爱达荷州立大学教授获得NSFCAREER资助开发下一代肥料

詹金斯看中的资金是美国国家科学基金会教师早期职业发展(CAREER)奖。该项资助是该机构提供的最杰出的资助之一，是刚开始研究生涯的大学教师梦寐以求的奖项。

“我们的提议是利用工业副产品制造聚合物，用于去除水道中的金属，”爱达荷州立大学化学副教授詹金斯说。“一旦聚合物发挥作用，我们就会用细菌分解聚合物并去除废金属。”

“很遗憾地通知您，国家科学基金会无法支持您的提案，”屏幕上显示着这些文字。这封电子邮件相当于研究人员的“分手信”，她的想法——以及其资助请求——被拒绝了。在学术领域，被机构或组织拒绝是很常见的事。即便如此，她收到的反馈尤其严厉。

“一位审阅者说这个提案‘既无趣又不新颖’，”詹金斯解释道。“我与NSF项目官员(帮助提出建议的人)进行了交谈，他们解释说，如果只是做一些小改动，就不可能获得资助。对于CAREER奖，NSF正在寻找能够将你的职业生涯推向全新方向的东西。”

詹金斯是硫基化学方面的专家。在位于波卡特洛的实验室里，詹金斯和她的学生致力于将元素硫(石油精炼、天然气生产和金属冶炼的副产品)与其他分子结合以创造新物质。该过程称为逆硫化，他们将恶臭的元素与单体结合形成聚合物。单体是小分子，可以组合形成称为聚合物的大型分子链。您可能知道聚合物的更常见名称：塑料。在过去几年中，该实验室创造了可以检测和去除废水中的贵金属并用作粘合剂的聚合物。

“硫磺的化学反应与任何其他元素的化学反应截然不同，”詹金斯说。“硫磺有多种形式，这改变了它与其他物质的相互作用。”

“我们实验室的大部分研究都是利用石油工业产生的含硫废物合成含硫聚合物，我发现将‘废物’转化为对社会有用的材料非常酷，”来自波卡特洛的研究生卡尔·诺比说。“詹金斯博士做得非常出色，她给予学生自由，让他们独立进行实验和解决研究问题，同时仍然以最大限度提高我们实验室生产力的方式指导每个项目的方向。”

被拒后，詹金斯开始思考如何改进她的提案。她偶然发现了一篇论文，该论文重点介绍了使用含硫聚合物作为向农作物输送传统肥料的方法。

詹金斯说：“我觉得这个想法还没有得到充分探索，但具有很大的潜力。”

她关注硫磺和聚合物在农业上的应用，参加了在印第安纳州印第安纳波利斯举行的美国化学学会2023年春季会议的农业专题演讲。她听到的头号问题是：水。农民一直在寻找从每平方英寸可用土壤中获得更多产量的方法，而要做到这一点，就意味着农作物本身需要在需要时准备好更多的水。

在与一位主持人的交谈中，詹金斯还听说农民现在必须向农作物施用硫磺。硫磺是植物的必需营养素，随着世界从燃烧化石燃料转向可再生能源，空气中的硫磺越来越少，通过雨水沉积到土壤中的硫磺也越来越少。这是一个好问题——大气中的硫磺减少意味着世界可以呼吸到更清洁的空气——但对于农民来说，这是一个问题，因为硫磺减少意味着农作物产量下降。这两个想法结合在一起——对水的需求和对硫磺的需求——像一道闪电一样击中了詹金斯的脑海。

“我想，‘这就是我们’，”詹金斯说。“我当时在酒店大堂，立即开始写下我需要找到答案的问题，例如硫化学在植物中如何起作用以及植物如何获取硫。这是我在会议上度过的最美好的四个小时。”

回到波卡特洛后，詹金斯开始着手工作。她的出发点是她被拒绝的提案中的聚合物。这些聚合物被称为水凝胶，可以吸收水分。

“水凝胶很常见，”詹金斯说。“尿布的吸水部分、Orbeez等可扩展水上玩具以及隐形眼镜都是水凝胶，仅举几例。”

与她以前的设想不同的是这些水凝胶的使用方式。詹金斯现在提议制造一种硫基水凝胶，它可以作为农作物肥料的瑞士军刀，提供农作物急需的水和硫。制造硫基水凝胶的部分难点在于硫是疏水性的，所以它不容易与水混合。如果你试过混合油和水，你就会看到疏水物质在起作用。在她的实验室里，詹金斯已经能够成功地制造出含有不同含量的硫元素的硫基水凝胶，但额外的难题是如何在考虑所有其他因素的情况下将硫浓度控制在最佳状态。

“我们希望水凝胶能够快速吸收水分，但缓慢释放水分，硫的含量要达到植物所需的量，”詹金斯说。“此外，我们还需要确保水凝胶不会损害土壤中的有益细菌。”

詹金斯再次将目光投向了美国国家科学基金会的CAREER奖，以表彰她重新表述的想法。理论上，提交截止日期为7月。然而，由于第二个孩子的即将出生，詹金斯正在按照自己的时间表加快进度。

“我告诉人们，孩子出生时就该领取补助金，”詹金斯说。“谢天谢地，我们在预产期前完成了99.99%的工作。”

因此，经过几个月的紧张写作和修改，以及6月份女儿的出生，詹金斯于2023年7月提交了新的提案。

“我对此感觉很好，”詹金斯说。

审查过程需要时间，六个月后，在爱达荷州立大学的假期里，中了头彩。美国国家科学基金会给詹金斯的电子邮件中说：“恭喜!收到此通知表明，您的提案2337376-职业：将动态硫化学引入水凝胶以促进土壤保水和健康微生物生长-已被材料研究部推荐资助。”她加入了过去七年中另外两名获得该奖项的爱达荷州立大学研究人员。地球科学系副教授SarahGodsey于2017年获得该奖项。与此同时，生物科学系副教授DevaleenaPradhan于2022年获得该奖项。

“我收到邮件的时候，正好是午睡时间。我丈夫和两个孩子都睡着了，我却一个人在那里发疯，却没人能告诉我，”詹金斯说。“我欣喜若狂。”

爱达荷州立大学化学系教授兼系主任乔舒亚·帕克表示：“我们为詹金斯博士感到无比自豪。除了开展可能通过绿色化学支持更可持续世界的研究项目外，她还是我们学生的榜样，为他们提供了绝佳的机会，为他们在爱达荷州立大学和职业生涯中的成功奠定了基础。”

除了探索硫基水凝胶的可能性之外，她的奖金还包括一部分资金，用于为化学系所有研究生建立一个专注于科学传播的暑期项目。这些崭露头角的化学家将学习如何向同行科学家解释他们工作的技术方面，并将他们的工作简化到公众可以理解的水平。

“学生和研究人员必须能够解释自己的工作，”詹金斯说。“你需要能够解释为什么你所做的事情有趣、令人兴奋，并且对世界很重要。”

总而言之，她的想法已经获得了五年的资助，共计590,781美元。回首过去，詹金斯发现，她最初的拒绝和在印第安纳波利斯的四个小时对她的职业生涯来说是幸运的。

“被拒绝是发生过的最好的事情，因为它迫使我走出自己的舒适区，”詹金斯说。“如果我们让这些硫基水凝胶发挥作用，它将为硫化学开辟广泛的新用途和新思路。”