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Betar Gallant, profesor asociado en el MIT y presidente de desarrollo profesional en ingeniería mecánica para la clase de 1922, creció en una familia curiosa e independiente. Su madre ocupó varios trabajos a lo largo de los años, incluidos los de planificación urbana y geoespacial. Su padre, aunque tenía una formación formal en inglés, leyó libros de texto de todo tipo de principio a fin, enseñó él mismo muchos campos técnicos, incluida la ingeniería, y trabajó allí con éxito. Cuando Gallant era muy joven, ella y su padre hicieron experimentos científicos en el sótano.
Fue solo cuando era adolescente que dice que se sintió atraída por la ciencia. Su padre, que se había enfermado cinco años antes, murió cuando Gallant tenía 16 años, y mientras estaba de duelo, «cuando más lo extrañaba», comenzó a observar lo que había cautivado a su padre.
«Empecé a interesarme más en las cosas en las que había pasado su vida trabajando para sentirme más cerca de él en su ausencia», dijo Gallant. «Pasé un par de largos meses un verano revisando algunas de las cosas en las que había estado trabajando y me encontré leyendo libros de texto de física. Eso fue suficiente y me enganché.
El amor por encontrar y comprender soluciones de forma independiente, que aparentemente heredó de sus padres, finalmente la llevó al amor profesional de su vida: la electroquímica.
Como estudiante de pregrado en el MIT, Gallant completó un proyecto del Programa de oportunidades de investigación de pregrado con el grupo de investigación del profesor Yang Shao-Horn que avanzó desde su segundo año hasta su tesis de posgrado. Esta fue la primera exposición formal de Gallant a la electroquímica.
«Cuando conocí a Yang, me mostró muy rápidamente lo desafiante y gratificante que puede ser la electroquímica, y hubo una verdadera convicción y entusiasmo en la forma en que ella y los miembros de su grupo hablaron sobre la investigación», dice Gallant. «Fue totalmente revelador, y tengo suerte de que ella fuera electroquímica (relativamente rara) en un departamento de ingeniería mecánica, de lo contrario, probablemente no habría tomado ese camino».
Gallant obtuvo tres títulos en el MIT (’08, SM ’10 y PhD ’13). Antes de unirse a la facultad del MIT en 2016, fue becaria posdoctoral del Premio del Instituto de Nanociencia Kavli en Caltech en la División de Química e Ingeniería Química.
Su pasión por la electroquímica es enorme. «Los electrones son simplemente deslumbrantes: alimentan gran parte de nuestro mundo cotidiano y son clave para un futuro renovable», dice, y explica que, a pesar del increíble potencial de los electrones, los electrones solitarios no pueden almacenarse y fabricarse según demanda, porque «la naturaleza no permite una cantidad excesiva de electrones». cantidades de desequilibrios de carga a acumular.
Sin embargo, los electrones pueden almacenarse en moléculas, en enlaces y en iones metálicos o centros no metálicos capaces de perder y ganar electrones, siempre que se produzcan transferencias de carga positiva para acomodar los electrones.
“Aquí es donde la química entra en juego”, dice Gallant. “¿Qué tipo de moléculas o materiales pueden comportarse de esta manera? ¿Cómo almacenar tanta carga como sea posible minimizando el peso y el volumen? »
Gallant señala que los primeros desarrolladores de baterías que usaban litio e iones construyeron tecnología que “posiblemente ha dado forma a nuestro mundo moderno más que cualquier otra.
«Si observa algunos de los primeros documentos, los conceptos de cómo funciona una batería de iones de litio o un ánodo de metal de litio se esbozaron a mano: se había inferido que eran ciertos, incluso antes de que el campo tuviera las herramientas para probar todo». los mecanismos realmente estaban ocurriendo; sin embargo, incluso ahora, ¡estas ideas aún resultan ser correctas!
Según Gallant, “Es porque si realmente comprende los principios básicos de la electroquímica, puede comenzar a comprender cómo se comportarán los sistemas. Una vez que pueda hacer eso, realmente puede comenzar a diseñar mejores materiales y dispositivos.
Verdaderamente hija de su padre, Gallant enfatiza la búsqueda independiente de soluciones.
«Al final del día, es una carrera para tener los mejores modelos mentales», dice ella. «Un laboratorio grande y muchos fondos y personal para administrarlo es muy bueno, pero las herramientas más valiosas en la caja de herramientas son modelos mentales sólidos y una forma de pensar sobre la electroquímica, que en realidad es muy personalizada según el investigador».
Ella dice que un proyecto con impacto inmediato que surge de su Gallant Energy and Carbon Conversion Lab involucra trabajo de batería primaria (no recargable) que ella y su equipo están trabajando para llevar al mercado. Esto implica inyectar nuevos electrolitos electroquímicamente activos en las principales baterías de alta energía a medida que se ensamblan. Reemplazar un electrolito convencional con la nueva química disminuye el peso normalmente inactivo de la batería y aumenta drásticamente la energía, dice Gallant. Una aplicación importante de estas baterías sería en dispositivos médicos como los marcapasos.
“Si puede extender la vida útil, está hablando de tiempos más prolongados entre cirugías de reemplazo invasivas, lo que realmente afecta la calidad de vida del paciente”, dice ella.
El equipo de Gallant también está liderando esfuerzos para habilitar baterías recargables de iones de litio de mayor energía para vehículos eléctricos. La clave para un cambio gradual en la energía y, por lo tanto, en el rango, es usar un ánodo de metal de litio en lugar de grafito. Sin embargo, el metal de litio es altamente reactivo con todos los electrolitos de la batería, y su interfaz debe estabilizarse de una manera que los investigadores aún eluden. El equipo de Gallant está desarrollando pautas de diseño para tales interfaces y para electrolitos de próxima generación para formar y mantener estas interfaces. Gallant dice que aplicar la tecnología para este propósito y llevarla al mercado sería «un poco más a largo plazo, pero creo que este cambio de los ánodos de litio sucederá, y es solo cuestión de tiempo».
Hace unos seis años, cuando Gallant fundó su laboratorio, ella y su equipo comenzaron a introducir dióxido de carbono en las baterías para experimentar con la conversión electroquímica de los gases de efecto invernadero. Ella dice que se dieron cuenta de que las baterías no presentan la mejor tecnología práctica para mitigar el CO2, pero su experimentación ha abierto nuevas vías para la captura y conversión de carbono. “Este trabajo nos hizo pensar creativamente y comenzamos a darnos cuenta de que existe un tremendo potencial para manipular el CO2 reacciones mediante el diseño cuidadoso del entorno electroquímico. Esto llevó a su equipo a la idea de realizar transformaciones electroquímicas en CO2 de un estado capturado unido a un sorbente de captura, reemplazando el paso de regeneración de uso intensivo de energía de los procesos de captura actuales y agilizando el proceso.
«Ahora vemos a otros investigadores trabajando en esto también y tomando esta idea en direcciones emocionantes: es un tema muy desafiante y muy rico», dice ella.
Gallant ha ganado premios que incluyen una Beca Bose del MIT, el Premio al Investigador Joven de la Oficina de Investigación del Ejército, la Beca Scialog en Almacenamiento de Energía y en Ciencias de Emisiones Negativas, un Premio CARRERA de la Fundación Nacional de Ciencias, el Premio Ruth y Joel Spira por Enseñanza Distinguida en el MIT , el Premio a la Carrera Temprana de la División de Baterías de la Sociedad Electroquímica (ECS) y un Premio al Investigador Joven ECS-Toyota.
En estos días, Gallant hace algunas de sus mejores ideas mientras hace una lluvia de ideas con los miembros de su grupo de investigación y con su esposo, que también es académico. Ella dice que ser profesora en el MIT significa que tiene «una cola de cosas en las que pensar», pero a veces tiene una epifanía.
“Mi cerebro está sobrecargado porque no puedo pensar en todo al instante; ¡las ideas deben alinearse! Así que están sucediendo muchas cosas en el fondo todo el tiempo”, dice ella. “No sé cómo funciona, pero a veces salgo a caminar o hago otra cosa y surge una idea. Estos son los más divertidos.
