Vad händer om? Susa

Mildred Dresselhaus kallades till Oval Office i maj förra året för vad som skulle ha varit en fem minuters audiens med presidenten. Men efter att Obama gratulerat henne och en annan fysiker för att ha vunnit Enrico Fermi-priset, som delas ut för enastående bidrag till energivetenskapen, började de prata om global uppvärmning och vikten av grundläggande vetenskap. Innan de visste ordet av hade det gått en halvtimme. Han lät hela sitt schema gå till potten, säger hon. I september reste hon till Oslo för att äta middag med Norges kung Harald och ta emot Kavlipriset på 1 miljon dollar i nanovetenskap.

På frågan om vilket arbete hon har trivts mest med säger Dresselhaus: Det jag jobbar med nu. Och det förändras hela tiden.

Alla dessa utmärkelser som jag har fått nyligen … det har fått mig att tänka: 'Åh, jag fortsätter bara några år till', säger Dresselhaus, 82, som skrev eller var medförfattare till 39 tidningar 2012. Jag har gått i pension för en lång tid. Jag är officiellt pensionerad nu. Men jag är faktiskt inte pensionär. Faktum är att sju dagar i veckan är institutets professor emerita i fysik och elektroteknik på sitt kontor i byggnad 13 vid 06:30; tills nyligen kom hon och hennes man, den pensionerade fysikprofessorn Gene Dresselhaus, varje morgon klockan 5:30. Hon gillar att hålla koll på de över 100 dagliga e-postmeddelandena från kollegor och tidigare studenter – inbjudningar till evenemang, uppdateringar om karriärer och personliga liv och förfrågningar om input om deras forskning. Kollegor anser att hon är den bästa personen när de har gjort en intressant upptäckt men inte är säkra på vad de ska göra med den.

Hon borstar bort volymen av sin korrespondens som typisk för en MIT-professor. Men det finns inte mycket typiskt med Millie, som nästan alla kallar henne.

Dresselhaus var en pionjär inom nanovetenskap och var en av de första forskarna som föreställde sig att det var möjligt att tillverka kolnanorör, som är anmärkningsvärt starka och leder värme och elektricitet bättre än vad kol vanligtvis gör. Hon var den första som utnyttjade den termoelektriska effekten på nanoskala för att effektivt skörda energi från temperaturskillnader i material som leder elektricitet. Millies bidrag är enorma, säger James Tour, en ledande nanoteknikforskare och professor vid Rice University. Hon är ansvarig för mycket av det vi vet om metoderna för att definiera och karakterisera kolmaterial inklusive grafit, grafen och kolnanorör.

Längs vägen tjänstgjorde Dresselhaus också som chef för Office of Science vid US Department of Energy, kassör för National Academy of Sciences och ordförande för både American Association for the Advancement of Science och American Physical Society, för att bara nämna några av hennes extrakurser. Vinnare av National Medal of Science och mottagare av 28 hedersdoktorer, hjälpte hon till att forma modern fysik även när hon skötte mer än 60 doktorander genom MIT och fostrade fyra barn i en tid då mödrar ofta förväntades stanna hemma.

Fördelarna med motgångar
När Dresselhaus började, avskräcktes kvinnor ofta aktivt från att göra vetenskapliga karriärer. Hon säger att Andrew Lawson, hennes doktorandrådgivare vid University of Chicago, trodde att kvinnor inte hade någon plats inom vetenskapen och att hon inte ens visste vad hon arbetade med förrän två veckor innan hon lämnade in sin avhandling. Men hon var inte främmande för motgångar, efter att ha växt upp i en fattig stadsdel i Bronx under depressionen. Dresselhaus utmärkte sig inom musik och akademiker; vid sex åkte hon själv med tunnelbanan till fiollektioner. Vid Hunter College erkände och uppmuntrade fysikprofessorn (och framtida nobelpristagare) Rosalyn Yalow hennes gåva för vetenskapen.

Efter att ha gått på University of Cambridge på Fulbright och tagit en masterexamen vid Radcliffe, begav sig Dresselhaus till University of Chicago 1953. Där, som förstaårs doktorand, befann hon sig ofta gå till campus tillsammans med den store fysikern Enrico Fermi i det sista året av sitt liv. (Vi pratade om vad han ville prata om, säger hon. Jag var en väldigt blyg ung och skulle inte tänka mig att föreslå ämnet för Enrico Fermi.) Det året av samtal bidrog till att forma Dresselhaus som vetenskapsman. Han var alltid redo att ta sig an det okända, minns hon. Han ställde alltid frågor om 'Tänk om det här och det här och det här var sant? Tänk om vi kunde göra det här – skulle det vara intressant, och vad kan vi lära oss?’

Övergiven av sin rådgivare sökte Dresselhaus andra studenter och fakulteter som bollplank för sådana frågor när hon utvecklade sin avhandling om magnetism och supraledning, och återanvände räddad utrustning för att utföra sina experiment. Jag gjorde mitt examensarbete väldigt självständigt, så när jag var klar var jag en slags mer självständig varelse än genomsnittet, säger hon. Jag tror att motgångar kan leda till fördelar.

Luren av kol
Dresselhaus gifte sig med Gene, en kollega från University of Chicago, fysiker, 1958 och följde med honom till Cornell, där han var på fakulteten och hon var postdoc. Deras dotter, Marianne ’81, föddes där 1959. Då var det bara två platser i landet som anställde ett par gifta forskare – IBM och MIT. Så 1960 gick de båda till jobbet vid Lincoln Laboratorys Solid State Division, som undersökte fysik av fasta ämnen och potentiella solid-state-tillämpningar för militären. Divisionsdirektör Ben Lax, PhD '49, trodde att en ny teori om supraledning inte lämnade några ytterligare mysterier att lösa, så han bad Dresselhaus att undersöka något annat.

The Queen of Carbon, som hon är känd, sätter upp ett experiment och håller en föreläsning (nedan).

Tvingad att byta växel bestämde sig Dresselhaus för att fokusera på kol, och särskilt på den elektroniska strukturen av grafit, den mjuka, elektricitetsledande formen av kol som fyller pennor. Hennes mål: att utforska hur det fungerar på den mest grundläggande nivån.

Hon blev en av de första forskarna som använde laser för att observera hur elektroner beter sig i höga magnetfält. Sådant arbete ansågs vara svårt, och grafitens elektroniska struktur ansågs då som mycket komplex. Så hon hade i princip fältet för sig själv. Det fanns tre tidningar per år i världen, och jag tror att de nästan alla var mina, minns hon. År 1964 hade hon fyra barn under sex år, så bristen på konkurrenstryck visade sig vara användbar när hon jonglerade med kraven från forskning och moderskap.

1967 blev Dresselhaus inbjuden att tjäna ett år som gästprofessor vid MIT. Filantropen Abby Rockefeller Mauzé hade inrättat en fond för att stödja en kvinnlig professor i ett ämne där kvinnor var underrepresenterade; kvinnor inom de fysiska vetenskaperna var extremt sällsynta, så Dresselhaus var en shoo-in. Hon blev snart anställd på heltid, säger hon, eftersom ingen annan var villig att lära ut fysik till ingenjörsstudenter. Det var hon – även om en senior fakultetsmedlem vid Cornell hade sagt till henne att kvinnor inte kan undervisa ingenjörer. Dresselhaus utvecklade en kurs som fokuserade på fysiken i praktiska, verkliga tekniska problem. Kurserna hon började — den moderna versionen av 6.732 (Physics of Solids) och vad som blev till 6,730 (Physics for Solid State Applications) – lärs ut än idag, och de är fortfarande till stor del baserade på hennes ursprungliga anteckningar.

Hon fortsatte också sin kolforskning, och på 1970-talet tittade hon djupare på grafit. Det är ett skiktat material vars plan är mycket svagt bundna, och Dresselhaus ville veta mer om egenskaperna hos de enskilda skikten. Hon och hennes elever plockade i huvudsak isär lagren genom att placera olika molekyler mellan dem och mätte sedan sådant som deras elektriska och magnetiska egenskaper. Det arbetet visade sig vara så fruktbart att Dresselhaus labb drog studenter från fem olika institutioner långt innan tvärvetenskaplig forskning blev populär. Det resulterade i cirka två dussin avhandlingar under 1980-talet, och det hjälpte till att lägga grunden för forskning som sker idag på grafen - enatomtjocka ark av grafit som kunde fungera som ett starkt och mycket effektivt ledande material.

Hennes tidiga arbete med grafit innehöll det mesta av det som nu återupptäcks när det gäller grafen, säger Phaedon Avouris, en IBM Fellow och chef för vetenskap och teknik i nanometerskala vid Thomas J. Watson Research Center i Yorktown Heights, New York.

Botten faller ur skeppet
Nästan allt arbete som fick Dresselhaus labb att nynna krävde användningen av MIT:s högmagnetiska fältlabb, som finansierades av National Science Foundation. Men 1990 flyttade NSF sin finansiering till Florida State University – och Dresselhaus hade inget intresse av att åka söderut.

Även om hon inte förespråkar att söka upp motgångar, är det viktigt att lära sig hur man fungerar när botten faller ur skeppet du är på och du måste flytta till ett annat, säger hon. Omprövning av vem du är och vad du vill göra är mycket värdefullt. Vart 20:e år eller så är det förmodligen det bästa som kan hända. När det hände Dresselhaus 1990, föll hon tillbaka på sina tidigare samtal med Fermi för att ta reda på vad hon skulle göra härnäst. Man behåller lite av det man känner som sin säkerhetsposition, säger hon. Men sedan lägger du 90 procent av din ansträngning på att starta det nya som du inte vet.

Hon visste mycket om kol. Men genom att fortsätta ställa frågor om det, gick hon i okända riktningar. 1990 diskuterade hon och risfysikern Richard Smalley vid en workshop för försvarsdepartementet om kolmaterialforskning hur man lägger till en ring med 10 kolatomer till en buckyball (den fotbollsbollformade C60-molekylen) omvandlar den till C70, en långsträckt boll. Det ledde till idén att ytterligare sträcka ut sådana bollar till vad som skulle kallas enkelväggiga kolnanorör, upprullade cylindrar med en atomtjock kol. 1992 skrev Dresselhaus ett papper med sin man och sina kollegor Riichiro Saito och Mitsutaka Fujita där de hävdade att det skulle vara möjligt att göra antingen halvledande eller metalliska kolnanorör - som skulle ha mycket olika egenskaper - helt enkelt genom att ändra deras geometri mycket lite. Denna idé var häpnadsväckande, men i slutändan korrekt. År 1994 forskade hon på nanorörsegenskaper i sitt labb. Det var ett stort steg framåt, säger hon. Nanorör var typ den första riktigt nanogrejen.

1992 startade Dresselhaus ytterligare en forskningsinsats när den amerikanska flottan bad om hjälp med att ta reda på hur man genererar kraft tyst och osynligt – utan förbränning, avgaser eller bubblor – för att driva ubåtar i smygläge. Den begäran fick henne att tänka på den termoelektriska effekten, ett fenomen som omvandlar temperaturskillnader till spänning i vissa material. Att skörda den energin har alltid visat sig vara svårt eftersom det kräver låg värmeledningsförmåga (för att upprätthålla temperaturskillnaden) och hög elektrisk ledningsförmåga (så att spänningen som genereras av temperaturskillnaden kan flyta). Men ökad elektrisk ledningsförmåga ökar vanligtvis värmeledningsförmågan, medan sänkning av värmeledningsförmåga också sänker den elektriska ledningsförmågan. Genom att designa det ledande materialet i nanoskala hittade hon ett sätt att styra termisk och elektrisk ledningsförmåga mycket mer självständigt, vilket gav upphov till det nya området nanotermoelektricitet. Termoelektriska enheter kan utnyttja en temperaturgradient (kanske orsakad av spillvärme eller solljus) för att generera elektricitet, eller använda elektricitet för att värma eller kyla utan rörliga delar. Så den potentiella betydelsen av sådana enheter är enorm. Idag samarbetar Dresselhaus med Gang Chen, som leder MIT:s Solid-State Solar-Thermal Energy Conversion Center, om forskning för att förbättra effektiviteten hos termoelektriska material.

Även om det verkade lite traumatiskt för hennes elever när hon var tvungen att flytta sitt forskningsfokus, gav båda nya riktningarna resultat. Det mest fruktbara är att förändra, säger hon.

Vissa dagar är det inte så lätt
Dresselhaus hanterade traumat av att behöva byta riktning i sin forskning med minimalt krångel. Men under hela sin karriär fick hon också ta itu med utmaningen att helt enkelt vara kvinna inom ett område som dominerades av män. När hon kom till Lincoln Laboratory var Dresselhaus dotter en baby; att ha ytterligare tre barn inom de kommande fem åren gjorde henne inte förtjust i hennes chef, som hon säger ansåg fyra barn överdrivet. För födseln av sina tre söner tog Dresselhaus totalt fem dagars mammaledighet. (En föddes på en långhelg, minns hon; en annan kom på en snödag.) Beväpnad med en tjock kudde för att köra, gick hon direkt tillbaka till jobbet.

När hon började undervisa vid MIT 1967 var endast 4 procent av MIT-studenterna kvinnor (45 procent är nu), och andelen kvinnliga fakultetsmedlemmar var ännu lägre. När du är så i underläge och du bara inte ser andra kvinnliga professorer, undrar du själv om du har en chans, om du hör hemma där, säger hon. Vissa dagar är det inte så lätt att fortsätta. Vissa dagar kan man vara ganska nedstämd över det.

Idag har Dresselhaus fortfarande tid att spela fiol eller viola nästan dagligen och har inget intresse av att gå i pension. Hon säger att hennes arbete tar henne till så många intressanta platser att det är som att jag har semester varje månad.

Men hennes man uppmuntrade henne att hålla ut. Hon hade också en pålitlig barnvakt. (Jag var hennes biljett till högskoleutbildning för hennes barn, säger hon. Vi hade ett bra samarbete.) Hennes envishet ledde inte bara till anmärkningsvärd forskning utan bidrog också till att förändra attityder om kvinnor inom vetenskapen. I själva verket, säger hon, bad hennes doktorandrådgivare så småningom om ursäkt för att ha ignorerat henne och bjöd in henne att hålla en framstående föreläsning på hans universitet. Människor förändras, säger hon. Och därför är det viktigt för oss att fortsätta, för vi har ett bra inflytande. Det var inte så svårt att ändra honom.

På MIT använde Dresselhaus en del av stipendiet som följde med hennes Abby Rockefeller Mauzé-stol för att finansiera evenemang för att stödja kvinnor. I cirka 45 år träffade hon nästan dagligen små grupper av kvinnor för att diskutera problematiska situationer de ställdes inför på MIT. När hon tjänstgjorde på Department of Energy's Office of Science under president Clinton, flög hon hem varje helg för att träffa sina doktorander. Idag ger hon fortfarande regelbundna workshops för att stärka elevernas presentationsförmåga och självförtroende.

Berättelser om hur hon hjälpte elever är legio. När kurs VI major Marcie Black '95, MNG '05, PhD '03, kämpade med Dresselhauss Advanced Solid State Physics-lektion som doktorand, meddelade Dresselhaus att hon skulle hålla en valfri recitation före lektionen kl. 8 (det är som mitten natten till en MIT-student, säger Black, som misstänker att Dresselhaus visste att hon skulle vara den enda som skulle komma vid den timmen.) Likaså när Sandra Brown, PhD '00, stökade i början av sitt doktorandarbete. och tänkte lämna MIT, ett enda möte med Dresselhaus övertygade henne att stanna. Millie förändrade mitt liv, säger hon.

Idag, även om Dresselhaus ser till, som hon alltid har gjort, att spela kammarmusik regelbundet med sin familj, är hon inte det minsta frestad att faktiskt gå i pension – att gå och sitta på en strand och koppla av. Jag är inte riktigt bra på det, erkänner hon. Det är roligt, jag tror att detta är sant för de flesta MIT-professorer: vi tycker om vårt arbete så mycket att det inte är en uppoffring att komma till jobbet, det är något vi verkligen gillar att göra. Om vi ​​inte hade det skulle vi inte vara så glada.

Dölj