Ежегодно тысячи школьников принимают участие в национальных и региональных научных выставках. PopSci изучает эти мероприятия, чтобы найти 10 учеников с действительно меняющими мир идеями, подкрепленными действующими прототипами. Оказывается, некоторые из самых гениальных изобретателей страны еще не доросли до того, чтобы водить машину.
Любезность Джека Андраки
Имя: Джек Андрака
Возраст: 15 лет
Средняя школа: Средняя школа Северного округа, Глен Берни, Мэриленд
Изобретение: Метод раннего скрининга рака
Тест на рак поджелудочной железы, разработанный Джеком Андракой, в 168 раз быстрее и в 400 раз чувствительнее, чем существующие методы диагностики. Для создания своего теста он покрывает фильтровальную бумагу углеродными нанотрубками и антителами. Мезотелин, белок, чрезмерно выраженный в крови и моче больных раком поджелудочной железы, связывается с антителами. Это раздвигает нанотрубки и повышает их электрическое сопротивление, которое затем может быть измерено врачами.
Что дальше: Андрака планирует создать компанию на основе своего теста на рак.
Предоставлено Мариан Бехтель
Имя: Мариан Бехтель
Возраст: 17 лет
Средняя школа: Средняя школа Хемпфилд, Лэндисвилл, Пенсильвания
Изобретение: Система обнаружения мин на суше
Изобретение Мэриан Бехтел, переделанный металлоискатель, использует вибрации и звуковые волны для поиска мин. Сначала она посылает в землю сейсмические волны с помощью инструмента, обычно используемого для предотвращения образования пузырей в высыхающем бетоне. В ответ пластик и металл в контейнерах с минами начинают вибрировать; когда два микрофона детектора находятся на равном расстоянии от мины, вибрации гаснут, указывая на то, что мина находится под землей.
Что дальше: Бехтель планирует изучать физику в колледже Брин Моур.
Любезно предоставленные Брейденом Бенедиктом
Имя: Брейден Бенедикт
Возраст: 15 лет
Средняя школа: Palos Verdes Peninsula High School, Rolling Hills Estates, Калифорния
Изобретение: Детектор сотрясения мозга
"Умные" футбольные шлемы, оснащенные акселерометрами и датчиками, могут определять силу сотрясения мозга, но они слишком дороги для большинства школ. Брейден Бенедикт разработал недорогое решение. При ударе по шлему с силой 75 Gs и более, что обычно достаточно для сотрясения мозга, устройство выпускает краситель через трубку на поверхность шлема, который образует чернильную кляксу, видимую со стороны.
Что дальше: Бенедикт планирует попытаться лицензировать свое изобретение в какой-либо компании.
Предоставлено Фабианом Фернандесом-Ханом
Имя: Фабиан Фернандес-Хан
Возраст: 14 лет
Средняя школа: Домашнее обучение, Конро, Техас
Изобретение: Велосипед для удаления воды
Велосипед Фабиана Фернандеса-Хана опресняет и очищает солоноватую воду, пока велосипедист крутит педали. Велосипед оснащен 15-галлонной канистрой, прикрепленной к рулю. При вращении переднего колеса вода из канистры прокачивается через систему обратного осмоса, которая удаляет соли и примеси. Затем пресная вода поступает в емкость, закрепленную на заднем колесе. За один час педалирования получается 20 галлонов питьевой воды.
Что дальше: Фернандес-Хан хотел бы изучать инженерное дело в колледже, а затем получить степень MBA.
Предоставлено Раджой Сельвакумаром
Имя: Раджа Сельвакумар
Возраст: 17 лет
Средняя школа: Средняя школа Милтон, Альфаретта, Джорджия
Изобретение: Топливный элемент, работающий на бактериях желудка
Топливный элемент Раджи Сельвакумара использует естественный процесс в качестве источника топлива, который в будущем сможет питать диагностические и хирургические нанороботы. Гастробактерии на слизистой оболочке желудка расщепляют глюкозу для получения энергии, в результате чего высвобождаются электроны. Углеродная прокладка в топливном элементе Сельвакумара поглощает электроны, в результате чего генерируется ток, который может питать "бот". В дальнейшем бот будет проходить через пищеварительную систему пациента.
Что дальше: Сельвакумар хотел бы изучать инженерное дело в Массачусетском технологическом институте.
Процесс добычи водорослей по методу Вольфа
Предоставлено Джошем Вольфом
Имя: Джош Вульф
Возраст: 16 лет
Средняя школа: Средняя школа Элк Ривер, Элк Ривер, Миннесота
Изобретение: Способ извлечения масла из водорослей
До 60% клеточной массы водорослей составляет липидное масло, которое ученые выделяют для использования в качестве биотоплива. В отличие от большинства других методов добычи, метод Джоша Вольфа, при котором водоросль поражается электрическим током, открывающим везикулы, в которых содержится масло, сохраняет водоросль живой, что позволяет получать масло из нее многократно. После удара током он снимает с емкости, в которой находятся водоросли, масло и добавляет метанол и щелочь для получения биодизеля.
Что дальше: Вульф планирует получить докторскую степень в области биомедицинских исследований.
Предоставлено Рёта Исидзука
Имя: Рёта Исидзука
Возраст: 18 лет
Средняя школа: Средняя школа Гринвича, Гринвич, Коннектикут
Изобретение: Гибкие солнечные элементы
Используя только инструменты из школьной научной лаборатории, Рёта Ишизука уложил солнечные элементы размером 5 на 5 см на растянутый эластичный полимер. Затем он ослабил натяжение полимера, в результате чего ячейки сбились в кучу, образовав морщины. Когда материал сгибается и растягивается, морщины разглаживаются, не разрушая ячеек. По словам Ишизуки, солнечные элементы могут применяться на поверхностях зданий и автомобилей, а также на одежде.
Что дальше: Осенью Ишизука поступит в Гарвардский университет.
Любезно предоставлено Андреем Сушко
Имя: Андрей Сушко
Возраст: 18 лет
Средняя школа: Средняя школа Хэнфорда, Ричланд, Вашингтон
Изобретение: Мини-двигатель с приводом от поверхностного натяжения
Мотор Андрея Сушко диаметром всего 15 миллиметров может управлять хирургическими роботами, проходящими через кровеносные сосуды. Электроды двигателя покрыты фторполимерами. Когда аккумулятор заряжает электроды, фторполимеры превращаются из гидрофобных в гидрофильные. Это изменяет кривизну поверхности жидкости внутри двигателя. Повторные заряды перемещают ротор с небольшим шагом и могут приводить бот в движение.
Что дальше: Сушко направляется в Стэнфорд.
Предоставлено Наоми Шах
Имя: Наоми Шах
Возраст: 17 лет
Средняя школа: Sunset High School, Портленд, штат Орегон
Изобретение: Биофильтр, удаляющий загрязняющие воздух вещества
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установило, что краски, строительные материалы, бытовая техника и мебель могут выделять потенциально вредные соединения. Наоми Шах создала воздушный фильтр, который удаляет почти половину загрязняющих веществ в доме и стоит менее 25 долларов. Устройство размером 8 на 10 дюймов встраивается в любую систему центрального отопления и кондиционирования и содержит живые растения папоротника и пальмы. В растениях живут микроорганизмы, питающиеся такими токсинами, как бензол и метилен.
Что дальше: Шах рассматривает программы исследований в области экологического здоровья.
Предоставлено Анжелой Чжан
Имя: Анжела Чжан
Возраст: 18 лет
Средняя школа: Средняя школа Монта Виста, Купертино, Калифорния
Изобретение: Наночастица, нацеленная на раковую клетку
Анжела Чжан разработала двухкомпонентную наночастицу, которая убивает раковые клетки и позволяет врачам наблюдать за этим процессом с помощью МРТ. Железооксидная половина частицы содержит пептид, связывающийся с раковыми клетками. Золотая половина частицы покрыта полимерной оболочкой, в которую встроен противораковый препарат. Когда внешний инфракрасный лазер нагревает частицу, полимер распадается, высвобождая лекарство вокруг опухоли.
Что дальше: Этой осенью Чжан будет учиться в Гарвардском университете.