Хизер С. Аллен

Хизер Сесиль Аллен — химик-исследователь и профессор химии, которая возглавляет группу Аллена в Университете штата Огайо . Исследования Аллен сосредоточены на межфазных явлениях , особенно тех, которые связаны с водой и воздухом. Ее работа имеет широкое применение — от медицины до изменения климата. Она также разрабатывает нелинейную оптическую спектроскопию и микроскопические приборы для исследования межфазных поверхностей. ^[1]

Аллен опубликовала более 150 журнальных статей и, как сообщается, имеет индекс Хирша 53 по состоянию на май 2024 года. ^[1] Она получила ряд наград, включая премию Ирвинга Ленгмюра Американского химического общества 2022 года по химической физике, а в 2014 году — исследовательскую премию Александра фон Гумбольдта . ^[2] Работа Аллена по структуре воды была упомянута в списке десяти главных прорывов 2004 года журнала Science. ^{[3] [4] [5] [6]}

Хизер Аллен поступила в колледж Сэддлбэк , общественный колледж, в качестве взрослой студентки в возрасте 28 лет. Заинтересовавшись наукой об окружающей среде , она выиграла стипендию Science Scholarship Foundation, что позволило ей перевестись в Калифорнийский университет в Ирвайне, чтобы получить степень в области химии или химической инженерии. ^[7] Она получила степень бакалавра наук по химии в Калифорнийском университете в Ирвайне в 1993 году, работая в качестве научного сотрудника с лауреатом Нобелевской премии Фрэнком Шервудом Роулендом и Дональдом Р. Блейком . Она получила докторскую степень по физической химии в 1997 году, работая с Джоном К. Хеммингером и Барбарой Дж. Финлейсон-Питтс . Тема ее докторской диссертации была « Фундаментальные поверхностные процессы в гетерогенной атмосферной химии: приложения к морской соли (NaCl) и химии оксидных частиц». ^[8] Она получила несколько наград и постдокторских стипендий и работала над постдокторской работой с Джеральдин Л. Ричмонд в Университете Орегона . ^[9]

Хизер Аллен присоединилась к Университету штата Огайо в 2000 году в качестве доцента кафедры химии окружающей среды. ^[7] Она стала профессором кафедры химии и биохимии и кафедры патологии. Она возглавляет Группу Аллена в Университете штата Огайо. ^{[10] [11]}

Ее исследования сосредоточены на фундаментальных межфазных явлениях , молекулярной организации и ориентации на границах раздела между газами и жидкостями , газами и твердыми телами , а также жидкостями и твердыми телами. ^[10] Она особенно заинтересована в понимании активности ионов и молекул в структурах водных поверхностей. Понимание молекулярной организации необходимо для понимания способов, которыми поверхности будут реагировать. ^[12] Ее исследования механизмов химических реакций изучали воду , липиды и жирные кислоты , среди прочих. ^{[10] [13]}

Ее работа имеет отношение к широкому кругу областей, от медицины до изменения климата . С медицинской точки зрения водные поверхностные структуры особенно важны для понимания клеточных мембран и поверхностей кожи, которые функционируют как ворота в клетку и организм. Как молодой исследователь Beckman , Аллен изучала биофизику легких как барьера, опосредующего транспорт кислорода и углекислого газа , а также важность легочных поверхностно-активных веществ . ^[14] Воздух, липиды и вода задействованы на поверхности легких. Было обнаружено, что молекулы альвеолярной выстилки важны для эффективности, с которой могут функционировать легкие. ^[15]

Аллен также исследовала развитие биомембран с особым применением для обнаружения краев рака . ^[14] Ее команда работает над разработкой инфракрасных биомаркеров и молекулярной диагностики для использования хирургами-онкологами. ^[16]

Исследования Аллен пограничных явлений также имеют отношение к геофизике , геохимии и климату . Ее работа включает исследования того, как ионы и минералы взаимодействуют на поверхностях, где они вовлечены в коррозию , и взаимодействия загрязняющих веществ с почвой . ^[7]

Влияние частиц на поверхности важно для понимания поведения воздуха и воды на поверхности океана и здоровья океанов. Недавние исследования показывают, что накопленные ионы присутствуют в поверхностных слоях океана. Используя высокоточные лазерные лучи, исследователи смогли увидеть структуры, образованные ионами галогенов, или галогенидами , и окружающими молекулами воды в межфазной области. Галогениды, такие как иодид и бромид, были обнаружены близко к поверхности, ^[4] результат, который бросил вызов «общепринятому мнению» по этому вопросу. ^{[5] Ионы} хлорида были обнаружены ниже. ^{[4] [5]} Иодид и бромид нестабильны и имеют тенденцию соединяться с другими химическими веществами, образуя озон. ^[4] Это означает, что туман и брызги океана более химически активны, чем считали ранее ученые. Результаты Аллена могут заставить химиков, изучающих атмосферу, пересмотреть свои модели активности озона и изменения климата. ^{[4] [5]}

Поведение атмосферных аэрозолей, твердых частиц, взвешенных в атмосфере, также связано с изменением климата. ^[17] Хизер Аллен является частью национальной многопрофильной группы исследователей, участвующих в Центре по воздействию аэрозолей на климат и окружающую среду (CAICE), которые изучают воздействие атмосферных аэрозолей. ^[18] Аллен изучает поверхности облачных систем и их электрические поля, чтобы лучше понять грозы, удары молний и воздействие микрокапель на облака и туманы. Совместно с Лизой Ван Лун она исследовала поведение серной кислоты и метанола , обнаруженных в виде аэрозолей в верхних слоях атмосферы. Вместе они могут образовывать метилсульфат , соединение, которое притягивает капли воды и поддерживает образование облаков. В то время как серная кислота может отражать свет и тепло, облака имеют тенденцию удерживать свет и тепло в атмосфере. Таким образом, взаимодействие между серной кислотой и изменением температуры атмосферы является более сложным, чем первоначально предполагалось. ^[19]

«Аэрозоли являются основным фактором изменения климата и оказывают существенное воздействие... их воздействие зависит от их состава, размера, свойств поверхности, их расположения в окружающей среде, особенно их присущей способности рассеивать свет, а также облаков — все это переменные». Хизер К. Аллен ^[18]

Хизер Аллен и Allen Group участвуют в разработке нелинейной оптической спектроскопии и микроскопических приборов для научных исследований. К ним относятся спектроскопия генерации вибрационной суммарной частоты (VSFG) ^{[20] [21]} и спектроскопия генерации широкополосной суммарной частоты (BBSFG), используемая для исследования интерфейсов газ-жидкость и твердое тело. ^{[22] [23]} Лазерная технология использует сверхбыстрые фемтосекундные и пикосекундные лазерные импульсы для исследования интерфейсов на молекулярном уровне и наблюдения за ориентацией и структурой химических веществ в поверхностном режиме, поверхностной сигнатурой. ^[24] Другие используемые и изучаемые методы включают методы поляризованной рамановской и инфракрасной спектроскопии , микроскопию угла Брюстера и дифференциальную оптическую абсорбционную спектроскопию . ^{[25] [26] [27]}

• 2001, Премия за инновации в исследованиях от Research Corporation ^[28]
• 2002, премия NSF CAREER ^[29]
• 2003, Премия Бекмана для молодых исследователей ^[14]
• 2005, Исследовательская стипендия Альфреда П. Слоана ^[30]
• 2006, Премия имени Камиля Дрейфуса для преподавателей и учёных ^[31]
• 2012, член Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) ^[32]
• 2013 г. — Премия Американского химического общества за поощрение женщин к карьере в области химических наук, при поддержке Фонда Камиллы и Генри Дрейфуса ^{[33] [34]}
• 2014, Исследовательская премия имени Александра фон Гумбольдта (Германия) ^[2]
• 2015, Премия «Выдающийся ученый», Университет штата Огайо ^[12]
• 2022, Премия Ирвинга Ленгмюра Американского химического общества (ACS) по химической физике ^[35]