照亮分子世界

直接观察我们的世界在纳米和分子尺度上的运作在很大程度上仍然是一个不可能完成的任务,留给理论和工作假设。和硕校友珍妮弗·迪翁(Jennifer Dionne), BS ’03,找到了一个解决这一切的办法。迪翁是第一批成功聚焦和操纵超过已知衍射极限的光的科学家之一。

这一切对未来意味着什么?据迪翁说,这可能意味着更有效的药物和农用化学品,更有效的清洁能源光催化剂,甚至是全光计算方案,模拟我们大脑的计算方式,但以光速。最后,迪翁希望她的技术能帮助“使人口更健康,地球更健康

Dionne’s的方法有助于她观察分子结构和分子结合的复杂性,这对创造安全的农药和药品尤其重要。农药中有害的分子结合会使农药残留在土壤中,导致蜜蜂的蜂群衰竭,鱼类、鸟类和大型动物的器官衰竭。在制药行业,它可能导致延迟疗效或有害的
副作用。Dionne利用光来检测和分类分子,其目的是消除不利的分子结合,从而在制药和农用化学设计中实现更高的精确性和有效性。

迪翁也使用这些基于光的方法来了解各种疾病的基础。我们希望了解免疫系统如何更有效地抵抗感染,包括细菌感染和癌症,” Dionne解释说。“通过观察纳米尺度上发生的反应,比如免疫细胞对抗病原体或单个细菌细胞对抗生素的反应,我们希望开发出更好的药物和免疫疗法。由于这项工作,迪翁最近获得了美国国家卫生研究院’的“新创新者奖”,以表彰那些极具创造力的早期职业科学家。

Dionne还在利用光子技术制造更有效的光催化剂和可再生能源发电系统,以改善空气和水质和生产太阳能燃料。

这种对发现的广泛热情对迪翁来说并不新鲜。她在罗德岛长大,总是寻求冒险
1,无论是与邻居一起进行障碍训练,还是以初级大使的身份前往澳大利亚,抑或是在太空学院(Space Academy)磨练自己早期的工程技能。在华盛顿大学,她发现了自己对科学和数学的热情,她对知识的探索很快就进入了下一个阶段。

“ Dionne说:“如果让我挑选一样东西来培养我的科学家身份,那就是和素提供的紧密团结的社区。”它教会了我在团队合作中能学到多少东西

在课堂之外,华盛顿大学的社区也对迪翁产生了影响。她嫁给了Nhat Vu, BSEE ’03,她的一个一年级室友。如今,这对夫妇有两个年幼的儿子,一个3岁,一个5岁。

大二时,她与华盛顿大学心理学家克里斯汀娜·奥尔森同住一间宿舍。和迪翁一样,奥尔森也是为数不多的获得美国国家科学基金会艾伦·沃特曼奖的40岁以下科学家的女性之一。奥尔森在2018年获得了这一久负盛名的奖项(见2019年9月的《华盛顿》杂志上的文章),迪翁在2019年获得了这一殊荣——这是华盛顿大学女性在科学领域的一个了不起的背靠背的胜利。

迪翁的光学研究将在未来几年继续探索分子和纳米尺度科学的前沿。她说,即使是像哈利·波特的隐形衣这样稀奇古怪的东西,也肯定是有可能的。这将涉及到“制造精确排列的纳米结构,使光可以在400到800纳米的波长范围内围绕一个物体旋转,这些波长与人类的视觉波长相对应。”但目前,迪翁的关注点仍然是相反的——把“看不见的”变成看得见的,通过观察尽可能小的尺度来大幅改善生活。

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2020/02/lighting-the-molecular-world/

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