想象一下!

学院的研究人员将伟大的想法转化为现实的结果

新知识源于新思想。火狐体育的研究人员在2019财年第三季度从联邦和州机构、企业和非营利组织获得了1000万美元的资助,用于产生现实效益的新思维。在这一期的《火狐体育火狐体育》杂志中,我们来看看校园里发生的一些创新想法和突破性研究——其中许多是由政府资助或私人捐赠给大学的。“我们研究组合的广度——从天体物理学和气候变化到多样化新泽西的教师队伍——正是人们对国家指定的高研究活动博士大学的期望,”研究和研究生院院长副教务长斯科特·赫内斯说。

在南极洲创造历史

今年3月,当科学钻探船JOIDES Resolution从南极洲返回智利时,地球与环境研究教授桑德拉·帕斯切尔(Sandra Passchier)看到了陆地。她回忆说:“在看了两个月只有白色、蓝色和灰色的风景后,我不得不适应所有的颜色。”

Drillship

帕斯切尔是国际协调南极研究领域的先驱,他和一个由科学家和船员组成的国际团队的其他成员,通过在南极洲西部孤立的阿蒙森海地区收集到迄今为止最长的钻芯,创造了历史。

这些冰芯保存了南极西部冰盖扩张和退缩的历史,将帮助科学家预测气候变化的潜在影响。

“周围有这么多冰山,让钻杆在海底停留足够长的时间以达到一定深度是非常困难的。但船上每个人的决心都是前所未有的。没有人想放弃,”她说。

Sandra Passchier on her sixth Antarctic expedition spent two months on a drillship collecting cores from the West Antarctic Ice Sheet.
Sandra Passchier在她的第六次南极探险中花了两个月的时间在一艘钻探船上(上图)收集南极西部冰盖的岩芯。

他们的坚持得到了回报。“我对我们的核心感到非常满意。我们恢复了地球过去一个重要温暖时期的完整南极西部记录,”帕斯切尔报告说。“我们发现证据表明,南极西部冰盖在过去改变了它的足迹,并对气候变化做出了反应。现在,作为一个科学团队,我们正在设计一个如何提取沉积物中所有气候信息的计划。”

尽管吃得很可口,但在船上的两个月也面临着独特的挑战——要在颠簸的船上在跑步机上保持平衡,要在没有手机和可靠互联网服务的情况下“不插上电源”生活,还要提前六天返回智利,为受伤的船员提供治疗。

Glacier
盖蒂图片社

这是帕斯切尔的第六次南极探险,也是她与国际海洋发现计划(IODP)的第三次南极探险。虽然美国国家科学基金会(NSF)及其国际合作伙伴资助了IODP,但帕斯切尔参加IODP 379考察的资金是通过与IODP在哥伦比亚大学的美国科学支持计划签订的合同提供的。

在童子军中探索角色发展

成年人如何塑造年轻人的性格?对于童军团长和其他成年志愿者来说,什么样的训练和经验能帮助他们在童军中塑造品格?什么样的训练能促进性格的发展?家庭科学和人类发展教授詹妮弗·厄本和米利亚姆·林弗希望2500名童子军和他们的成年领袖能找到答案,帮助美国童子军(BSA)加强使命。

University researchers are studying character building through the Boy Scouts of America.
大学研究人员正在通过美国童子军研究性格塑造。

这些研究人员同时也是火狐体育青少年发展与评估研究所(RYTE)的共同负责人,他们第一年获得了由斯蒂芬·d·柏克德小基金会资助的一项为期两年、价值570万美元的美国童子军国家品格倡议子奖的资助,以支持全国范围内的BSA BEST(共同建立童子军证据)的第二阶段,这是一项正在进行的全国性研究,探索成年人在青少年品格发展中的作用。

“第一阶段证实,BSA提供了一种独特的性格倡议,这种倡议深深植根于其文化,也是探索和记录成人实践与青少年性格发展之间关系的理想选择,”厄本说。

Jennifer Urban (standing, right) and Miriam Linver codirect the Institute for Research on Youth Thriving and Evaluation.
Jennifer Urban(站右)和Miriam Linver共同领导青年发展与评估研究所。

为了了解成人和童军是如何合作的,厄本、利弗和美国研究机构(AIR)的BSA BEST合作伙伴目前正在寻找能让童军培养出最强性格的BSA培训和成人经历。

“到目前为止,我们的共同努力——包括开发和试点测试调查和访谈协议——都是成功的,”厄本说。“我们还对成人志愿者领袖培训进行了深入观察,重点是BSA的强化领导力木徽章培训课程。”

虽然研究小组希望在初秋发布一份初步报告,但厄本指出,令人兴奋的模式和发现已经出现。“例如,我们预计,有几种不同的成年领袖形象会给年轻人带来积极的影响。我们很高兴能找到他们是什么,这样我们就可以帮助BSA培养强大的成年领导者。”

帮助发现遥远的黑洞

当黑洞碰撞或中子星合并时,它们会在时空中产生微小的涟漪,引力波探测器可以测量到。自2015年激光干涉仪引力波天文台(LIGO)测量到黑洞碰撞产生的第一个引力波以来,又探测到四次黑洞碰撞,以及一次双中子星合并。这些发现的重要性证实了阿尔伯特·爱因斯坦的百年预言,并得到了2017年诺贝尔物理学奖的认可。

Black hole

物理学和天文学教授Rodica Martin和物理学教授Marc Favata是LIGO团队的成员,他们现在正在研究材料的光学特性,这些材料可用于开发下一代高灵敏度引力波探测器。

马丁说:“有了更灵敏的仪器,LIGO可以探测到来自更远的源头的引力波,或者用现有的探测器观测到的太弱的引力波,这给了我们对宇宙动力学的新见解。”

Rodica Martin, (left, with a student) studies optical properties that can be used in gravitational-wave detectors, which detect neutron stars colliding
罗迪卡·马丁(左)和一名学生正在研究引力波探测器的光学特性,引力波探测器可以探测中子星碰撞(上图)。

通过桌面光学实验,她和一组学生正在研究用于探测器法拉第隔离器(引力波探测器的关键组成部分)的新型磁光材料。早期确定下一代法拉第隔离器的合适材料是开发引力波探测器的关键,这种探测器能够观测到宇宙中几乎所有的恒星质量黑洞合并,并促进对爱因斯坦相对论的更精确测试。

据马丁说,她的国家科学基金会资助的项目进展顺利。“我们已经获得了几种材料的初步结果,希望在未来几个月准备好报告更完整的发现。”

多样化新泽西的师资队伍

根据新泽西州教育部(NJDOE)的数据,虽然所有学生都受益于多元化的教师队伍,但新泽西州只有16%的教育工作者是有色人种教师。对于有色人种学生来说,缺乏榜样——以及充分了解他们的种族、民族和文化背景的教师——可能会导致终身成就和机会不平等。

“最让我兴奋的是,在这些项目上工作的才华横溢、充满热情的专业员工和教职员工,他们充满了活力、承诺和专注。”

詹妮弗·罗宾逊

在NJDOE的“教师渠道多元化:招聘有色人种教师”资助下,火狐体育通过与纽瓦克公立学校合作开展为期19个月的试点项目,解决了这一问题。此外,火狐体育还与全国教育合作伙伴联手,启动了新泽西州最大学区的第一所教师学院,以培养下一代教师。

Jennifer Robinson (above right) is helping to recruit teachers of color in New Jersey.
詹妮弗·罗宾逊正在帮助招募新泽西州的有色人种教师。

火狐体育教育学中心执行主任詹妮弗·罗宾逊说:“火狐体育再次成为教师培训的先锋,并帮助领导招聘和留住有色人种教师——以及城市学校的教师。”

招募有色人种教师项目将扩展该大学创新的纽瓦克-火狐体育火狐体育城市教师驻留计划的工作,这是一个为致力于城市教育的大学毕业生和职业转换者提供的基于现场的教师认证计划。

Montclair State is working with Newark Schools to diversify the teacher pipeline
火狐体育正在与纽瓦克学校合作,使教师队伍多样化

罗宾逊解释说:“虽然它将成为全州其他项目的典范,但最重要的是,它将帮助我们更多地了解如何开展这项工作,以便我们能够增加新泽西教师人数的多样性。”

今年2月,火狐体育、纽瓦克公立学校和美国学生联合会联合成立了纽瓦克公立学校教师学院。

这是计划中的一系列高中学院中的第一所,将帮助纽瓦克公立学校的学生为教育事业做好准备,并为该州的教师队伍增加多元化的渠道。

此次发射开启了教师学院的规划阶段,该学院将于2020年开放。该大学将帮助设计课程,为学生的教学生涯做好准备,并提供教授指导和实习机会。

“最让我兴奋的是才华横溢、热情高涨的专业教职员工——包括中学和特殊教育教授Mayida Zaal和Tanya Maloney,以及幼儿教育、小学和扫盲教育教授Bree Picower——他们正致力于这些项目,充满活力、承诺和专注,”罗宾逊说。

Teacher helping student

开发新的疟疾治疗方法

世界上近一半的人口在被感染了单细胞寄生虫疟原虫的蚊子叮咬后有感染疟疾的风险。据疟疾风险药物组织估计,仅2016年,全球就有2.16亿例病例导致44.5万人死亡。

最近出现的对现有抗疟药物具有耐药性的疟原虫菌株引发了对新的抗疟药物的紧急研究。

索科尔化学教授大卫·罗特拉;索科尔药物化学教授、索科尔大学药物生命科学研究所所长John Siekierka;和罗格斯大学的研究人员分享了美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所(NIH NIAID)提供的一项为期三年、价值150万美元的奖励,以实现这一目标。

David Rotella (left) and John Siekierka are working with an NIH grant to search for new antimalarial treatments.
David Rotella(左)和John Siekierka正在利用NIH的资助寻找新的抗疟疾治疗方法。

“我们正在研究一种蛋白激酶的抑制剂疟原虫在其生命周期中扮演着多种角色,”罗特拉解释道。“我们希望证实这种酶是否能抑制寄生虫的生命周期疟原虫不止一次。如果我们能够证明这一点,就有可能将其与其他抗疟疾药物结合起来治疗感染,并减少或非常有希望防止耐药性的产生。”

研究人员已经开始制备新的化合物,以确定蛋白激酶的有效抑制剂。“我们最有效的化合物现在的活性是我们开始时的10倍,并且在基于细胞的分析中也很活跃。”Rotella指出,通过优化酶分析技术,精度和可重复性得到了提高。

虽然研究人员的目标是提高他们的化合物的活性和类似药物的特性,并在该基金的剩余几年里在疟疾动物模型中识别和测试至少一种分子,但Rotella对初步结果感到满意。“到目前为止,结果支持我们的想法,即这种酶是探索治疗疟疾的一个很好的目标。”

灾后保持水的清洁

像波多黎各在飓风玛丽亚之后发生的水危机往往是当今日益频繁和严重的自然灾害的不幸结果。然而,在灾难性的自然灾害发生后,清洁的水对于生存和救援是必不可少的。

Inspired by his personal experiences with hurricanes, Yang Deng created a water treatment device that can be used following natural disasters.
受到个人飓风经历的启发,杨登发明了一种可以在自然灾害后使用的水处理装置。

地球与环境研究杨邓教授采用整体方法设计了一种创新的紧急水处理方法,使用高铁酸盐(一种新兴的多功能处理剂)去除受灾害污染的水中的污染物,防止水媒传染病的传播。他的经济实惠的解决方案是安全,易于使用,适合家庭和社区使用。

邓说:“我的灵感来自我多年来与飓风打交道的个人经历,我深刻理解自然灾害后不同的紧急需求,包括水。”“我觉得工程师有责任为受灾人口找到现实世界的解决方案,支持他们的生存。”

他的研究得到了该大学PSEG可持续发展研究所和新泽西水资源研究所的支持,并得到了美国环境工程师和科学家学会的认可。今年4月,他获得了2019年美国科学院环境工程与科学卓越成就奖。

Two women collect water in cat litter buckets from a pipe bringing untreated water from the mountainside outside Utuado, Puerto Rico, three months after Hurricane Maria.
飓风玛丽亚过后三个月,波多黎各乌图阿多外的山腰,两名妇女用猫砂桶从管道中收集未经处理的水。

支持清洁能源发展

该大学的清洁能源和可持续发展分析中心促进了有关州,国家和国外清洁能源发展的研究,分析和推广。

Pankaj Lal (above left) is leading the University’s Clean Energy and Sustainability Analytics Center.
Pankaj Lal是该大学清洁能源和可持续发展分析中心的负责人。

该中心的计划和项目部分由PSEG基金会资助;包括新泽西公用事业委员会在内的州政府机构;沉积物管理工作组等组织;以及美国国家科学基金会和美国农业部的持续资助。

该中心在许多研究项目上与教师合作。“例如,我们正在与传播和媒体学院教授Anthony Pemberton合作,开展一个电影和教育项目,记录印度和新泽西州的利益相关者对清洁能源的看法,”中心主任、地球与环境研究副教授Pankaj Lal说。

Lal补充说:“我们还与人类学教授Neeraj Vedwan合作,研究新泽西州社区对清洁能源的接受程度,并与数学科学教授Eric Forgoston合作,研究新泽西州绿宝石灰蛀虫的侵扰及其作为生物能源的用途。”

其他与中心相关的研究项目包括Lal自己对基于地方的生物能源可持续性和基于生物质的生物燃料开发的探索。

Solar panels

该中心还通过师生在清洁能源和可持续性分析方面的研究以及最先进的综合经济模型的开发,为新泽西州的能源和环境规划做出贡献。

拉尔说,该中心不仅通过为政策制定者、学者和其他利益相关者举办2018年清洁和可持续能源峰会等活动,而且还通过各种旨在培养未来能源领导者的教育项目,成为新泽西州能源的未来。