Georgia Institute of Technology har tilldelats ett U.S. Air Force Center of Excellence för att designa nanostrukturer för energiskörd och adaptiva material, och att utveckla verktyg för att optimera kritiska kognitiva processer hos den moderna krigsfightern.

Center för 10,5 miljoner dollar, känd som Bio-nano-aktiverade oorganiska/organiska nanostrukturer och förbättrad kognition (BIONIC) center, leds av Vladimir Tsukruk och Kenneth Sandhage, professorer vid Georgia Techs School of Materials Science and Engineering.

"Avancerade material är ett område av betydelse för flygvapnet eftersom materialvetenskapens landskap snabbt förändras och bio-nanomaterial är klasser av genomträngande material som uppvisar unika förmågor och har potential att möta flygvapnets behov, " förklarade Rajesh Naik, en vetenskapsman vid U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL) Directorate för material och tillverkning. "Dessutom, förbättrade kognitionsverktyg krävs för att bedöma den kognitiva förmågan hos krigsfightern eftersom vi ber om mer från våra mänskliga operatörer i de mest krävande miljöerna."

BIONIC-centret inkluderar en grupp kärnmedlemmar från sex avdelningar inom Georgia Tech Colleges of Sciences and Engineering, en forskare vid Ohio State University, och forskare och ingenjörer vid AFRL. Lockheed Martin Aeronautics Company är också en industriell samarbetspartner.

Finansiering för Center of Excellence tillhandahålls av Materials and Manufacturing Directorate och Human Effectiveness Directorate av AFRL, US Air Force Office of Scientific Research och Georgia Tech. Det första priset är på tre år, med möjlighet till ytterligare två års förlängning.

"Georgia Tech valdes att leda detta Center of Excellence på grund av dess investering i infrastrukturutveckling, inklusive nya faciliteter och instrumentering; dess rekrytering av högklassiga lärare och studenter; och dess tonvikt inom bio-nanoteknik och kognitiv vetenskap, sa Morley Stone, chefsforskare för Human Performance Wing vid AFRL:s Human Effectiveness Directorate.

Det finns tre stora forskningsinriktningar, kallas tvärvetenskapliga forskargrupper, inom BIONIC-centret. Varje grupp innehåller flera medarbetare från AFRL:s material- och tillverkningsdirektorat eller direktorat för mänsklig effektivitet.

För den första stöten, som leds av Sandhage, forskare designar, tillverka, karakterisera och modellera prestandan hos oorganiska/organiska nanokompositer för effektiv, fjärråtervinningsanordningar för energi, som solceller och batterier.

"Det amerikanska flygvapnet använder autonoma drönare som de skulle vilja använda under längre tidsperioder, " förklarade meddirektör Sandhage, som innehar B. Mifflin Hood-professuren vid School of Materials Science and Engineering och en adjungerad tjänst vid School of Chemistry and Biochemistry. "Att göra det, de behöver en kostnadseffektiv energikälla som kan fungera effektivt under långa tidsperioder, samtidigt som det ger höga kraftpulser när det behövs."

Tsukruk leder den andra tvärvetenskapliga forskargruppen, som fokuserar på design, tillverka, karakterisera och simulera prestandan hos oorganiska/organiska nanokompositer för avstämning, adaptiva material.

"När dessa adaptiva material utsätts för värme eller ljus eller båda, de kommer att ändra sina egenskaper på sätt som är användbara för att känna av eller förvandla ytor, " sa medregissören Tsukruk, som också har ett gemensamt uppdrag i Georgia Tech's School of Polymer, Textil- och fiberteknik.

Den tredje drivkraften leds av Michelle LaPlaca, en docent vid Wallace H. Coulters avdelning för biomedicinsk teknik vid Georgia Tech och Emory University. LaPlaca och hennes team planerar att utveckla verktyg och bedömningsmetoder för att optimera kritiska kognitiva processer hos den moderna krigskämpen.

"USA:s flygvapenanalytiker måste vara uppmärksamma på datorer och kontroller i timmar åt gången, så vi siktar på att hitta en molekylär signatur för kognition som är känslig för förändringar i stressnivåer och korrelera dessa molekyler med funktionella hjärnkartor med hjälp av magnetisk resonanstomografi, ", sa LaPlaca. "Vi vill lära oss om en krigsfighters fysiologiska reaktion på olika situationer och använda denna information för att optimera träning och arbetseffektivitet."

Utöver sina forskningsmål, ett annat mål för Center of Excellence är att bedriva stimulerande samarbetsforskning som motiverar studenter att överväga att arbeta på AFRL.

"På Georgia Tech, vi har haft en historia av att skicka enastående alumner att arbeta på AFRL, inklusive tre av våra nyligen doktorer. akademiker. Som studenter, de kunde samarbeta med forskare vid AFRL och tillbringa längre perioder på AFRL-anläggningarna, som öppnade deras ögon för AFRL:s spännande möjligheter och dynamiska forskningsatmosfär, sa Sandhage.

Andra kärnmedlemmar i centret inkluderar Regents Professor Mostafa El-Sayed, professor Seth Marder och biträdande professor Nils Kroger från Georgia Tech School of Chemistry and Biochemistry; professor Bernard Kippelen från Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering; Shella Keilholz, en biträdande professor vid Coulter-avdelningen för biomedicinsk teknik; Eric Schumacher, en biträdande professor vid Georgia Tech School of Psychology; och Hamish Fraser, professor vid institutionen för materialvetenskap och teknik vid Ohio State University.

Forskare kommer att läggas till denna kärngrupp redan nästa år, när centret börjar dela ut fröbidrag till Georgia Tech-fakultetsmedlemmar.

"Målet med detta såddbidragsprogram är att etablera nya kontakter till begåvade Georgia Tech-fakultetsmedlemmar som kan resultera i långsiktiga relationer och fruktbara samarbeten med det amerikanska flygvapnet, tillade Sandhage.

Källa:Georgia Institute of Technology