Yue Yuan, um Ph.D. de segundo ano estudante do Wilson College of Textiles da NC State University, está trabalhando para criar têxteis que filtram dióxido de carbono (CO2) usando as mais recentes técnicas científicas de síntese e imagem. Conhecidos como têxteis biocatalíticos, esses materiais podem servir como depuradores sustentáveis ​​para a captura de CO2, usando enzimas presas em polímeros de base biológica para catalisar a hidratação do CO2.

“São novos materiais que combinam as propriedades catalíticas das enzimas com a flexibilidade dos têxteis, "Yuan disse.

Quando ela começou seus estudos de doutorado, Yuan, que tem formação em pesquisa em ciência têxtil, queria aprender mais sobre as diferentes propriedades de enzimas e polímeros que poderiam ser usados ​​para melhorar o desempenho de têxteis biocatalíticos. Então ela começou a ter aulas de bioquímica.

Foi assim que Yuan ouviu pela primeira vez sobre o espalhamento de nêutrons de Flora Meilleur, um membro do corpo docente da NC State. Meilleur também é biólogo estrutural do Laboratório Nacional Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE), especializado em química de proteínas e cristalografia de nêutrons nas duas fontes de nêutrons do ORNL - a Fonte de Nêutrons de Espalação (SNS) e o Reator Isotópico de Alto Fluxo ( HFIR).

SNS e HFIR são instalações do DOE Office of Science que atraem anualmente mais de 1, 200 pesquisadores em Oak Ridge para obter imagens e analisar materiais e suas propriedades usando nêutrons - partículas eletricamente neutras que se espalham pelos átomos de um material, geração de dados estruturais que muitas vezes não podem ser obtidos com outras técnicas, como raios-x. A natureza não invasiva dos nêutrons os torna uma ferramenta ideal para estudar materiais biológicos, como os polímeros nos quais Yuan está interessada em suas pesquisas.

No estado de NC, Yuan usa técnicas de elétrons e raios-X para estudar as estruturas e interações de polímeros e proteínas enzimáticas para seus tecidos, mas esses métodos não estavam produzindo todos os dados de que ela precisava.

"O desafio de usar elétrons é que os materiais que estou pesquisando são de base biológica, e eles não têm elétrons suficientes para interagir com a sonda, "Yuan disse." Mas nêutrons podem preencher essa lacuna na caracterização.

Um membro do Ph.D. de Yuan comitê, Meilleur apontou o potencial dos nêutrons para ela. Meilleur compartilhou artigos sobre espalhamento de nêutrons, mas Yuan ainda tinha dúvidas sobre como os instrumentos funcionavam e como ela interpretaria e usaria os dados.

"Como você transforma os dados de espalhamento de nêutrons nas informações que deseja?" ela perguntou.

Meilleur sugeriu que Yuan visitasse o Centro de Biologia Molecular Estrutural (CSMB) do ORNL e as instalações de usuários de nêutrons para obter uma introdução imersiva à ciência de nêutrons. O CSMB opera um instrumento de espalhamento de nêutrons chamado Bio-SANs que é dedicado a amostras biológicas em HFIR, e um laboratório de bio-deuteração para preparação de amostras biológicas para análise de nêutrons.

“Reunir-se com cientistas especialistas e visitar instalações é a melhor maneira possível para um aluno de pós-graduação aprender sobre novas técnicas e descobrir como elas podem ser aplicadas em sua área de pesquisa, "Meilleur disse." A oportunidade de Yue de passar uma semana no ORNL foi inestimável, experiência de aprendizagem concreta. "

Yuan se candidatou a uma oportunidade de bolsa de desenvolvimento profissional da Wilson College of Textiles por meio da Ellen Rohde Leadership Initiative, que visa apoiar mulheres na faculdade com treinamento de liderança. Por meio da iniciativa, Yue recebeu financiamento para uma viagem de uma semana a Oak Ridge.

"Inicialmente, Eu estava hesitante porque tinha conhecimento limitado sobre nêutrons, mas depois de visitar, é claro o que é possível, "Yuan disse." Eu conversei com especialistas em enzimas, biomoléculas, e polímeros e recebi feedback positivo sobre o meu trabalho. "

Durante sua visita, Yuan visitou as instalações de usuários de nêutrons e se reuniu com cientistas do ORNL, incluindo Hugh O'Neill, Diretor do CSMB; Dean Myles, um cientista de instrumentos para o difratômetro IMAGINE para bioquímica no HFIR; Urban Volker, um cientista de instrumentos para Bio-SANS; Hassina Bilheux, cientista de instrumentos do Neutron Imaging Facility do HFIR; Laura Stingaciu, um cientista de instrumentos para o espectrômetro de eco de rotação de nêutrons no SNS; John Ankner, um cientista de instrumentos para o Reflectômetro de Líquidos do SNS; Kevin Weiss, um químico de proteínas CSMB; Kunlun Hong, um cientista de materiais do Centro de Ciências dos Nanomateriais; e Tomonori Saito, um químico de polímeros sintéticos e especialista em separação de CO2.

"Passei por diferentes linhas de luz e conversei com especialistas sobre o potencial de diferentes instrumentos para minha pesquisa. O que encontrei em Oak Ridge foram instrumentos de classe mundial, "Yuan disse.

Durante suas reuniões com cientistas de nêutrons ORNL, Yuan discutiu técnicas como refletometria para estudar superfícies e interfaces e espectroscopia para medir movimento atômico e magnetismo.

"Encontrei cientistas dispostos a ajudar, "ela disse." Eu aprendi como começar experimentos e que tipo de desafios eu posso encontrar. "

Yuan e Meilleur se reuniam diariamente para discutir quais informações Yuan considerava úteis para sua pesquisa sobre têxteis biocatalíticos.

"Eu voltaria para o Dr. Meilleur no final de cada dia com feedback, então continuamos atualizando minha programação para o dia seguinte, "Yuan disse.

Entre os objetivos de Yuan para sua semana no ORNL, ela buscou aconselhamento sobre como escrever uma proposta de tempo de feixe no SNS e HFIR para que pudesse aplicar seu conhecimento de primeira mão sobre nêutrons para coletar dados e avançar em sua pesquisa.

"Agora eu sei que existem instrumentos de nêutrons que podem ser ligados à minha pesquisa e que funcionarão em conjunto com a microscopia eletrônica para que eu possa estudar a dinâmica do polímero, "Yuan disse.