圣戈班材料科学讲座

健康地生活在一个垂死的星球上——我们是一个失去平衡的世界。依靠科学来改善个人的健康，设计新的药物和疗法，我们忽视了人类在全球范围内的健康。疾病确实危及人类的生存，但它不是强加给人类的疾病，而是人类强加给地球的疾病，是地球免疫系统对我们的反应。气候变化继续以惊人的速度超过可再生能源的实施。在应对全球能源挑战的过程中，澳门威尼斯人注册网站研究发现面临着两个世界：一个是已经拥有大量能源基础设施的世界（传统世界），另一个是几乎没有能源基础设施的世界（非传统世界）。因此，在解决能源挑战时，澳门威尼斯人注册网站研究必须认识到这两个不同的能源世界，因为它们产生了不同的目标。在传统世界中，实现可再生能源的最快途径是将发现与已建立的基础设施相结合。本次演讲将涉及为遗产和非遗产世界创造新能源系统，重点是后者，正如将展示的那样，它是非遗产世界将推动未来全球能源需求。因此，这是可再生能源减少全球碳排放的最重要目标。将展示两项发明：人工叶子和仿生叶子，它们仅使用阳光、空气和水，以分布式和可持续的方式生产食物和燃料。这些发现对世界上没有大型基础设施的穷人尤其有用。

Daniel G. Nocera是哈佛大学帕特森洛克伍德能源教授。他于2013年从麻省理工学院搬到哈佛大学，在那里他是亨利·德雷福斯能源教授，是太阳能革命项目主任和麻省理工学院太阳能前沿中心主任。Nocera因其在可再生能源领域的发现而受到认可，他开创了太阳能转换和储存领域的新范式。Nocera在机械水平上创造了质子耦合电子转移场（PCET），通过首次测量暂时解决了电子与质子耦合的运动。在此实验基础上，他提出了PCET的第一个理论。以PCET为指导框架，他发明了人工叶片和仿生叶片。这种人造叶子由涂有催化剂的硅组成，可以捕捉直接的太阳能光合作用过程——在大气压和室温下，利用阳光将水从中性水分解成氢和氧。仿生叶- c由一个生物工程生物体与人造叶的催化剂相连接，以捕捉光合作用的黑暗过程——二氧化碳和氢的结合产生生物质和液体燃料。人工叶和仿生叶- c的明暗过程的整合，让Nocera开发了一个完整的人工光合作用-阳光+空气+水到生物质和液体燃料。仿生Leaf-C比自然光合作用效率高得多，比自然光合作用的生物质效率高出×10倍，比生物质转化为燃料的效率高出×100倍。Nocera将这种方法扩展到仿生Leaf-N上，通过将太阳能水分解与氮和碳固定微生物相结合，实现了从空气中的氮中提取氨的可再生和分布式Haber-Bosch合成，从而产生了一种活的生物肥料，从而提高了作物产量和早期收获。在最近的叶菜田间试验中（90%的硝酸铵由化学物质替代），在一个400英亩的农场中使用生物肥料减少了153公吨的二氧化碳排放到大气中。此外，仿生叶氮作为一种活的生物肥料，避免了氮的流失，因此在可持续农业中具有重要的未来作用。这些科学发现为大规模和分布式部署太阳能燃料和仅使用阳光、空气和任何水源的粮食生产奠定了基础。有了这些简单的自然投入，这些发现对穷人特别有用，因为那里没有大规模的燃料和粮食生产基础设施。

为了补充他对太阳能转换的兴趣，Nocera开创了PCET在自由基酶学中的应用，探索了光/电氧化还原催化机制在有机合成中的应用，并设计了分层反铁磁体来探索高度相关自旋产生的奇异态，在kagom<s:1>晶格上创造了自旋1 / 2的量子自旋液体，这是凝聚态物理学中长期寻求的奖项。他的团队还创造了用于肿瘤代谢分析的纳米晶体传感器，这项技术被临床医生用于开发新的癌症药物疗法。在化学领域，Nocera发明了分子标记测速法，可以同时对高度三维湍流进行多点速度测量。这种流体物理技术已经被工程界用来解决长期存在的重要问题，这些问题以前没有被描述出来。

Nocera的澳门威尼斯人注册网站研究贡献获得了多个奖项的认可，其中包括Leigh Ann Conn可再生能源奖、Italgas奖、IAPS奖、Burghausen奖、联合国科学技术奖、Firenze分子科学奖、F. A. Cotton奖章、Clarivate引文奖、美国化学学会无机化学奖、Harrison Howe奖、Kosolapoff奖和Remsen奖以及FA棉花奖章。他是美国哲学学会、美国艺术与科学院、美国国家科学院和印度科学院的成员。他被《时代》杂志评为全球100位最具影响力人物，并在《新政治家》同一主题榜单上排名第11位。

Nocera一直孜孜不倦地在科学和公共领域推进能源议程。值得注意的是，他创立了戈登太阳能燃料澳门威尼斯人注册网站研究会议，是美国氢技术咨询委员会的成员，并为美国能源部的几项能源澳门威尼斯人注册网站研究路线图做出了贡献。作为电视和广播的常客，Nocera在向公众宣传科学和工程方面也有丰富的经验，并定期在印刷品上发表文章。在众多项目中，他开发了用于启动PBS NOVA节目的试点项目，science enow是PBS定期播出的科学节目，为麻省理工学院博物馆、伦敦科学博物馆和波士顿科学博物馆设计了三个澳门威尼斯人注册能源的永久性展品，并在莱昂纳多·迪卡普里奥的电影《冰上火》中担任主角，该电影于2019年5月在戛纳电影节首映，并于2019年6月在国际上发行。他最近的项目包括为WGBH （PBS）公众科学和西班牙国家公共电视台（RTVE） El Cazador de cerebro拍摄电影。

Nocera教授的课程从本科一年级一直到澳门威尼斯人注册网站研究生阶段的化学课程，他还教授澳门威尼斯人注册网站研究生阶段的物理课程。他的教学获得了多项大学教学奖，包括麻省理工学院本科教学卓越科学奖。Nocera建立了美国黑人化学家和化学工程师国家组织的第三个学生附属分会他发表了一些成功的项目，这些项目是他开发的，旨在提高大学化学专业中代表性不足的学生的表现。

在加入哈佛大学之前，Nocera在密歇根州立大学开始了他的职业生涯，在那里他是大学杰出教授，然后在1997年加入麻省理工学院，在那里他是亨利·德雷福斯能源教授。他在罗格斯大学获得学士学位，在加州理工学院获得博士学位。Nocera指导了182名博士澳门威尼斯人注册网站研究生和博士后，其中84人担任教职，发表了超过525篇论文，进行了超过1150次邀请演讲和145次命名讲师。Nocera成立了Sun Catalytix公司，致力于为可再生能源的广泛应用开发储能技术；由Sun Catalytix发明的协调化学液流电池技术现在由洛克希德·马丁公司和合资企业GridStar flow进行商业化，并允许大规模的电网存储，以广泛采用可再生电力。Nocera创立的第二家公司Kula Bio生产仿生Leaf-N，作为可再生、分布式和可持续农业的活生物肥料。

查理·贝特曼目前是圣戈班北美澳门威尼斯人注册网站研究中心的高级对外关系经理。他的活动范围从管理与学术合作伙伴的关系到寻找圣戈班在北美感兴趣的材料和加工技术。

与圣戈班确定的循环经济、电气化、物联网和物联网、降低碳含量解决方案、人类福祉和医疗保健以及安全相关的解决方案特别相关。

Charlie拥有材料科学博士学位，他的大部分职业生涯都在圣戈班领导一个负责材料表征和工程的团队。他热衷于确定材料化学和加工之间的关系，以了解和提高产品性能。从建筑产品到用于恶劣环境的先进陶瓷，以及用于苛刻应用的特种聚合物，他都从事过各种工作。

重新定义我们与材料的关系-重新平衡等式

在这些开场白中，我将简要概述我们在圣戈班开发的材料选择方法，强调从传统的价格和性能标准向受气候变化意识和资源限制影响的更复杂框架的转变。