太阳能教授:David Modarelli博士获得激情奖,为化学教育带来光明

10/20/2020

Dale E. Gooding Jr

David A. Modarelli博士

作为阿克伦大学一百五十周年庆典的一部分——纪念我们150年的人民、地方和承诺——我们正在举办一个“学术卓越庆典”,以突出我们许多学科的历史和未来。

阿克伦大学化学系在教学和研究方面有着悠久的传统。该系由查尔斯·m·奈特博士于1884年创立,他在1909年教授了世界上第一个橡胶化学课程,为阿克伦的橡胶繁荣做出了贡献。1956年,该系开设了UA的第一个高分子化学博士项目,为UA享誉世界的高分子科学和高分子工程项目奠定了基础。今天,该部门是全国公认的质谱和核磁共振仪器中心。

化学系教授兼激光与光谱学中心主任David A. Modarelli博士继续着这一卓越的传统。今年春天,他获得了UA全国大学学者协会学生荣誉分会颁发的激情奖,以表彰他对工作和学生的热情奉献。

在这里,Modarelli反思了教化学的乐趣,以及美好生活的关键化学成分:快乐和善良。

你是今年春天获得激情奖的四位亚利桑那大学教授之一。提名你的学生称赞你“孜孜不倦”地帮助他们发现自己的激情所在。是什么让你如此喜欢你的工作?

我发现教有机化学很有趣。这个班的学生主修的专业从医学预科到生物学到工程学,当然还有化学。各种各样的兴趣,每个学生带来的兴趣水平,使它成为一个具有挑战性的课程教学。我试着教他们如何像科学家一样思考,像福尔摩斯或计算机算法那样处理每一个反应。也就是说,评估他们所获得的信息,并使用他们在课堂上学到的知识来推断他们应该如何进行每一步的思考。以这种方式学习需要掌握一套基本的原理,以便将它们应用到化学反应中,他们以前可能没有以这种确切的方式看到过,但可以使用逻辑方法来回答,并且需要花费不小的时间投资。然而,他们可以在其他课程和日常生活中学会使用这种方法来思考和解决问题。

我也很享受学生灵光一闪的“灵光一闪”时刻。我们学习的每一个概念都是建立在之前的概念之上的,在这种连续性中有一种美(至少对我来说)。做一个我觉得很好的讲座,我开始为他们连接点,看到一些人点头表示理解,这让我感觉很好。最后,当我的学生到我的办公室来提问时,我真的很喜欢和他们交谈。

这也是我喜欢化学的原因。当你学得更多的时候,你可以逻辑地应用这些知识来理解新的主题。

是什么吸引你选择化学,尤其是亚利桑那大学化学系?为什么这是学生应该考虑的一个重要领域?

我在伍斯特学院读的是生物/医学预科。在大一的春天,我选了一门对我没什么帮助的生物课程和一门完全让我着迷的化学课程。这种差异很大程度上在于不同教师的教学方式。生物课程似乎需要大量的记忆,而化学课程的呈现方式似乎是每个主题都无缝地、逻辑地连接到下一个主题。随后的每一门化学课都增加了我对专业的兴趣。伍斯特大学要求毕业前完成一项高级独立研究(IS),其中包括与一名教师一起进行的原创研究项目,随后是一篇书面论文,并在教师委员会面前对该论文进行口头答辩。我的项目是前两名IS学生的工作的延续,涉及一种新型农药的合成,其中包括光化学2+2环加成作为反应序列的最后一步。我真的很喜欢我正在做的事情,我觉得读研究生可能比读医学院对我来说更好。发现研究生院付钱让我做我在大学里付钱做的事,真是锦上添花。

在我的研究生生涯中,我很幸运地选择了一位真正关心他的学生的研究顾问,他是一位出色的老师,也是一位整体上很棒的人。从那时起,我开始考虑从事学术界的职业。在强生制药研究所(Johnson & Johnson 's Pharmaceutical Research Institute)做了一年的博士后研究(也有一位出色的导师)之后,我清楚地认识到,制药研究不是我的强项,学术才是。随后,我离开强生,在科尔盖特大学(Colgate bet365官网)担任客座教授,在那里教了三年书。我在阿克伦地区长大,在高露洁大学的第三年,UA有一个职位空缺,我就去申请了。我是在系里扩张的时候加入系里的,到第三年结束的时候,我们已经有了19名教员。作为一名新的助理教授,系里的多样性和内部合作的潜力确实是一个很好的机会。

化学是核心科学,涉及物理学、数学、生物学和材料科学的贡献。化学家的生活很少是无聊的,因为新的科学不断被发现、发明,在某些情况下,还会重生。化学专业毕业后有多种选择。从事研究的学士学位化学家(例如在一家中型公司)通常有很好的工作机会,全国工资中位数在7万至8万美元之间,失业率很低(2019年约为3%)。攻读硕士或博士学位的学生往往有更高的薪水,更能控制自己的职业类型(以及对研究感兴趣的人的研究类型),失业率也同样低。

你的研究领域是什么?你最希望解决的问题是什么?

我是一名专攻光化学的物理有机化学家。在我职业生涯的早期,我的研究涉及凝聚态介质(固态、溶液)中传统反应性中间体(自由基、碳烯)的研究。自从来到阿克伦,我的小组一直专注于与太阳能转换相关的领域。我们最初的工作涉及树状大分子的合成和时间分辨光学光谱。在过去十年左右的时间里,我们已经进入了研究新的发色团的领域,用于太阳能设备的整合,以及自组装过程,其中我们准备了小到中等大小的分子,利用从生物系统中学到的原理组装成高度有组织的结构。我们使用时间分辨光学实验来获得新的见解,以了解这些组装结构中的动力学如何与它们的孤立组件不同。我们目前的目标是制备功能组件,应用范围从分子电子学到太阳能转换。

作为激光与光谱学研究中心主任,你的职责是什么?在这个中心进行什么样的工作?

我和两位退休的同事在2000年建立了这个中心,作为一种利用州和大学资金的方式,同时也得到了资助机构的认可。我们在前一个方面不是很成功,但多年来我们在获得联邦资金方面做得相当不错。在过去的二十年里,我的团队几乎一直得到美国国家科学基金会的资助,而我的两位联合创始人都得到了能源部的长期资助。在过去的八年里,另外两位最初的创始人退休了,但另一位教职员工加入了这一行列。最初,该中心的研究涉及气相和凝聚相(溶液)光化学和光物理学的混合,包括了解气相中的振动化学和簇动力学以及溶液中的电子和能量转移。目前,我的小组研究溶液中自组装结构中的光诱导电子和能量转移,而亚当·史密斯博士的小组使用荧光显微镜研究细胞动力学。

未来10年你的领域会有什么变化?

我预计,随着太阳能组件及其组装方式的价格下降,太阳能将变得更加普及。我相信有机材料将在这些设备中发挥更显著的作用,也将在更大程度上用于分子电子学,特别是那些由光供电的电子设备。

在课余时间,你喜欢做什么?

我每天练习瑜伽已经有20年了,我希望在我的余生中保持这种练习。我经常听音乐,任何来我办公室的学生都可以证明这一点,而且(在covid - 19之前)喜欢去看现场音乐。我也住在凯霍加谷国家公园附近,我喜欢周末在那里徒步旅行。

回顾你自己的大学时光,你对亚利桑那大学的学生有什么建议?

打开你的思维去面对各种可能性。试着计划一个你真正喜欢的职业。注意,向你周围的人学习,在你真正感兴趣的领域努力学习,但要节省时间来娱乐。最重要的是,善待彼此,善待自己,善待地球。