mäta vibrationer hos molekyler, men mätning av de normala lägena för en enskild molekyl har dock varit svårfångade eftersom mikroskopi med atomistisk upplösning kräver en förstoring nästan tre storleksordningar högre än den optiska diffraktionsgränsen .
Bredare effekter
CaSTL-centret anordnade flera vetenskapliga evenemang såsom symposier, workshops, sommarskolor om enmolekylkemi. Noterade bland dessa är Telluride Workshop 2018 om molekylär videografi och ett symposium med temat " Mot kemi i verkligt rum och tid" vid 2019 års höstmöte i American Chemical Society .
Informell vetenskapsutbildning
Ett pedagogiskt videospel med titeln Bond Breaker utvecklades av CaSTL-forskare i samarbete med TestTubeGames där spelare introduceras till interaktioner mellan lätt materia genom en rad problem som de måste lösa. Det här spelet har blivit mycket populärt och visas på förstasidan av Scientific American . Detta spel är för närvarande tillgängligt på flera spelplattformar över hela världen. En klassrumsversion av spelet, Bond Breaker - Classroom Edition, baserad på Next-Generation Science Standards , släpptes 2019. Det här videospelet består av en serie spelnivåer, animationer, frågesporter och NGSS- lektionsplaner . Karaktärerna i detta spel valdes ut för att främja mångfald och jämlikhet i STEM-discipliner.
Vetenskapsanimationer
CaSTL-forskare hjälpte till med utvecklingen av en serie vetenskapliga animationer, såsom Vad är en atom och hur vet vi?, Vad är atomer gjorda av?, Vad är en molekyl? och Hur man ser ett virus, förklarar de grundläggande begreppen för nanovetenskap till den breda allmänheten.
CaSTL - ASU Pathways Program
CaSTL-forskare samarbetade med Albany State University för att ge sommarforskningserfarenhet till de underrepresenterade studenterna med stöd från University of California, presidentens kontor . Detta program lockade senare deltagande från andra historiskt svarta högskolor och universitetsinstitutioner som Hampton University, Tuskegee University.
