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Un viaggio turbinante: Dalle scuole superiori alla pubblicazione come autore attraverso l'utilizzo di un analizzatore XRF Vanta

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Cazzuola per raccogliere campioni di carbone di lignite per l'analisi spettroscopica a raggi X per la determinazione del contenuto di zolfo mediante l'analizzatore XRF Vanta.

Già autrice di una pubblicazione già nel periodo delle scuole superiori, Julia Kagiliery possiede un curriculum impressionante. Uno degli autori più giovani accettato nella prestigiosa rivista Journal of Coal Geology, Julia sta conducendo delle nuove e concrete ricerche scientifiche. Ci siamo incontrati con Julia per saperne di più sulla sua ricerca e su come ha iniziato il viaggio da casa sua, in Florida, fino alle miniere di carbone del North Dakota.

Julia inizia a raccontare: "Circa una anno e mezzo fa, ho seguito un seminario di ricerca scientifica presso la mia scuola di Jacksonville, in Florida. Gli studenti dovevano scegliere un argomento generale, effettuare una ricerca bibliografica e, in seguito, progettare e realizzare da presentare alla locale fiera della scienza".

Julia ha scelto di studiare il fitorisanamento (cioè l'uso delle piante per l'eliminazione degli inquinanti) di suolo inquinato con olio di motore. Pertanto ha cominciato effettuando un esperimento a casa: "Ho realizzato una serra in plastica nel mio giardino posizionandoci 50 piante comuni delle aree costiere del sud-est per provare a simulare il Disastro ambientale della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon. Le ho irrigate con acqua contenente olio per vedere se si potevano notare delle differenze nei suoli con le piante. Ho controllato le piante a uno stadio di sviluppo avanzato per vedere se continuavano a svilupparsi. Piante a rapido accrescimento sono in grado di assorbire piombo, pertanto seguendo questa logica ho utilizzato questo tipo di piante per estrarre elementi tossici dal suolo".

Julia comunica con un esperto del settore

Durante la ricerca bibliografica Julia ha trovato un certo numero di autori che avevano trattato lo stesso soggetto. Gli ha inviato delle email ma ha ricevuto solo un paio di risposte sbrigative. In seguito ha letto uno studio del Dott. David Weindorf sul controllo del suolo relativo all'inquinamento da petrolio in seguito al Disastro ambientale della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon. Il Dott. Weindorf ricopre la carica di Vicepresidente associato dell'ufficio di ricerca e innovazione oltre a quella di Professore della cattedra intitolata a BL Allen di pedologia del Dipartimento di scienze del suolo e della pianta alla Texas Tech University. Ha condotto ricerche mediante la spettroscopia con fluorescenza a raggi X (XRF) e la tecnologia nel visibile e nel quasi infrarosso (VIS-NIR) per la quantificazione e l'analisi dei suoli. È stato entusiasta di relazionarsi con Julia e di rivolgerle domande sula struttura del progetto.

Il Dott. Weindorf ha commentato la sua collaborazione con Julia in questi termini: “Come scienziato impegnato nella ricerca sui suoli è stato fantastico assistere negli anni all'adesione alla nostra professione di numerose scienziate talentuose. Sono stato fortunato ad avere avuto straordinarie studentesse nei miei corsi. Hanno fornito un contributo eccezionale alla scienza e sono state protagoniste nello spronare altre donne a orientarsi verso le discipline scientifico-tecnologiche (STEM). In qualità di professore, uno degli aspetti che ricerchiamo negli studenti è una spontanea curiosità scientifica e la motivazione a elaborare le proprie idee. Cercano di trovare delle risposte esaurienti ai propri interrogativi non per ottenere un voto positivo o perché gli è stato imposto, ma solamente perché gli studenti hanno un desiderio spontaneo di trovare risposte agli interrogativi più incalzanti della vita. Julia è spinta dalla stessa curiosità intellettuale".

Attraverso questo contatto con il Dott. Weindorf, Julia è stata invitata a visitare la Texas Tech per lavorare con la spettroscopia visibile e agli infrarossi. Sebbene fosse in ritardo con lo sviluppo del progetto, il suo esperimento scientifico realizzato nel giardino di casa è stato in grado di portarla alle fiere scientifiche a livello regionale e statale.

Il viaggio continua: Prossima fermata, le miniere di carbone del North Dakota

L'innata curiosità per le scienze ha permesso a Julia di continuare a relazionarsi con il Dott. Weindorf per sviluppare ulteriormente questo progetto. Hanno infatti scambiato idee su altre possibili applicazioni per la quantificazione e l'analisi mediante la tecnologia a fluorescenza a raggi X portatile (pXRF) e la tecnologia VIS-NIR. Nel caso del carbone questo non è mai stato provato prima. Tuttavia sembrava un passaggio naturale partendo dal suolo.

Il Dott. Weinderf ha interpellato i propri contatti e Julia ha cominciato una ricerca bibliografica per l'esperimento successivo. Sei mesi dopo si trovavano in una miniera del North Dakota.

Scienziati in corso di raccogliere campioni per un'analisi spettroscopica a raggi X in una miniera di carbone

Julia e il Dott. Weindorf hanno realizzato dei campionamenti sul campo e delle analisi pXRF in quattro diverse miniere di carbone nelle vicinanze di Bismarck, North Dakota. Foto per gentile concessione di David C. Weindorf.

Scienziati con un analizzatore XRF per effettuare analisi sui depositi minerari di carbone

Julia ha essiccato, polverizzato e trattato campioni nel laboratorio di Eric Brevik alla Dickinson State University in North Dakota. Hanno inviato i campioni per un'analisi con combustione a secco in laboratorio al Dott. Nic Jelinski all'University of Minnesota.Foto per gentile concessione di David C. Weindorf.

Di ritorno ai laboratori Texas Tech dove il lavoro "sporco" comincia

Julia in seguito è volata a Lubbock in Texas e ha lavorato nel laboratorio del Dott. Weindorf al Texas Tech per scansionare personalmente 249 campioni raccolti con l'ausilio della spettrometria pXRF (un analizzatore XRF Vanta™), un sensore ottico NixPro e una tecnologia visibile quasi infrarosso (VisNIR DRS). Lavorando con il tecnico di laboratorio Cynthia Jordan a modi catena di montaggio, hanno analizzato 249 campioni nell'arco di due giorni.

Analisi di campione di carbone da parte di tecnici di laboratorioTecnici di laboratorio mentre analizzano campioni di carbone mediante la spettrometria pXRF, in questo caso un analizzatore XRF Vanta™, in questo caso un analizzatore XRF Vanta™, un sensore ottico NixPro e un sistema a spettrometria a riflettanza diffusa nel quasi infrarosso e nel visibile (VisNIR DRS).

Le sere Julia le ha dedicate alle ricerche bibliografiche e al trattamento di dati. In seguito ha lavorato a stretto a contatto con lo scienziato specialista di statistiche e suoli Dott. Somsubhra Chakraborty per analizzare i dati e sviluppare dei modelli predittivi. Dott. Chakraborty è professore assistente all'Indian Institute of Technology a Kharagpur, India. Foto per gentile concessione di David C. Weindorf.

Analisi dei dati statistici raccolti attraverso l'analisi di campioni di carbone con la spettrometria pXRF, il sensore ottico e la tecnologia quasi infrarosso e visibile (VisNIR).

Lavorando con il Dott. Chakraborty nel laboratorio del Dott. Weindorf, Julia ha iniziato le statistiche descrittive e la modellazione dei dati. L'articolo, redatto attraverso il processo di ricerca, è stato il risultato di un impegno collaborativo. “È stata una straordinaria esperienza di apprendimento,” ha detto Julia, “Non avrei mai potuto raggiungere questi risultati senza il supporto del Dott. Weindorf. Il suo aiuto è stato determinante.” Per gentile concessione di David C. Weindorf.

Un indimenticabile compleanno per i diciassette anni

Per il suo diciassettesimo compleanno è stata chiamata dal Dott. Weindorf per comunicarle che l'articolo era stato accettato dalla rivista scientifica International Journal of Coal Geology. Julia ha detto che apprendere dell'accettazione dell'articolo da parte di una rivista così selettiva è stata una piacevole sorpresa, come la ciliegina sulla torta.

Il fatto che l'articolo fosse stato accettato dalla rivista è stato un turbinio di emozioni. Julia è una delle più giovani studiose il cui lavoro è stato pubblicato nella rivista e la prima studente della sua scuola ad avere pubblicato un articolo. Volerà a Austin, in Texas all'inizio del 2020 per presentare al Simposio sulla tecnologia a raggi X Olympus. Julia ha detto: "È stata un'esperienza incredibile . Sarei pronta a ricominciare. È stato un percorso entusiasmante e avrei voglia di andare anche più lontano".

L'origine della passione per la scienza di Giulia

Quando le abbiamo chiesto quando è nato il su interesse per la scienza Julia ha risposto che già da 10-11 anni sapeva che avrebbe voluto intraprendere una carriera in questo campo. Ha infatti partecipato a una conferenza STEM per sole ragazze sognando di diventare un ingegnere meccanico specializzato nella progettazione delle montagne russe. Il gene scientifico è di famiglia in quanto suo nonno ha studiato ingegneria analitica, tuttavia la maggiore ispirazione proviene da "persone straordinarie come il Dott. Weindorf".

Julia ha detto che è grata per il supporto ricevuto dal Dott. Weindorf, i suoi genitori e il suo consulente scolastico, affermando che: " La mia storia è stata caratterizzata dal fatto che mi è stato dato quello che è necessario per avere successo. Nessuno ha dubitato di me quando ho voluto realizzare questo studio".

Julia ha importanti suggerimenti per delle giovani che sono interessate alle discipline STEM: “La tua opinione e le tue idee contano. La scienza che vuoi studiare è utile. Meriti di essere ascoltata. Il tuo metodo e le tue idee sono importanti. Sei una scienziata e questo dovrebbe essere una priorità” . Inoltre, nel momento in cui ci si confronta con un problema, Julia ha suggerito, “Applica un approccio innovativo, adattati e fai con quello che hai.”

Tutti punti che lasciano presagire un futuro brillante nell'ambito delle discipline STEM

Julia Kagiliery, studente di scuola superiore e autore di articolo pubblicato sulla rivista scientifica International Journal of Coal Geology.

Foto per gentile concessione di Anna Kagiliery.

Quando gli abbiamo chiesto cosa pensava dei risultati di Julia, il Dott. Weindorf ha affermato "Non posso enfatizzare l'importanza dei suoi risultati. Quando avevo 16 anni pensavo a falciare il prato e a studiare per l'esame successivo nella scuola superiore. Ha solamente pubblicato il suo primo articolo in una rivista scientifica di importanza internazionale! Penso che la motivazione nel lavorare con lei l'ho trovata nel suo vorace desiderio di conoscenza. Ha realizzato un nuovo e straordinario esperimento, tuttavia lungo il suo percorso ha maturato conoscenze su diversi aspetti: concreta progettazione di esperimenti, logistica nel realizzare un esperimento complesso, collaborazione tra membri di facoltà scientifiche, analisi statistiche, redazione-impaginazione, revisione paritaria per la pubblicazione, ecc. In seguito, in Gennaio, presenterà la sua ricerca in occasione di un simposio di ricerca scientifica. Questo è sufficiente per affermare che ha davanti a lei una brillante carriera che la aspetta nell'ambito della ricerca e sono fiero di averla come collega nel campo scientifico. Julia rappresenta la nuova e straordinaria generazione di scienziati che dirigerà il nostro paese nei prossimi anni".

L'articolo di Julia, “Rapid quantification of lignite sulfur content: Combining optical and X-ray approaches” è stato pubblicato sull'International Journal of Coal Geology nel novembre 2019. Olympus vuole congratularsi con Julia per il raggiungimento di un tale straordinario risultato, particolarmente tenendo conto che si tratta di una studentessa di scuola superiore, ma anche per l'aver indicato la via e fatto fare passi avanti alle donne nel campo delle discipline STEM.

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Marketing Specialist, Analytical Instruments

Michelle Wright has more than nine years of experience in marketing communications and works in the analytical instruments business at Evident to promote X-ray fluorescence (XRF) analyzers. She works closely with product, engineering, and application groups to assist with launching new products, creating webinars, and writing application notes.

dicembre 19, 2019
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