مقاله
بر اساس بیانیه بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) که در تاریخ ۳۰ ژوئیه منتشر شد، مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) برای تأسیس و رهبری مرکز جدید «علوم و مهندسی پژوهش مواد» (MRSEC) انتخاب شده است. تمرکز این مرکز بر توسعه فناوری‌های نوین در حوزه مواد برای تصویربرداری پزشکی، تولید پایدار فلزات و نسل آینده نیمه‌رساناها خواهد بود.
این گرنت پژوهشی که انتظار می‌رود طی ۶ سال ۱۸ میلیون دلار بودجه تحقیقاتی فراهم کند، ۱۶ گروه پژوهشی از ۹ دانشکده در ۴ مؤسسه علمی را گردهم می‌آورد؛ از جمله پنج دانشکده در ام‌آی‌تی، سه دانشگاه همکار و یک بیمارستان آموزشی. اعطای نهایی این بودجه منوط به نهایی‌سازی توافق‌نامه پژوهشی رسمی میان ام‌آی‌تی و بنیاد ملی علوم خواهد بود.
مرکز علوم و مهندسی پژوهش مواد ام‌آی‌تی تحت مدیریت رافائل جارامیلو، دانشیار دانشکده علوم و مهندسی مواد (DMSE)، و به معاونت پروفسور کارولین راس از همین دانشکده اداره خواهد شد. بخش اداری این مرکز در آزمایشگاه پژوهش‌های مواد ام‌آی‌تی مستقر خواهد بود.
این مرکز دو محور پژوهشی اصلی را دنبال می‌کند: نخست، مهندسی مواد تخصصی به‌منظور ارتقای آشکارسازهای پرتو ایکس در تصویربرداری پزشکی که می‌تواند به بهبود تشخیص سرطان، کاهش میزان مواجهه با تابش‌های مضر و پیشرفت تصویربرداری‌های صنعتی و امنیتی منجر شود. محور دوم به بررسی مواد مذاب دمابالای مبتنی بر گوگرد می‌پردازد تا فرایند تولید فلزات و نیمه‌رساناها را متحول کند؛ گامی که مسیر را برای تولید پربازده‌تر فلزات، دسترسی بهتر به مواد حیاتی و فناوری‌های نوین نیمه‌رساناهای لایه‌نازک هموار می‌سازد.
بودجه پیش‌بینی‌شده همچنین از راه‌اندازی یک آزمایشگاه مشترک جدید برای آزمایش مواد مغناطیسی و بررسی رفتار مواد در شرایط حدی حمایت می‌کند که توسط مجموعه MIT.nano مدیریت خواهد شد. این تسهیلات در دسترس پژوهشگران دانشگاهی و صنعتی قرار خواهد گرفت و سبد خدمات آزمایشگاهی تحت حمایت بنیاد ملی علوم را در سطح ملی گسترش می‌دهد.
رافائل جارامیلو، دارنده کرسی استاوروس سالاپاتاس در دانشکده علوم و مهندسی مواد، می‌گوید: «هدف بلندمدت ما این است که جامعه گسترده‌تر مهندسی و علم مواد، پتانسیل تحول‌آفرین گردآوری پژوهشگران میان‌رشته‌ای را برای حل چالش‌های پیچیده درک کند؛ به‌ویژه در حوزه‌هایی چون تشخیص‌های پزشکی و تولید فلزات، جایی که دستاوردهایی کاملاً نو و فراتر از ناممکن‌های امروز به واقعیت تبدیل خواهند شد.»
میراثی از همکاری‌های علمی
انتخاب مرکز ام‌آی‌تی بخشی از سرمایه‌گذاری ۱۰۸ میلیون دلاری بنیاد ملی علوم در شش مرکز پژوهشی است که موضوعاتی چون آزمایشگاه‌های تجربی مبتنی بر هوش مصنوعی و مواد کوانتومی هیبریدی (ترکیب نور و ماده) را بررسی می‌کنند. برنامه MRSEC بنیاد ملی علوم، تیم‌های چندرشته‌ای از پژوهشگران را گردهم می‌آورد تا مرزهای علم و مهندسی مواد را گسترش داده و چالش‌های پیچیده علمی را حل کنند.
مرکز جدید ام‌آی‌تی بر پایه نزدیک به ۶۰ سال پژوهش‌های میان‌رشته‌ای مواد در این مؤسسه بنا شده است؛ سنتی که از آزمایشگاه‌های تحت حمایت وزارت دفاع آمریکا در دهه ۱۹۶۰ میلادی آغاز شد و طی دهه‌های بعد با مراکز تحت حمایت بنیاد ملی علوم ادامه یافت. سرمایه‌گذاری‌های گذشته در قالب این برنامه، جوامع پژوهشی قدرتمندی را شکل داد که به تأسیس مراکزی پیشرو نظیر «مرکز میکروفوتونیک ام‌آی‌تی» و «آزمایشگاه‌های فناوری میکروسیستم‌ها» انجامید.
جارامیلو می‌افزاید: «ما از ادامه این میراث پژوهش‌های مشترک در علم مواد الهام گرفتیم. موضوع اصلی، شیوه کار است؛ شیوه همکاری کاملاً هدفمند و تیمی فراتر از مرزهای رشته‌های علمی، و برخورداری از برنامه‌ای که افراد را گرد هم می‌آورد.»
دانشکده‌های فعال در این مرکز شامل علوم و مهندسی مواد، شیمی، مهندسی شیمی، علوم زمین، جو و سیارات (EAPS) و فیزیک هستند. مؤسسات همکار که در طرح پیشنهادی مشخص شده‌اند نیز شامل دانشگاه ییل، دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا، و بخش رادیولوژی بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشکده پزشکی هاروارد هستند.
نخستین گروه پژوهشی بر بازمهندسی درخشنده‌ها یا سینتیلاتورها (موادی که پرتوهای ایکس را به نور مرئی تبدیل می‌کنند) در مقیاس نانو با هدف ارتقای وضوح، سرعت و حساسیت انرژی تمرکز خواهد کرد. مدیریت این بخش بر عهده متخصصان مواد اپتیکی، پروفسور مارین سولیاچیچ از دانشکده فیزیک و پروفسور جوجون هو از دانشکده علوم و مهندسی مواد خواهد بود.
گروه دوم با پژوهش‌های تخصصی خودِ جارامیلو در زمینه نیمه‌رساناها و مواد الکترونیکی پیشرفته هم‌پوشانی دارد. این گروه به دنبال دستیابی به درکی عمیق‌تر از مایعات دمابالای گوگردی است تا بازده و کارایی تولید فلزات راهبردی نظیر مس را افزایش دهد. به گفته جارامیلو، تخصص در این نوع مواد در دانشگاه‌های آمریکا رو به کاهش بوده و یکی از اهداف مرکز جدید، بازیابی و احیای این توانمندی در ام‌آی‌تی است تا به یک کانون علمی جدید در این حوزه تبدیل شود.
روایت داستان شکست مواد
فراتر از ابعاد پژوهشی، این مرکز برنامه‌های ترویجی گسترده‌ای را برای برجسته‌سازی اهمیت علم مواد در جامعه تدوین خواهد کرد؛ به‌ویژه در منطقه بوستون که صنایع آن نیاز مبرمی به نیروی کار متخصص در زمینه فراوری مواد دارند.
یکی از این ابتکارات، برنامه‌ای با عنوان «سانحه!» (!DISASTER) است که به روایت حوادث و بلایای واقعی جهان و نقش آسیب‌های عملکردی و شکست مواد در وقوع آن‌ها می‌پردازد.
به گفته جارامیلو، بخش عمده‌ای از علم مواد در قرن گذشته صرف درک چرایی نقص و آسیب ساختاری در مواد شده است: «این رویکرد، مدخلی فوق‌العاده برای معرفی این رشته به جامعه است. هنگامی که سوانح بزرگ رخ می‌دهند، ناگهان همه می‌پرسند: چرا فلان پل فروریخت؟»
این برنامه دانشجویان کارشناسی ام‌آی‌تی را ترغیب خواهد کرد تا درباره این رویدادها پژوهش کرده و نشان دهند که چگونه علم مواد قانونی و کالبدشکافی ساختارها به پیشگیری از آسیب‌های عملکردی در آینده کمک کرده است. از جمله نمونه‌های تاریخی می‌توان به پرچ‌های به‌کاررفته در ساخت کشتی تایتانیک اشاره کرد که وجود ناخالصی در آن‌ها سبب شکنندگی بیشتر فلز در آب‌های یخ‌زده اقیانوس اطلس شمالی شد، یا سوانح نخستین هواپیمای مسافربری جت جهان (د هاویلند کامت) که خطرات پدیده خستگی فلزات را آشکار ساخت.
تیم پژوهشی این مرکز در حال برنامه‌ریزی برای برگزاری رویدادهای ترویج علم در جشنواره آینده ام‌آی‌تی (MIT Future Fest) است.
جارامیلو با نگاه به افق ۶ ساله پیشرو ابراز امیدواری می‌کند که این مرکز به قطبی خودکفا و پایدار برای پژوهش‌های مواد بدل شود و بستری قوی برای ۶۰ سال آینده تحقیقات میان‌رشته‌ای در علم مواد فراهم آورد.
توسعه طرح پیشنهادی این مرکز با حمایت تیم توسعه پژوهش در اداره خدمات پژوهشی ام‌آی‌تی انجام شده است که وظیفه پشتیبانی از پروژه‌های بزرگ و اعضای هیئت علمی جوان را بر عهده دارد.
اعضای هیئت علمی حاضر در این مرکز شامل رافائل جارامیلو، کارولین راس، جوجون هو و آنتوان آلانو از دانشکده علوم و مهندسی مواد؛ مونگی باوندی از دانشکده شیمی؛ مارتین بازانت از دانشکده مهندسی شیمی؛ نیکول نی و شوهی اونو از دانشکده علوم زمین، جو و سیارات؛ و مارین سولیاچیچ، ریکاردو کومین، نوح گدیک و لانگ جو از دانشکده فیزیک هستند.
