Heather C. Allen

Su investigación se centra en fenómenos interfaciales fundamentales , la organización y orientación molecular en las interfaces entre gases y líquidos , gases y sólidos , y líquidos y sólidos. ^{[ 14 ]} Está particularmente interesada en comprender las actividades de iones y moléculas en estructuras superficiales acuosas. Comprender la organización molecular es esencial para entender las formas en que las superficies reaccionarán. ^{[ 16 ]} Sus estudios de mecanismos de reacción química han examinado el agua , los lípidos y los ácidos grasos , entre otros. ^{[ 14 ] [ 17 ]}

Su trabajo tiene relevancia para una amplia variedad de campos, desde la medicina hasta el cambio climático . Desde el punto de vista médico, las estructuras superficiales acuosas son particularmente relevantes para la comprensión de las membranas celulares y las superficies de la piel, que funcionan como puertas de entrada a la célula y al cuerpo. Como Investigadora Joven Beckman , Allen estudió la biofísica del pulmón como barrera que media el transporte de oxígeno y dióxido de carbono , y la importancia de los surfactantes pulmonares . ^{[ 18 ]} El aire, los lípidos y el agua están involucrados en la superficie del pulmón. Se descubrió que las moléculas del revestimiento alveolar son importantes para la eficiencia con la que el pulmón puede funcionar. ^{[ 19 ]}

Allen también ha examinado el desarrollo de biomembranas con aplicación particular a la detección de márgenes cancerosos . ^{[ 18 ]} Su equipo está trabajando en el desarrollo de biomarcadores infrarrojos y diagnósticos a nivel molecular para uso de cirujanos oncológicos. ^{[ 20 ]}

Los estudios de Allen sobre fenómenos interfaciales también son relevantes para la geofísica , la geoquímica y el clima . Su trabajo incluye estudios sobre cómo interactúan los iones y los minerales en las superficies donde participan en la corrosión y las interacciones de los contaminantes con el suelo . ^{[ 11 ]}

El efecto de las partículas en las superficies es importante para comprender el comportamiento del aire y el agua en las superficies oceánicas, y la salud de los océanos. Investigaciones recientes indican que hay iones acumulados en las capas superficiales del océano. Utilizando haces láser de alta precisión, los investigadores pudieron observar las estructuras formadas por iones halógenos, o haluros , y las moléculas de agua circundantes en la zona interfacial. Se encontraron haluros como el yoduro y el bromuro cerca de la superficie, ^{[ 8 ]} un resultado que desafió la "sabiduría convencional" sobre el tema. ^{[ 9 ]} Se encontraron iones cloruro a menor profundidad. ^{[ 8 ] [ 9 ]} El yoduro y el bromuro son inestables y tienden a combinarse con otros compuestos químicos para formar ozono. ^{[ 8 ]} Esto significa que la niebla y el rocío oceánico son más reactivos químicamente de lo que creían los científicos. Los resultados de Allen podrían llevar a los químicos atmosféricos a revisar sus modelos de actividad del ozono y cambio climático. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

El comportamiento de los aerosoles atmosféricos, materia particulada suspendida en la atmósfera, también está relacionado con el cambio climático. ^{[ 21 ]} Heather Allen forma parte de un grupo nacional multidisciplinario de investigadores del Centro para los Impactos de los Aerosoles en el Clima y el Medio Ambiente (CAICE), que estudia los efectos de los aerosoles atmosféricos. ^{[ 22 ]} Allen estudia las superficies de los sistemas de nubes y sus campos eléctricos para comprender mejor las tormentas eléctricas, los rayos y los efectos de las microgotas en las nubes y la niebla. Junto con Lisa Van Loon, ha examinado el comportamiento del ácido sulfúrico y el metanol , presentes como aerosoles en la atmósfera superior. Juntos pueden formar sulfato de metilo , un compuesto que atrae las gotas de agua y favorece la formación de nubes. Si bien el ácido sulfúrico puede reflejar la luz y el calor, las nubes tienden a atrapar la luz y el calor en la atmósfera. Por lo tanto, la interacción entre el ácido sulfúrico y el cambio de temperatura atmosférica es más compleja de lo que se pensaba inicialmente. ^{[ 23 ]}

“Los aerosoles son un importante motor del cambio climático y tienen grandes impactos... su efecto depende de su composición, tamaño, propiedades de la superficie, su ubicación en el medio ambiente —especialmente su capacidad inherente para dispersar la luz— y las nubes; todas son variables.” Heather C. Allen ^{[ 22 ]}

Heather Allen y el Grupo Allen participan en el diseño de instrumentos de espectroscopia y microscopía óptica no lineal para la investigación científica. Estos incluyen la espectroscopia de generación de frecuencia suma vibracional (VSFG) ^{[ 24 ] [ 25 ]} y la espectroscopia de generación de frecuencia suma de banda ancha (BBSFG), utilizada para investigar interfaces gas-líquido y sólido. ^{[ 26 ] [ 27 ]} La ​​tecnología láser utiliza pulsos láser ultrarrápidos de femtosegundos y picosegundos para examinar interfaces a nivel molecular y observar la orientación y estructura de las especies químicas dentro del régimen superficial, la firma superficial. ^{[ 28 ]} Otras técnicas utilizadas y estudiadas incluyen técnicas de espectroscopia Raman polarizada e infrarroja , microscopía de ángulo de Brewster y espectroscopia de absorción óptica diferencial . ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}