Att ha tillgång till grundläggande utrustning som provrör och centrifuger för att utföra enkla vetenskapliga experiment är givet vid de flesta amerikanska universitet. Inte så i Afrika, där studenter möter en brist på utrustning som behövs för att utföra även grundläggande laboratorieexperiment.

USC Dornsife kemistudent Betsy Melenbrink är medlem i ett internationellt team av materialvetenskapsstudenter som syftar till att fylla tomrummet genom att bygga en billig elektrokemiapparat för användning i den delen av världen.

Gruppen har designat och byggt en enhet känd som en potentiostat, hårdvaran som används i de flesta elektrokemiexperiment. Ljusgrön och liten nog att passa i en hand, som liknar en videospelskontroller, det är nu i tidig testning vid afrikanska universitet i Malawi, Tanzania och Kenya. En bredare utbyggnad är planerad senare i år.

Anses vara en ryggrad i modern elektrokemi, potentiostater ger viktig information för testning av livsmedels- och läkemedelskvalitet, miljöövervakning, och snabb DNA-detektion, såväl som i klassrummet.

Lärosatsen passar i en liten kartong och kan enkelt skickas. Den inkluderar potentiostaten, drivs av en elektronikplattform med öppen källkod, plus en labbmanual och tillbehör för en termins experiment – ​​monterade för under 100 USD styck. Tanken är att ge praktisk instruktion i hur energiteknik, från batterier till solceller, fungera och förstärka grundläggande elektrokemibegrepp.

Även om det inte kan matcha precisionen och noggrannheten hos en standard forskningspotentiostat, som kostar tusentals dollar, det uppfyller de flesta grundutbildningens behov, sa Melenbrink.

Två intensiva veckor

2016, Melenbrink deltog i ett intensivt två veckors sommarprogram för hållbar energi som erbjuds av det gemensamma företaget för ett afrikanskt materialinstitut. JUAMI är ett institut för avancerade materialstudier som grundades 2012 och stöds av National Science Foundation. Det sponsrar internationella skolor och workshops för unga forskare som undervisas av ledande materialvetare och ingenjörer, inklusive Sri Narayan, professor i kemi vid USC Dornsife och meddirektör för USC Loker Hydrocarbon Institute.

Möjligheten slog an med Melenbrinks starka intresse för internationell utbildning och hållbarhet.

"JUAMI är inriktat på att få amerikanska och afrikanska studenter på samma sida om hållbar energiforskning och att etablera samarbeten, " sa hon. "Jag trodde att det var mitt i min gränd och en potentiell karriärriktning."

Eleverna bildade team och skapade projekt utifrån vad de hade lärt sig på workshopen. Melenbrink, nu en femteårs Ph.D. student som arbetar med solenergiinnovation som en del av docent i kemi Barry Thompsons grupp, gick med i ett internationellt lag som vann en av två $7, 500 utmärkelser från U.S. Materials Research Society för att täcka materialkostnader.

För det senaste året, teamet har samarbetat via Skype och e-post för att få liv i den gröna rutan. I gruppen ingår studenter från fem amerikanska universitet, Uganda, Kenya, Tanzania, och en professor baserad i Malawi. Nu, klassrumsset testas vid tre afrikanska partneruniversitet. Feedback kommer att styra projektets expansion till ytterligare sju universitet till hösten.

Kunskap mottagen och given

Förra december, Melenbrink reste igen till Afrika för att rapportera framsteg vid en Materials Research Society-konferens som hölls i Botswana.

"Det är väldigt intressant att höra afrikanskt perspektiv från afrikanska röster, " sa hon. "Så ofta har vi vår västerländska lins som vi ser världsproblem genom. Det var trevligt att höra afrikaner engagera sig med varandra om problem de stöter på och utforska möjliga lösningar."

Förutom studenter, JUAMI:s framgång beror på frivilliga professorer som designar experiment och föreläser vid instituten. Narayan, internationellt känd för sin batteriforskning, presenterade en praktisk handledning om ämnet bränsleceller och redoxflödesbatterier.

Efter föreläsningen, deltagarna utförde experiment med fyra bränslecellssatser som Narayan hade burit till Tanzania.

"Det var första gången som några av dem ens hade hört talas om bränsleceller, lämna ensam och se insidan av en bränslecell, " Narayan sa. "Att dela vår kunskap är alltid en inspirerande upplevelse. Eleverna var definitivt mycket mottagliga. De gillade experimenten mycket."

Belysning karriärvägar

JUAMI:s cykel för att dela kunskap och främja framtida samarbete beror på den goda viljan och stödet från lärare och studenter från många länder. Narayan säger att han ser fram emot att delta i JUAMIS nästa materialworkshop som planeras för Uganda i december.

Och unga materialvetare som Melenbrink ser framtida karriärvägar i ett nytt ljus.

"Efter att ha deltagit i JUAMI och detta potentiostatprojekt, Jag är intresserad av internationell forskningsutveckling, helst inom energiteknik."

I väntan på att avsluta sin doktorsexamen. senare i år, hon undersöker möjligheter med en icke-statlig organisation eller internationell utvecklingsbyrå.

"Jag tycker om både att resa och lära mig om andra kulturer såväl som vetenskaplig forskning. Jag hoppas att jag kommer att kunna slå samman de två."