GAANN化学与生物分子工程奖学金
项目总结
在STEM领域攻读博士学位的优等生可能有资格获得电化学工程及相关应用领域的国家需要领域研究生援助（GAANN）奖学金。这些奖学金是根据学习成绩和经济需要颁发的。GAANN研究员由化学和生物分子工程系推荐，并需要研究生院和奖学金项目选择委员会的批准。如果被选中，GAANN研究员有资格获得每年高达34,000美元的津贴。
资格要求
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化学与生物分子工程专业全日制在读或博士研究生
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美国公民、永久居民或自由州永久居民
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致力于成为大学教员或具有高影响力的研究者
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优秀的本科和研究生成绩（如果适用）（累计平均绩点）
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证明经济需要，根据联邦指导方针确定
如何申请
步骤1。申请化学与生物分子工程系博士课程。
步骤2。给John Staser博士发邮件至staser@ohio.edu，表达你申请GAANN奖学金的意向。
GAANN的院系关系
- Monica Burdick，化学与生物分子工程副教授
- Damilola Daramola，化学与生物分子工程助理教授
- Doug Goetz，化学与生物分子工程教授
- Marc Singer，副教授，化学与生物分子工程
- John Staser（主任），化学与生物分子工程副教授
- Jason Trembly，机械工程和化学与生物分子工程教授
研究领域
电化学工程
电催化（Staser, Trembly, Daramola）
电催化剂的发展是提高电化学过程动力学和经济性努力的前沿。新型电催化剂需要具有成本效益，能够在对环境影响最小的情况下大量合成，使用易于在美国采购的前体和原材料，并表现出优异的稳定性和使用寿命，这些都是国家需要的新兴领域，包括可再生能源生产、电化学合成、环境修复和制药。
这方面的研究是在纳米尺度上进行的。合成过程的设计是为了产生特定的电催化剂特征，包括表面形貌、孔隙度、粒度分布和化学性质。通常，先进的建模功能用于更好地理解和预测分子水平上的电催化剂行为。
在俄亥俄大学，你可以开发新的电催化剂，应用范围从燃料电池和电解槽到燃料的电化学合成，再到生物质到增值化学品的电化学转化。我们致力于提高电催化剂的特性，包括表面形貌和对电化学合成中特定产物的选择性。使用计算流体动力学等工具来预测电化学过程的热力学和动力学，并调整电催化剂的性能以达到预期的结果。
电催化有几个项目。其中一些包括：
- 天然气选择性电化学氧化制有价中间化学品的混合氧化物电催化
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电化学合成中的电催化
电化学能源装置（斯塔塞、特雷姆利、达拉莫拉）
电化学装置长期以来一直用于能量转换和存储。铅酸电池几乎用于地球上的每一种飞行器，燃料电池在太空探索中也取得了成功。最近，作为便携式电子设备的首选电源，锂离子电池再次受到限制，但随着人们努力提高充电率和经济性，锂离子电池在电动汽车领域出现了爆炸式增长。大多数主要汽车品牌都至少生产一种电动汽车车型，趋势表明，未来几年电动汽车的销量将大幅增长，用户普及率也会提高。虽然电化学能源设备有着悠久而传奇的历史，但未来同样令人兴奋，在植入式医疗设备、柔性电池和电容器、光电电容器、电网规模存储和锂以外的先进电池化学方面都有可能。
该领域的研究范围很广，从材料开发到设备和系统级工程，再到技术经济分析和最终使用安全。新的电极化学和结构得到了重要的研究关注。新的电解质正在开发中，可以推动电化学窗口并允许更高的能量密度。在某些应用中（如航空或太空系统），尺寸和重量是关键，研究人员正在进行研究，使设备更小，而不会显著降低能量或功率密度。
在俄亥俄大学，你可以帮助开发先进的电化学能源设备，以满足快速变化的能源组合的需求。我们致力于新材料和新电极化学，以及先进的设备架构和系统级集成。在这个领域有几个活跃的项目，GAANN的研究员可以参与其中。
生物质的电化学转化（Staser, Daramola）
生物质能作为包括生物燃料、塑料和其他材料在内的许多产品的原材料而受到关注。特别是，像玉米秸秆和其他农业残留物这样的木质纤维素生物质引起了人们的兴趣，因为它在美国储量丰富，可以用来制造生物燃料。然而，木质纤维素生物质的木质素部分不能转化为燃料。在将木质纤维素生物质转化为生物燃料的生物精炼厂中，木质素部分通常被燃烧以回收能量。然而，木质素本身就是一种非常有趣的材料；它是一种多芳香化合物。木质素解聚成更小的芳香族化合物是有趣的，因为这些更小的芳香族化合物可以取代石油作为树脂，树脂粘合剂等的原料。解聚在实践中很难实现。
木质素的电化学转化具有广阔的前景，因为通过控制电极电位，可以控制反应机理，实现对低分子量芳香族化合物的高收率和选择性。俄亥俄大学的研究人员正在基础研究和应用研究中探索生物质的电化学转化。该领域的基础研究旨在描述电化学过程的基础，而应用研究侧重于开发反应器设计，以实现木质素转化为有用化学物质的高速率。作为该项目的一部分，对生物质转化的电催化剂进行了计算研究。该领域的计算技术包括密度泛函数理论、统计力学、鞍点查找方法和根查找方法，用于预测模型化合物转化的热力学和动力学，这些模型化合物可作为更大和更复杂的生物质分子的替代品。此外，产品分析在这个领域也很重要。
从事生物质电化学转化的学生有机会进行基础研究和应用研究，以及数学建模。他们将学习识别转化产品的分析技术。此外，学生将有机会进行技术经济分析，以量化这一过程对生物炼制概念和整个生物燃料行业的经济影响。
生物材料的电化学评价（Goetz, Burdick, Staser）
适配体是核酸或肽为基础的分子，表现出高度选择性结合靶配体。靶配体可以是细胞、蛋白质或小分子。在功能上，适体与单克隆抗体（mab）在特定靶标的特异性上有些相似。适配体的一个快速发展的应用是它们在适配体传感器中的应用，特别是基于电化学的生物传感器、细胞表达的生物标志物或细胞分泌的生物标志物。
学生将有机会开发两种应用的新型电化学感应传感器。具体来说，Goetz和他的同事拥有多种具有治疗潜力的小有机化合物的物质组成专利。该小组试图开发一种适体传感器，用于检测生物基质中的铅化合物。Burdick及其同事正在通过液体和组织活检鉴定乳腺癌细胞表型的生物标志物，以用于诊断目的，尤其对在肿瘤发生、疾病进展和转移中具有功能作用的分子感兴趣。将开发用于诊断和治疗卫生保健应用的检测生物标志物的适配体传感器。这些项目是高度跨学科的，包括具有电化学专业知识的Staser实验室，以及具有细胞和分子生物医学工程专业知识的Burdick和Goetz实验室。Staser， Burdick和Goetz将领导这个项目，学生们将与这个团队密切合作，确定合适的适配体，开发基于电化学的适配体传感器，并利用开发的传感器来解决与新诊断和治疗发展相关的关键假设。
对化学和生物分子工程与融合科学、转化医学研究和技术开发威廉希尔亚洲感兴趣的学生非常适合这个领域的项目。 GAANN研究员将开发电化学、生物化学、细胞和分子生物学以及生物医学科学在工程应用中的研究技能。
SLM制造金属的耐蚀性（Singer）
金属的3d打印，通过被称为选择性激光熔化（SLM）的增材制造（AM）工艺进行，是制造复杂部件的一种越来越有吸引力的方法。然而，人们对这类材料的降解过程知之甚少。初步工作表明，无论材料类型如何，这种相对较新的制造方法在材料结构上引入了显著的根本差异；这些结构，材料积累过程中的工件，似乎主导了材料的腐蚀行为。GAANN研究员的任务是研究使用SLM制造的不锈钢（316L和17-4PH）和Inconel（合金INC718）的耐腐蚀性。利用适当的ASTM标准进行实验，以阐明使用SLM生产的合金，鉴于其独特的微观结构，是否具有不同的耐腐蚀性，并且更容易受到局部攻击和晶间腐蚀，与等效的片状试样相比。GAANN研究员将有机会发展电化学技术方面的专业知识（包括动电位扫描、线性极化电阻和电化学阻抗谱），样品表面将通过轮廓术进行表征，以检查局部攻击，并通过扫描电子显微镜、能量色散x射线光谱和拉曼显微镜来识别任何表面特征。此外，GAANN研究员还将利用电子背散射衍射来表征SLM制造材料的微观结构，并将这些发现与它们的腐蚀敏感性联系起来。
学生将受益于俄亥俄大学腐蚀与多相技术研究所和先进材料加工中心的教职员工的专业指导。此外，将有机会参加综合助教活动，通过几个由部门提供的材料为导向的课程。