EarthSky berbicara dengan George Whitesides - mungkin ahli kimia paling berpengaruh yang masih hidup - tentang apa artinya menjadi seorang ahli kimia saat ini.
Kredit Gambar: Laboratorium Nasional Argonne
Apa yang mengilhami Anda untuk mempelajari kimia, dan seperti apa komunitas sains ketika Anda adalah seorang ilmuwan muda di usia 50-an dan 60-an?
Kimia adalah bidang yang sangat menarik karena ini tentang dunia yang bisa kita lihat dan rasakan. Jika Anda penasaran, Anda ingin tahu mengapa dedaunan berwarna hijau dan mengapa benda-benda hidup dan mengapa cat di dinding berwarna putih atau merah. Dan itulah yang kimia lakukan. Motivasi orisinal adalah hanya menyenangkan untuk memikirkan bagaimana dunia bekerja.
Pada '50 -an dan '60 -an, ketika saya mulai di waktu gletser itu, kimia memiliki pandangan yang sangat terbatas tentang apa yang dilakukannya. Maksudnya, tujuan kimia adalah untuk membuat molekul, yang merupakan kumpulan atom yang sangat kecil. Molekul adalah apa yang membentuk udara dan obat-obatan, dan masuk ke polimer dan cat dan bensin dan semua hal semacam itu.
Sudah menjadi jauh lebih ekspansif. Sekarang tertarik secara luas pada pertanyaan tentang apa itu kehidupan dan materi apa. Ini adalah area yang indah karena membawa Anda ke dalam kontak dengan hampir semua hal yang Anda lihat dan rasakan dan cicipi dan cium serta bicaralah.
Bagaimana Anda menggambarkan apa yang Anda lakukan sebagai ahli kimia?
Ilmu pengetahuan, dan, khususnya, kimia, sangat sosial. Kita semua bekerja dalam kelompok - mahasiswa pasca-doktoral, mahasiswa pascasarjana, dan mahasiswa dalam kelompok penelitian saya. Yang kami lakukan adalah mengeksplorasi hal-hal yang menarik. Hal yang menyenangkan tentang berada di universitas adalah Anda dapat mengikuti rasa ingin tahu Anda di mana pun yang Anda inginkan.
Program dasar adalah menemukan sesuatu yang menarik bagi kami dari sudut pandang rasa ingin tahu, memahami cara kerjanya, dan melihat apa manfaatnya. Kemudian dalam beberapa kasus, ketika kita beruntung, kita mungkin bisa mengeluarkan sesuatu yang pada akhirnya akan menjadi bisnis kecil yang akan mulai mentransfer manfaat pengetahuan ke masyarakat dalam hal solusi untuk masalah.
Saya pikir kimia selalu terhubung sangat erat karena, bagaimanapun, obat-obatan dan cat dan bensin adalah hal-hal yang diketahui semua orang - polimer. Apa yang mungkin sedikit berbeda sekarang adalah bahwa kimia mempelajari molekul-molekul dan kemudian menyerahkannya kepada orang lain yang melakukan sesuatu dengan mereka, yang membuatnya menjadi bensin atau merumuskan cat atau mencoba menemukan sesuatu yang menarik dan rumit dan seksi dengan mereka.
Kredit Gambar: Milosz1
Saat ini, apa yang terjadi adalah bahwa kimia bergerak untuk membuat molekul tetapi juga untuk membuatnya dengan desain agar memiliki fungsi. Tentu saja yang benar-benar diminati orang adalah fungsinya. Dan, faktanya, itulah yang menarik para ahli kimia. Membuat molekul - itu hebat. Tapi yang Anda inginkan sebenarnya adalah molekul yang melakukan sesuatu.
Apa pendapat Anda tentang sains sebagai solusi untuk masalah global yang sulit yang dihadapi orang?
Banyak masalah saat ini membutuhkan sains sebagai bagian dari solusi. Menyediakan air dan perawatan kesehatan bagi orang miskin, menurunkan biaya perawatan kesehatan di negara maju dan menyediakannya dengan cara tertentu di negara berkembang, memikirkan atmosfer - semua hal ini memerlukan sains, biasanya kombinasi dalam sains.
Tetapi mereka juga mensyaratkan bahwa solusinya dapat diterima secara politik dan dapat diterima secara sosial, dan biayanya tepat. Apa yang dilakukan sains dan teknologi - dan keduanya benar-benar tidak dapat dibedakan - adalah memberikan pilihan kepada masyarakat. Kami datang dengan hal-hal yang mungkin menjadi solusi. Lalu masyarakat harus mencari tahu, apakah saya suka solusi itu? Apakah saya ingin membayarnya? Apakah saya suka konsekuensi yang mungkin datang dari hal-hal yang tak terhindarkan yang sedikit serba salah, dan apakah saya pikir manfaatnya sepadan?
Seluruh masalah adalah semacam tarian antara sains yang melakukan hal itu, ekonomi melakukan hal itu, politik melakukan hal itu, dan semuanya berkumpul bersama secara ideal untuk membuat dunia menjadi tempat yang lebih baik.
"Robot lunak," robot tanpa kerangka keras, adalah sesuatu yang sedang Anda lakukan penelitian. Beritahu kami tentang itu.
Robot sangat, sangat menarik sebagai subjek dan semacam teknologi. Masalah utama dengan robot adalah bahwa ada keadaan di mana melakukan suatu pekerjaan bisa terlalu berbahaya bagi seseorang. Mungkin tidak praktis bagi seseorang untuk berada dalam keadaan itu. Mungkin terlalu mahal untuk mempekerjakan seseorang. Masalah yang perlu dilakukan bisa terlalu rumit. Contoh, yang sudah mapan, menggunakan robot untuk mengangkat panel berat di tempat dalam pengelasan bagian tubuh mobil.
Sebagian besar robot yang Anda lihat telah dikembangkan baik sebagai bagian dari manufaktur atau kadang-kadang untuk aplikasi di mana, misalnya, Anda ingin agar orang tidak menjinakkan alat peledak. Anda ingin memiliki mesin yang melakukan penjinakan. Sekarang, sebagian besar robot ini dibuat agar terlihat sedikit seperti binatang atau manusia, artinya mereka disebut "robot keras." Mereka memiliki kerangka dan mereka memiliki motor yang menjalankan hal-hal yang mungkin lengan dan kaki. . Atau kadang-kadang mereka memiliki tapak, tetapi tapak tersebut kemudian menyatu dengan sesuatu yang terlihat seperti lengan.
Tetapi jika Anda berpikir tentang dunia di sekitar Anda, itu penuh dengan makhluk yang adalah kupu-kupu dan cacing dan gurita dan bintang laut. Ini semua adalah makhluk yang tidak memiliki kerangka internal yang keras. Mereka memiliki beberapa struktur berbeda yang menyatukan mereka.
Kami sangat tertarik untuk mengumpulkan robot yang lunak dan tidak terlihat seperti anjing dan lebih seperti bintang laut. Koneksi ke kimia adalah bahwa mesin-mesin ini tidak terbuat dari logam dan mata air. Mereka pada dasarnya terbuat dari karet dan elastomer dan hal-hal seperti itu, seperti makhluk aslinya.
Kuncinya di sini adalah untuk menemukan cara menyusun ilmu material elastomer sedemikian rupa sehingga ketika digerakkan dengan benar, Anda bisa merangkak dan melompat dan bergerak melalui lubang yang mulai terlihat seperti hal-hal lunak yang kita hidup dengan di dunia. Kami percaya akan ada berbagai macam aplikasi dalam hal ini, untuk mengambil dua contoh, operasi di mana Anda ingin mengambil hal-hal yang lembut, untuk melewati lubang-lubang kecil di gedung yang runtuh, yang mungkin menjadi bantuan bencana setelah gempa bumi atau semacamnya. semacam itu.
Kami telah membahas kegunaan kimia. Apa saja masalah besar dan intelektualnya yang membuat Anda terpesona?
Biarkan saya mengambil dua contoh. Saya akan mulai dengan satu yang saya pikir adalah salah satu masalah intelektual besar di zaman kita. Dan itu adalah bahwa jika Anda melihat diri Anda di cermin, apa yang Anda lihat adalah seseorang. Orang itu terdiri dari kulit, yang merupakan bagian luar, dan semua organ internal yang membuatnya bekerja. Masing-masing organ ini terdiri dari sel dan kita semacam tahu apa itu sel.
Ini adalah tas kecil, pada dasarnya, dari apa yang secara efektif sebuah film tipis hidrokarbon, efek hidrofobik muncul dengan banyak mesin molekuler di dalamnya. Dan mesin molekuler sedang melakukan reaksi. Jadi hidup adalah serangkaian reaksi kimia. Jika saya melihat sel dan melihat reaksi yang diberikan, saya tahu reaksi itu tidak hidup. Tetapi ketika saya melihat sel, yang merupakan kumpulan reaksi yang tidak hidup, sel itu hidup.
Bagaimana itu bisa terjadi? Saya pikir jawaban yang adil untuk pertanyaan itu adalah, kami tidak tahu. Tetapi hanya mengherankan bahwa seseorang dapat mengambil sesuatu, yang merupakan serangkaian reaksi kimia yang kita pahami, menyatukannya, dan jaringan reaksi kimia kemudian melakukan sesuatu yang kita tidak punya cara untuk memprediksi dari reaksi individu.
Hal yang sama, kebetulan, muncul dalam pemikiran. Karena, ketika Anda berpikir, sel-sel khusus, neuron di otak, melakukan berbagai reaksi kimia, yang kami pahami. Ion bergerak dan molekul bergerak melintasi membran dan muatan teknis muncul dan menghilang. Itu semua rapi. Tetapi dari itu, entah bagaimana, datanglah Beethoven's Ninth. Dan bagaimana itu bisa terjadi?
Ini adalah salah satu pertanyaan eksistensial yang luar biasa ini. Kami sangat tertarik pada hal-hal yang hidup. Tapi kita sebenarnya tidak tahu apa artinya hidup. Dan Anda mungkin berkata, hal-hal yang hidup, itulah tugas para ahli biologi. Dan, tentu saja ahli biologi sangat penting untuk memahami hal ini. Tetapi pertanyaan intinya, pertanyaan paling penting bagi saya sebenarnya bukanlah pertanyaan biologis. Ini pertanyaan kimia, bagaimana fitur-fitur yang membuat sesuatu hidup muncul dari materi yang tampaknya tidak hidup? Bagaimana itu bisa terjadi? Kami tidak tahu. Jadi itu pertanyaan yang sangat bagus.
Ada pertanyaan lain yang besarnya lebih kecil tetapi jenis hal yang, sebagai ilmuwan, saya suka kerjakan. Saya selalu menyukai badai. Saya berasal dari Kentucky, dan salah satu kegembiraan musim panas di Kentucky adalah bahwa ada badai petir yang fantastis dengan kilat dan guntur serta yang lainnya.
Tapi apa badai itu, hanyalah gradien termal. Yaitu, naik turun karena lebih dingin dari lantai bawah, membawa tetesan air atau uap air. Dari hal itu entah bagaimana muncul perbedaan besar dalam muatan listrik yang menghasilkan baut listrik yang disebut kilat.
Bagaimana itu bisa terjadi? Kami sebenarnya tidak tahu betul. Jadi itu adalah contoh lain dari pertanyaan yang Anda dapatkan dengan melihat-lihat, dan pada dasarnya di mana pun Anda melihat dunia, Anda hanya bertanya, mengapa? Mengapa ini terjadi seperti itu atau mengapa sesuatu terjadi seperti itu terjadi? Ini adalah hal yang tak ada habisnya, menarik untuk dipikirkan.
Sesuatu yang Anda ucapkan baru-baru ini adalah dari mana inovasi, perubahan yang berarti - dan pekerjaan - dalam kimia akan datang di tahun-tahun mendatang di A.S. Apa yang terjadi?
AS telah menjalankan 50 atau 60 tahun yang benar-benar luar biasa di mana ia adalah inovator dunia. Tetapi sekarang kita menemukan diri kita dalam beberapa kesulitan ekonomi dengan lebih sedikit pekerjaan di negara ini, dan pertanyaannya adalah, apakah karena ada lebih sedikit kebutuhan? Itu tidak mungkin benar, karena kita tahu kita memiliki masalah seperti bagaimana kita menyediakan layanan kesehatan dengan biaya lebih rendah? Bagaimana kita mengelola karbon dioksida di atmosfer dan bagaimana kita berpikir tentang penatagunaan global? Bagaimana kita menggunakan bahan bakar lebih efisien? Bagaimana kami membuat bahan pengganti logam tetapi lebih ringan sehingga Anda tidak perlu mengangkut sebanyak mungkin mobil saat berkendara?
Bagi kami, dalam situasi ini, bagi saya, situasi aneh bahwa kami memiliki sejumlah besar talenta di bidang kimia dan sains yang, pada prinsipnya, siap untuk menyelesaikan masalah. Mengapa kami tidak memiliki pekerjaan?
Jawaban bentuk pendek adalah bahwa Amerika Serikat saat ini cenderung menekankan solusi masalah yang dapat diselesaikan dengan sangat cepat. Dan solusi untuk masalah-masalah ilmiah yang rumit seringkali membutuhkan waktu yang agak lama. Jadi bagaimana Anda menyusun sistem kapitalis yang sangat terfokus jangka pendek dengan masalah yang membutuhkan solusi jangka panjang?
Jika kita melihat meningkatnya pesaing, Cina dan India menjadi contoh besar, kita mungkin tidak akan mampu bersaing dengan mereka hanya pada pekerjaan individu dengan tingkat upah yang sama. Jadi dalam pandangan saya, salah satu hal yang ingin kita pikirkan adalah bagaimana mendorong lebih banyak inovasi dan menciptakan lebih banyak pekerjaan baru di Amerika Serikat, teknologi yang akan menyelesaikan masalah perawatan kesehatan berbiaya rendah atau masalah karbon dioksida dari membakar bahan bakar.
Itu harus mengharuskan, saya pikir, kerja sama antara universitas menjadi lebih tertarik pada masalah-masalah seperti itu, pemerintah memberikan insentif baik secara langsung ke universitas maupun secara langsung ke industri melalui perubahan struktur pajak untuk melakukan investasi jangka panjang, menjadikannya lebih masuk akal secara finansial untuk lakukan itu. Dan kemudian pemahaman industri bahwa ia memiliki masalah penting untuk dipecahkan dengan potensi pengembalian yang besar kepada para pemangku kepentingan dan pemegang sahamnya.
Tetapi itu akan membutuhkan sedikit perubahan dalam cakrawala waktunya karena masalah-masalah seperti pelayanan global tidak dapat diselesaikan dalam 12 bulan. Kami dan banyak orang lain di Amerika Serikat berupaya mencari cara untuk menggabungkan orang-orang yang menginginkan pekerjaan secara lebih efektif, masalah yang perlu diselesaikan, dan pekerjaan yang perlu diciptakan melalui renovasi. Itu adalah sesuatu yang masih dilakukan Amerika Serikat lebih baik daripada negara lain mana pun. Kita hanya perlu mengembalikannya ke jalur sekarang.
Dengarkan wawancara EarthSky selama 90 detik dan 8 menit dengan George Whitesides tentang apa artinya menjadi seorang ahli kimia hari ini (lihat bagian atas halaman). Untuk ini dan podcast wawancara sains gratis lainnya, kunjungi halaman berlangganan di EarthSky.org. Podcast ini adalah bagian dari seri Thanks To Chemistry, diproduksi bekerjasama dengan Chemical Heritage Foundation. EarthSky adalah suara yang jelas untuk sains.
Lebih banyak di seri Terima Kasih untuk Kimia: