Kiedy Rafael Jaramillo opowiada o swoich ulubionych osiągnięciach, szybko staje się jasne, że ma temperament badacza – dodaje mu energii wyzwanie i perspektywa ciężkiej pracy.

„Najbardziej jestem dumny z rzeczy, które wymagały ryzykownego myślenia strategicznego, po których następowały lata technicznej harówki i walidacji” – mówi Jaramillo, profesor nadzwyczajny ds. rozwoju kariery Thomasa Lorda na Wydziale Nauki o Materiałach i Inżynierii.

Nawet strach przed porażką go nie odstrasza. Odnosząc się do swojej pracy nad nowymi materiałami półprzewodnikowymi, mówi: „Próba zastąpienia krzemu w jakimkolwiek konkretnym zastosowaniu często jest głupim posunięciem. Czas pokaże, czy spędzę karierę robiąc z siebie głupca.

Oczywiście Jaramillo jest skromny. Otrzymał kilka znaczących nagród, a w 2021 roku jemu i innym badaczom w jego laboratorium udało się stworzyć cienkie, wysokiej jakości folie z wykorzystaniem nowej rodziny materiałów półprzewodnikowych, które mogą znaleźć zastosowanie w takich produktach, jak ogniwa słoneczne i przyjazne dla środowiska diody LED. Materiały, zwane perowskitami chalkogenkowymi, są wyjątkowo stabilne i wykonane z niedrogich, nietoksycznych pierwiastków.

Jaramillo, syn dwóch muzyków, dorastał i uczęszczał do szkół w Brookline w stanie Massachusetts. Kolega z drugiej klasy był synem profesora MIT i kosmologa Alana Gutha, który zgłosił się na ochotnika, aby spotkać się z uczniami w klasie i odpowiedzieć na ich pytania dotyczące kosmosu. Postanawiając sprawdzić wszystkie książki biblioteczne dotyczące kosmosu i astronomii, Jaramillo nie powstrzymywał się i zapytał Gutha o wielkość wszechświata na najwcześniejszych etapach Wielkiego Wybuchu.

„Był bardzo miły i cierpliwy” – mówi Jaramillo.

Z biegiem lat fascynacja Jaramillo kosmosem przekształciła się w miłość do fizyki, w wyniku czego uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie fizyki stosowanej i inżynieryjnej na Uniwersytecie Cornell oraz stopień doktora fizyki na Uniwersytecie w Chicago.

Jaramillo twierdzi, że studiował fizykę, „ponieważ zaspokajała ona kompulsywną potrzebę rozumienia i wyjaśniania rzeczy na pewnym poziomie prostoty”.

„Lubię fizykę, ponieważ podobają mi się jej metody — nawyki umysłu, strategie rozwiązywania problemów, eksperymenty” — mówi. „Fizycy lubią sobie wmawiać, że zawsze potrafią zrozumieć rzeczy na podstawie podstawowych zasad i że ich dziedzina jest przeciwieństwem zapamiętywania na pamięć”.

Będąc długoletnim ekologiem, który chciał pomóc społeczeństwu wyjść poza zależność od paliw kopalnych, Jaramillo po uzyskaniu doktoratu chciał skoncentrować swoją wiedzę na energii niskoemisyjnej.

„Chcę przekazać moim dzieciom świat co najmniej tak piękny i różnorodny, jak ja, i jak większość ludzi martwię się o przyszłość naszej planety” – mówi. „Różni ludzie mogą i powinni wnosić różne dyscypliny i umiejętności, aby móc stawić czoła problemom o wspólnym znaczeniu – aby rozwiązać najtrudniejsze, potrzeba całej wioski”.

Jaramillo mówi, że przejście z fizyki na materiałoznawstwo uwydatniło pewne korzystne powiązania w jego pracy: „Jestem pewien, że niektóre z moich pomysłów, jeśli są oryginalne, dzieje się tak dlatego, że mogę mieć inną perspektywę niż inni w mojej dziedzinie. ”

Niemniej jednak zmiana ta wiązała się z dużym wysiłkiem podczas dwóch staży podoktorskich.

Chcąc zaangażować się w badania nad ogniwami słonecznymi, „musiałem świadomie widzieć możliwości podoktorskie, dzięki którym mógłbym dowiedzieć się kilku rzeczy na temat półprzewodników, inżynierii materiałowej, optymalizacji urządzeń, technologii energetycznych i technoekonomii” – mówi Jaramillo, dodając, że czytałam i robiłam notatki na setkach stron podręczników, „próbując dogonić otaczających mnie ludzi, którzy zawsze wydawali się wiedzieć więcej przydatnych rzeczy ode mnie, prawdopodobnie dlatego, że robili doktorat w tej dziedzinie”.

Jaramillo prowadził badania podoktorskie w Harvard University Center for the Environment oraz Harvard School of Engineering and Applied Sciences, a także na MIT pod okiem Tonio Buonassisi, profesora inżynierii mechanicznej i eksperta w dziedzinie fotowoltaiki słonecznej. Jaramillo dołączył do wydziału MIT w 2015 roku i niedawno uzyskał stały etat.

Jego obecne badania nad nowymi materiałami mogą poprawić ekonomikę i zmniejszyć ślad środowiskowy półprzewodników stosowanych w takich zastosowaniach, jak telekomunikacja, mikroelektronika i fotowoltaika.

„Pokonujemy ograniczenia sprawdzonych materiałów” – powiedział Jaramillo w poprzednim wywiadzie dla MIT News. „To ekscytujące, ponieważ oznacza, że ​​możesz zgłębić temat i pomyśleć o nowych materiałach”.

Ekscytujące dla Jaramillo jest także rosnące na całym świecie zainteresowanie badaniami, które on i jego laboratorium prowadzą nad perowskitami chalkogenkowymi do ogniw słonecznych.

„Kiedyś było to ciche i nieco samotne pole, dlatego cieszę się z nowej społeczności i konkurencji” – mówi. „Podjęliśmy duże ryzyko i długo zwlekaliśmy z realizacją tego projektu. Teraz przynosi rezultaty. Jeśli będziemy nadal ciężko pracować i będziemy robić dużo przerw, możliwe, że ogniwa słoneczne z perowskitu chalkogenkowego w znaczący sposób przyczynią się do dalszego rozwoju globalnej produkcji energii słonecznej”.

Zawsze zdeterminowany badacz Jaramillo zachęca studentów MIT – którzy, jak szybko podkreśla, podzielają jego wysoki poziom motywacji – aby strzelali do gwiazd.

„Powiedziałbym, że życie jest krótkie, więc mierz wysoko” – mówi. „Dla nas, naukowców i inżynierów, oznacza to stawianie czoła trudnym problemom, ponieważ łatwe zostały rozwiązane, a poza tym nie daje to satysfakcji”.