在科学探索的道路上，有些旅程格外引人注目。量子化学家Ernest Opoku的故事正是这样一段非凡的旅程——从加纳小镇的有限资源到MIT的前沿实验室，他不仅实现了自己的科学梦想，还正在改变我们对电子行为的理解。
从加纳小镇到MIT实验室
Ernest Opoku在年幼时就立志成为科学家，但这条道路在加纳Dadease这样的小镇上并不容易。"我成长在一个很难找到科学家的城镇，"他回忆道。尽管学校没有选修科学课程，Opoku却为自己创建了一门。没有专门的科学教室或实验室，他说服校长请人来教他和另外五个朋友。仅靠一块黑板和一些想象力，他们通过共同绘制的公式和图表学习化学反应。
Opoku的科学好奇心从小就异常强烈。8岁时，他开始在学校自学英语。由于父母无法用英语读写，他的母亲请了一位年长的学生每天下午6点在煤油灯下辅导他。这段经历培养了他独立学习的能力，也塑造了他对知识的渴望。
进入初中后，Opoku对自然的迷恋日益加深。"我意识到化学是真正的中心科学，它提供了从最小层面理解创造的洞见，"他说。尽管考上了加纳顶尖的高中，但他的父母无力支付学费，于是他回到家乡的Dadease Agric Senior High School，通过种植番茄和玉米攒钱支持自己的教育。
计算化学的吸引力
2012年，Opoku进入加纳科技大学(KNUST)，这是加纳和西非地区排名第一的大学。在那里，他接触到了计算化学，这一领域只需一台电脑和网络就能研究化学反应。"任何想法，只要我能拿到电脑，我就可以开始探索我的好奇心，而不必等到实验室去探究自然，"他说。
Opoku从早到晚投入研究，在他的导师、已故量子化学家Richard Tia的指导下，这段时光对他来说充满乐趣。"每一天都是有趣的一天，"他回忆道，"我被要求做我自己想知道的事情，满足自己的好奇心，而通过这样做，我就能获得学位。"
量子化学的突破性方法
2020年，Opoku的求知欲将他带到阿拉巴马州的奥本大学攻读博士学位。在他的导师J. V. Ortiz教授的指导下，Opoku为开发新的计算方法做出了贡献，用于模拟电子与分子结合或分离的过程，这一过程被称为电子传播。
Opoku方法的创新之处在于它不依赖任何可调参数或经验参数。与一些需要调整以匹配实验结果的早期计算方法不同，他的技术使用先进的数学公式直接考虑电子相互作用的原理。这种方法更精确——更接近实验室实验的结果——同时计算效率更高。
通过简化计算并消除猜测，Opoku的工作朝着更快、更可靠的量子模拟迈出了重要一步，适用于各种分子，包括那些从未被研究过的分子——为材料科学和可持续能源等领域的突破奠定了基础。
MIT的博士后研究
在MIT的博士后研究中，Opoku旨在通过整合量子计算、机器学习和bootstrap嵌入技术——一种通过将大分子分成更小的重叠片段来简化量子化学计算的技术——来推进电子传播方法，以解决更大、更复杂的分子和材料问题。他正在与化学系的Troy Van Voorhis教授合作，Van Voorhis在这些领域的专业知识可以帮助使Opoku的高级模拟计算更高效、可扩展。
"他的方法与我们过去在小组中追求的任何方式都不同，"Van Voorhis说。
科学传承与回馈
Opoku感谢之前的导师们帮助他克服了"为该领域做出贡献所需的智力障碍"，并相信Van Voorhis将提供同样的支持。2021年，他加入美国黑人化学家和化学工程师专业发展组织(NOBCChE)，后来担任奥本大学分会主席，帮助协调K-12外展活动，激励下一代科学家、工程师和创新者。
在祖国，Opoku创立了Nesvard分子科学研究所，支持非洲学生发展研究生学习和职业所需的技能，同时培养自信感和文化认同感。通过这个非营利组织，他已经指导了29名学生，将跟随好奇心探索并将机会传递给他人的机会传递下去。
"非洲人在科学和工程的许多领域做出了重大贡献，但这些贡献通常没有被认可、庆祝或记录，"Opoku说。他补充道："我们有责任改变这一叙事。"
科学与社会的交汇
Opoku的故事不仅是一个科学突破的故事，也是关于科学如何能够跨越地理、经济和文化障碍的故事。他的工作展示了即使在资源有限的环境中，好奇心和决心也能引领重大发现。
通过将量子计算与机器学习相结合，Opoku正在推动计算化学的新前沿，这种方法不仅更准确，而且更高效，为材料科学和可持续能源等领域的突破铺平了道路。
同时，他对科学教育的承诺反映了他对回馈社会的信念。通过Nesvard分子科学研究所和NOBCChE的工作，他正在确保下一代科学家无论背景如何，都能获得追求科学梦想所需的支持和机会。
量子化学的未来
随着量子计算和机器学习技术的不断发展，Opoku的研究可能会对科学产生深远影响。通过开发不依赖可调参数的计算方法，他正在创建更可靠、更高效的量子模拟工具，这些工具可以应用于从药物发现到材料科学的各个领域。
他的工作也强调了科学合作的重要性——将不同领域的专业知识结合起来，解决复杂的科学问题。与Van Voorhis的合作展示了不同背景和专长的科学家如何能够相互补充，推动创新。
结语
Ernest Opoku的旅程提醒我们，科学探索不仅发生在设备最先进的实验室里，也存在于那些对世界充满好奇心的心中。通过他的研究、教学和社区参与，Opoku不仅正在改变量子化学的未来，也正在塑造科学本身的面貌——使其更加包容、更加协作、更加关注解决人类面临的最紧迫挑战。
