Co jeśli? Świst

Mildred Dresselhaus została wezwana do Gabinetu Owalnego w maju zeszłego roku na pięciominutową audiencję u prezydenta. Ale po tym, jak Obama pogratulował jej i koledze fizykowi nagrody Enrico Fermi, przyznawanej za wybitny wkład w naukę o energii, zaczęli mówić o globalnym ociepleniu i znaczeniu nauk podstawowych. Zanim się zorientowali, minęło pół godziny. Mówi, że pozwolił, by cały jego harmonogram poszedł na marne. We wrześniu udała się do Oslo, aby zjeść obiad z królem Norwegii Haraldem i odebrać milionową nagrodę Kavli w dziedzinie nanonauki.

Zapytany o to, jaką pracę lubiła najbardziej, Dresselhaus odpowiada: Nad czym teraz pracuję. I to się zmienia.

Wszystkie te nagrody, które ostatnio dostałam… skłoniły mnie do myślenia: „Och, po prostu będę żyć jeszcze przez kilka lat” – mówi 82-letnia Dresselhaus, która w 2012 roku była autorem lub współautorem 39 artykułów. Odchodzę na emeryturę długi czas. Jestem teraz oficjalnie na emeryturze. Ale tak naprawdę nie jestem na emeryturze. Faktycznie, siedem dni w tygodniu, emerytowana profesor Instytutu Fizyki i Elektrotechniki jest w swoim biurze w Budynku 13 o 6:30; do niedawna ona i jej mąż, emerytowany profesor fizyki Gene Dresselhaus, przyjeżdżali codziennie rano o 5:30. Lubi być na bieżąco z ponad 100 codziennymi e-mailami od kolegów i byłych studentów — zaproszeniami na wydarzenia, aktualnościami na temat kariery i życia osobistego oraz prośbami o wkład w ich badania. Koledzy uważają ją za osobę, do której można się udać, gdy dokonali interesującego odkrycia, ale nie są pewni, co z tym zrobić.

Otrzepuje objętość swojej korespondencji jako typową dla profesora MIT. Ale Millie nie jest zbyt typowa, jak prawie wszyscy ją nazywają.

Dresselhaus, pionier nanonauki, był jednym z pierwszych naukowców, którzy wyobrazili sobie, że można wyprodukować nanorurki węglowe, które są niezwykle wytrzymałe i przewodzą ciepło i elektryczność lepiej niż zwykle węgiel. Jako pierwsza wykorzystała efekt termoelektryczny w nanoskali do efektywnego pozyskiwania energii z różnic temperatur w materiałach przewodzących prąd elektryczny. Wkład Millie jest ogromny, mówi James Tour, czołowy badacz nanotechnologii i profesor na Rice University. Jest odpowiedzialna za wiele z tego, co wiemy o metodach definiowania i charakteryzowania materiałów węglowych, w tym grafitu, grafenu i nanorurek węglowych.

W międzyczasie Dresselhaus pełnił również funkcję dyrektora Biura Nauki w Departamencie Energii Stanów Zjednoczonych, skarbnika Narodowej Akademii Nauk i prezesa zarówno Amerykańskiego Stowarzyszenia Postępu Naukowego, jak i Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego, by wymienić tylko kilka jej pozalekcyjnych spotkań. Laureatka National Medal of Science i 28 doktoratów honoris causa, pomogła ukształtować współczesną fizykę, prowadząc ponad 60 doktorantów poprzez MIT i wychowując czworo dzieci w epoce, w której często oczekiwano od matek pozostawania w domu.

Korzyści z przeciwności
Kiedy Dresselhaus zaczynał, kobiety były często aktywnie zniechęcane do kariery naukowej. Mówi, że Andrew Lawson, jej promotor na Uniwersytecie w Chicago, uważał, że kobiety nie mają miejsca w nauce i nawet nie wiedziały, nad czym pracowała, aż do dwóch tygodni przed oddaniem pracy magisterskiej. Ale nie były obce przeciwności losu, ponieważ dorastała w biednej dzielnicy Bronxu podczas Wielkiego Kryzysu. Dresselhaus celował w muzyce i naukach; o szóstej sama jechała metrem na lekcje gry na skrzypcach. W Hunter College profesor fizyki (i przyszła laureatka Nagrody Nobla) Rosalyn Yalow doceniła i zachęciła jej dar do nauki.

Po ukończeniu University of Cambridge na Fulbright i zdobyciu tytułu magistra w Radcliffe, Dresselhaus udała się na Uniwersytet w Chicago w 1953 roku. Tam, jako doktorantka pierwszego roku, często szła do kampusu obok wielkiego fizyka Enrico Fermiego. ostatni rok jego życia. (Rozmawialiśmy o czym on chciałem o tym porozmawiać, mówi. Byłem bardzo nieśmiałym młodzieńcem i nie przyszłoby mi do głowy proponować temat Enrico Fermi. Ten rok rozmów pomógł ukształtować Dresselhausa jako naukowca. Zawsze był gotów stawić czoła nieznanemu, wspomina. Zawsze zadawał pytania: „A gdyby to, to i to było prawdą? A co, gdybyśmy mogli to zrobić… czy byłoby to interesujące i czego moglibyśmy się nauczyć?”.

Porzucona przez swojego doradcę, Dresselhaus szukała innych studentów i wykładowców jako panele sondażowe dla takich pytań, gdy rozwijała swoją tezę o magnetyzmie i nadprzewodnictwie, zmieniając przeznaczenie uratowanego sprzętu do przeprowadzania eksperymentów. Pracę magisterską zrobiłam bardzo niezależnie, więc kiedy skończyłam, byłam jakby istotą bardziej niezależną niż przeciętna – mówi. Wierzę, że przeciwności losu mogą przynieść korzyści.

Pokusa węgla
Dresselhaus poślubił Gene'a, kolegę fizyka z University of Chicago, w 1958 roku i pojechał z nim do Cornell, gdzie on był na wydziale, a ona miała staż podoktorski. Ich córka, Marianne ’81, urodziła się tam w 1959 roku. W tym czasie tylko dwa miejsca w kraju zatrudniały parę żonatych naukowców – IBM i MIT. Tak więc w 1960 roku oboje rozpoczęli pracę w wydziale Solid State w Lincoln Laboratory, który zajmował się badaniami fizyki ciał stałych i potencjalnymi zastosowaniami ciał stałych dla wojska. Dyrektor wydziału Ben Lax, dr ’49, uważał, że najnowsza teoria nadprzewodnictwa nie pozostawia żadnych dalszych tajemnic do rozwiązania, więc poprosił Dresselhausa o zbadanie czegoś innego.

Królowa Węgla, jak ją nazywamy, organizuje eksperyment i wygłasza wykład (poniżej).

Zmuszony do zmiany biegów, Dresselhaus postanowił skupić się na węglu, a zwłaszcza na strukturze elektronicznej grafitu, miękkiej, przewodzącej elektryczność formie węgla, która wypełnia ołówki. Jej cel: zbadać, jak działa na najbardziej podstawowym poziomie.

Stała się jedną z pierwszych naukowców, którzy wykorzystali lasery do obserwowania zachowania elektronów w silnych polach magnetycznych. Taka praca została uznana za trudną, a struktura elektronowa grafitu była wtedy postrzegana jako bardzo złożona. Więc zasadniczo miała pole dla siebie. Na świecie były trzy gazety rocznie i myślę, że prawie wszystkie były moje, wspomina. W 1964 roku miała czworo dzieci poniżej szóstego roku życia, więc brak presji konkurencyjnej okazał się przydatny, gdy żonglowała wymogami badań naukowych i macierzyństwa.

W 1967 Dresselhaus został zaproszony do pełnienia funkcji profesora wizytującego na MIT. Filantropka Abby Rockefeller Mauzé założyła fundusz na wsparcie profesora w dziedzinie, w której kobiety były niedoreprezentowane; kobiety w naukach fizycznych były niezwykle rzadkie, więc Dresselhaus był napastnikiem. Mówi, że wkrótce została zatrudniona na pełny etat, ponieważ nikt inny nie chciał uczyć fizyki studentów inżynierii. Była — chociaż starszy pracownik naukowy Cornell powiedział jej, że kobiety nie mogą uczyć inżynierów. Dresselhaus opracował kurs, który skupiał się na fizyce praktycznych, rzeczywistych problemów inżynieryjnych. Kursy, które rozpoczęła — współczesna wersja 6.732 (Physics of Solids) i to, co przekształciło się w 6730 (Physics for Solid State Applications) – są nadal nauczane i nadal opierają się w dużej mierze na jej oryginalnych notatkach.

Kontynuowała także badania nad węglem, aw latach 70. przyjrzała się grafitowi głębiej. Jest to materiał warstwowy, którego płaszczyzny są bardzo słabo sklejone, a Dresselhaus chciał dowiedzieć się więcej o właściwościach poszczególnych warstw. Ona i jej uczniowie zasadniczo rozerwali warstwy, umieszczając między nimi różne molekuły, a następnie zmierzyli takie rzeczy, jak ich właściwości elektryczne i magnetyczne. Ta praca okazała się tak płodna, że ​​laboratorium Dresselhausa przyciągnęło studentów z pięciu różnych wydziałów na długo przed tym, zanim badania interdyscyplinarne stały się popularne. Zaowocowało to około dwudziestoma tezami w latach 80. i pomogło stworzyć podstawy dla prowadzonych obecnie badań nad grafenem — arkuszami grafitu o grubości pojedynczego atomu, które mogą służyć jako mocny i wysoce wydajny materiał przewodzący.

Jej wczesne prace nad grafitem zawierały większość tego, co obecnie na nowo odkryto w przypadku grafenu, mówi Phaedon Avouris, członek IBM i kierownik ds. nauki i technologii w skali nanometrycznej w Centrum Badawczym Thomasa J. Watsona w Yorktown Heights w stanie Nowy Jork.

Dno wypada ze statku
Prawie wszystkie prace, które miały brzęczenie laboratorium Dresselhausa, wymagały użycia laboratorium pola magnetycznego MIT, które zostało sfinansowane przez Narodową Fundację Nauki. Ale w 1990 r. NSF przeniosła swoje fundusze na Uniwersytet Stanowy Florydy, a Dresselhaus nie był zainteresowany wyjazdem na południe.

Chociaż nie opowiada się za szukaniem przeciwności losu, ważne jest, aby nauczyć się funkcjonować, gdy dno wypada ze statku, na którym się znajdujesz i musisz przenieść się na inny, mówi. Bardzo cenne jest ponowne zbadanie tego, kim jesteś i co chcesz robić. Co około 20 lat jest to prawdopodobnie najlepsza rzecz, jaka może się zdarzyć. Kiedy zdarzyło się to Dresselhaus w 1990 roku, wycofała się z wcześniejszych rozmów z Fermim, aby dowiedzieć się, co dalej. Zachowujesz trochę tego, co znasz jako swoją pozycję bezpieczeństwa, mówi. Ale potem wkładasz 90 procent swojego wysiłku w rozpoczęcie nowej rzeczy, której nie znasz.

Dużo wiedziała o węglu. Ale kontynuując zadawanie pytań na ten temat, poszła w niezbadanych kierunkach. W 1990 roku na warsztatach Departamentu Obrony poświęconych badaniom materiałów węglowych, ona i fizyk Rice Richard Smalley dyskutowali o tym, jak dodanie pierścienia 10 atomów węgla do buckyballa (cząsteczki C60 w kształcie piłki nożnej) przekształca ją w C70, wydłużoną piłka. Doprowadziło to do pomysłu dalszego rozciągania takich kulek w tak zwane jednościenne nanorurki węglowe, zwinięte cylindry węgla o grubości jednego atomu. W 1992 roku Dresselhaus napisała wraz z mężem i współpracownikami Riichiro Saito i Mitsutaka Fujita artykuł, w którym stwierdził, że możliwe byłoby wytworzenie półprzewodnikowych lub metalicznych nanorurek węglowych – które miałyby bardzo różne właściwości – po prostu zmieniając bardzo nieznacznie ich geometrię. Ten pomysł był zaskakujący, ale ostatecznie słuszny. Do 1994 roku badała w swoim laboratorium właściwości nanorurek. To był duży krok naprzód, mówi. Nanorurki były pierwszą naprawdę nano rzeczą.

W 1992 r. Dresselhaus rozpoczął kolejny wysiłek badawczy, kiedy marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych poprosiła o pomoc w ustaleniu, jak cicho i niewidocznie generować energię — bez spalania, spalin i bąbelków — do napędzania okrętów podwodnych w trybie ukrycia. Ta prośba skłoniła ją do myślenia o efekcie termoelektrycznym, zjawisku, które w niektórych materiałach przekształca różnice temperatur w napięcie. Pozyskiwanie tej energii zawsze okazywało się trudne, ponieważ wymaga niskiej przewodności cieplnej (aby utrzymać różnicę temperatur) i wysokiej przewodności elektrycznej (aby napięcie generowane przez różnicę temperatur mogło płynąć). Jednak zwiększenie przewodności elektrycznej zazwyczaj zwiększa przewodność cieplną, podczas gdy obniżenie przewodności cieplnej obniża również przewodność elektryczną. Projektując materiał przewodzący w nanoskali, znalazła sposób na znacznie bardziej niezależne kontrolowanie przewodnictwa cieplnego i elektrycznego, co dało początek nowej dziedzinie nanotermoelektryczności. Urządzenia termoelektryczne mogą wykorzystywać gradient temperatury (być może spowodowany ciepłem odpadowym lub światłem słonecznym) do wytwarzania energii elektrycznej lub wykorzystywać energię elektryczną do ogrzewania lub chłodzenia bez ruchomych części. Potencjalne znaczenie takich urządzeń jest więc ogromne. Obecnie Dresselhaus współpracuje z Gang Chen, który kieruje Centrum Konwersji Energii Słonecznej i Cieplnej Stałego Stanu MIT w MIT, w zakresie badań mających na celu zwiększenie wydajności materiałów termoelektrycznych.

Chociaż jej uczniom wydawało się to trochę traumatyczne, kiedy musiała zmienić kierunek swoich badań, oba nowe kierunki opłaciły się. Najbardziej owocna jest zmiana, mówi.

W niektóre dni nie jest tak łatwo
Dresselhaus poradziła sobie z traumą związaną z koniecznością zmiany kierunku w swoich badaniach przy minimalnym zamieszaniu. Ale przez całą swoją karierę musiała również zmierzyć się z wyzwaniem bycia po prostu kobietą na polu zdominowanym przez mężczyzn. Kiedy przybyła do Lincoln Laboratory, córka Dresselhausa była dzieckiem; posiadanie trojga kolejnych dzieci w ciągu następnych pięciu lat nie przyciągnęło jej uwagi do jej szefa, który, jak mówi, uważał czwórkę dzieci za przesadę. Z powodu narodzin trzech synów Dresselhaus wzięła łącznie pięć dni urlopu macierzyńskiego. (Jedna urodziła się w długi weekend, wspomina, druga przyjechała w śnieżny dzień.) Uzbrojona w grubą poduszkę do jazdy, wróciła do pracy.

Kiedy zaczęła uczyć na MIT w 1967 roku, tylko 4 procent studentów MIT stanowiły kobiety (obecnie 45 procent), a odsetek kobiet na wydziałach był jeszcze niższy. Kiedy masz przewagę liczebną i po prostu nie widujesz innych kobiet-profesorek, zastanawiasz się, czy masz szansę, czy należysz tam, mówi. Czasami nie jest tak łatwo iść dalej. W niektóre dni możesz być zniechęcony.

Dziś Dresselhaus wciąż znajduje czas na grę na skrzypcach lub altówce prawie codziennie i nie chce przechodzić na emeryturę. Mówi, że jej praca zabiera ją w tak wiele ciekawych miejsc, że to tak, jakbym co miesiąc miała wakacje.

Ale mąż zachęcał ją do wytrwania. Miała też niezawodną opiekunkę do dzieci. (Byłam jej biletem na studia dla jej dzieci, mówi. Mieliśmy dobrą współpracę.) Jej wytrwałość nie tylko doprowadziła do niezwykłych badań, ale także pomogła zmienić nastawienie do kobiet w nauce. W rzeczywistości, jak mówi, jej doradca z tytułem doktora w końcu przeprosił ją za ignorowanie jej i zaprosił ją do wygłoszenia wybitnego wykładu na jego uniwersytecie. Ludzie się zmieniają, mówi. Dlatego ważne jest dla nas, aby iść dalej, ponieważ mamy dobry wpływ. Nie było trudno go zmienić.

W MIT Dresselhaus wykorzystała część stypendium, które pochodziło z jej krzesła Abby Rockefeller Mauzé, na finansowanie wydarzeń wspierających kobiety. Przez około 45 lat prawie codziennie spotykała się z małymi grupami kobiet, aby omówić problematyczne sytuacje, z którymi borykali się na MIT. Kiedy pracowała w Biurze Naukowym Departamentu Energii pod przewodnictwem prezydenta Clintona, co weekend przylatywała do domu na spotkania ze swoimi doktorantami. Dziś nadal prowadzi regularne warsztaty, aby wzmocnić umiejętności prezentacji i pewność siebie uczniów.

Opowieści o tym, jak pomogła uczniom, są niezliczone. Kiedy kierunek VI major Marcie Black '95, MNG '05, PhD '03, jako doktorantka zmagała się z zajęciami Advanced Solid State Physics Dresselhaus, Dresselhaus ogłosiła, że ​​przeprowadzi opcjonalną recytację przed zajęciami o 8 rano (to jest jak środek wieczoru do studenta MIT, mówi Black, który podejrzewa, że ​​Dresselhaus wiedział, że będzie jedyną osobą, która przyjdzie o tej godzinie). i myśląc o opuszczeniu MIT, jedno spotkanie z Dresselhaus przekonało ją do pozostania. Millie zmieniła moje życie, mówi.

Dziś, chociaż Dresselhaus jak zawsze dba o to, by regularnie grać muzykę kameralną z rodziną, wcale nie kusi jej, by przejść na emeryturę — ​​posiedzieć na plaży i odpocząć. Nie jestem w tym dobra, wyznaje. To zabawne, wierzę, że dotyczy to większości profesorów MIT: nasza praca tak bardzo nam się podoba, że ​​przychodzenie do pracy nie jest poświęceniem, to coś, co naprawdę lubimy robić. Gdybyśmy tego nie mieli, nie bylibyśmy zbyt szczęśliwi.

ukryć