Il cosa succede se? mago

Mildred Dresselhaus è stata convocata nello Studio Ovale lo scorso maggio per quella che doveva essere un'udienza di cinque minuti con il presidente. Ma dopo che Obama si è congratulato con lei e con un collega fisico per aver vinto il premio Enrico Fermi, che viene assegnato per gli eccezionali contributi alla scienza dell'energia, hanno iniziato a parlare del riscaldamento globale e dell'importanza della scienza di base. Prima che se ne rendessero conto, era passata mezz'ora. Ha lasciato che tutti i suoi impegni andassero a rotoli, dice. A settembre, si è recata a Oslo per cenare con il re norvegese Harald e ricevere il Premio Kavli da 1 milione di dollari in nanoscienza.

Alla domanda su quale lavoro le sia piaciuto di più, Dresselhaus risponde: La cosa su cui sto lavorando ora. E questo continua a cambiare.

Tutti questi premi che ho ricevuto di recente... mi hanno fatto pensare: 'Oh, andrò avanti per qualche altro anno', dice Dresselhaus, 82 anni, autore o coautore di 39 articoli nel 2012. Sono andato in pensione per tanto tempo. Sono ufficialmente in pensione ora. Ma in realtà non sono in pensione. Infatti, sette giorni su sette, la Professoressa emerita dell'Istituto di fisica ed ingegneria elettrica è nel suo ufficio dell'Edificio 13 entro le 6:30; fino a poco tempo fa, lei e suo marito, il professore di fisica in pensione Gene Dresselhaus, arrivavano ogni mattina alle 5:30. Le piace rimanere al passo con le oltre 100 e-mail quotidiane di colleghi ed ex studenti: inviti a eventi, aggiornamenti su carriere e vite personali e richieste di input per le loro ricerche. I colleghi la considerano la persona a cui rivolgersi quando hanno fatto una scoperta interessante ma non sono sicuri di cosa farne.

Cancella il volume della sua corrispondenza come tipico di un professore del MIT. Ma non c'è molto di tipico in Millie, come quasi tutti la chiamano.

Pioniere della nanoscienza, Dresselhaus è stato uno dei primi scienziati a immaginare che fosse possibile realizzare nanotubi di carbonio, che sono straordinariamente forti e conducono calore ed elettricità meglio del carbonio. È stata la prima a sfruttare l'effetto termoelettrico su scala nanometrica per raccogliere in modo efficiente energia dalle differenze di temperatura nei materiali che conducono l'elettricità. I contributi di Millie sono vasti, afferma James Tour, uno dei principali ricercatori nel campo delle nanotecnologie e professore alla Rice University. È responsabile di gran parte di ciò che sappiamo sui metodi per definire e caratterizzare i materiali di carbonio, tra cui grafite, grafene e nanotubi di carbonio.

Lungo la strada, Dresselhaus è stato anche direttore dell'Office of Science presso il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, tesoriere della National Academy of Sciences e presidente sia dell'American Association for the Advancement of Science che dell'American Physical Society, per citare solo alcuni dei suoi impegni extracurriculari. Vincitrice della National Medal of Science e destinataria di 28 lauree honoris causa, ha contribuito a plasmare la fisica moderna anche se ha guidato più di 60 dottorandi attraverso il MIT e ha allevato quattro figli in un'epoca in cui spesso ci si aspettava che le madri stessero a casa.

I benefici delle avversità
Quando Dresselhaus stava iniziando, le donne erano spesso attivamente scoraggiate dal perseguire carriere scientifiche. Dice che Andrew Lawson, il suo consulente di dottorato presso l'Università di Chicago, credeva che le donne non avessero posto nella scienza e non sapeva nemmeno su cosa stesse lavorando fino a due settimane prima di consegnare la sua tesi. Ma non era estranea alle avversità, essendo cresciuta in un quartiere povero del Bronx durante la Depressione. Dresselhaus eccelleva nella musica e negli accademici; alle sei stava prendendo la metropolitana per andare a lezione di violino da sola. All'Hunter College, la professoressa di fisica (e futura vincitrice del Nobel) Rosalyn Yalow ha riconosciuto e incoraggiato il suo dono per la scienza.

Dopo aver frequentato l'Università di Cambridge su una Fulbright e aver conseguito un master alla Radcliffe, Dresselhaus si è recata all'Università di Chicago nel 1953. Lì, come dottoranda al primo anno, si è trovata spesso a camminare verso il campus insieme al grande fisico Enrico Fermi in l'ultimo anno della sua vita. (Abbiamo parlato di cosa lui voleva parlare, dice. Ero un ragazzo molto timido e non avrei mai pensato di suggerire l'argomento a Enrico Fermi.) Quell'anno di conversazioni ha contribuito a plasmare Dresselhaus come scienziato. Era sempre pronto ad affrontare l'ignoto, ricorda. Faceva sempre domande su 'E se questo e questo e questo fossero veri? E se potessimo farlo, sarebbe interessante e cosa potremmo imparare?'

Abbandonata dal suo consigliere, Dresselhaus ha cercato altri studenti e docenti come casse di risonanza per tali domande mentre sviluppava la sua tesi sul magnetismo e sulla superconduttività, riutilizzando le apparecchiature recuperate per condurre i suoi esperimenti. Ho fatto la mia tesi in modo molto indipendente, quindi quando ho finito, ero una specie di creatura più indipendente della media, dice. Credo che le avversità possano portare a benefici.

Il fascino del carbonio
Dresselhaus sposò Gene, un altro fisico dell'Università di Chicago, nel 1958 e andò con lui a Cornell, dove lui era in facoltà e lei postdoc. La loro figlia, Marianne '81, è nata lì nel 1959. A quel tempo, solo due posti nel paese avrebbero assunto una coppia di scienziati sposati: IBM e MIT. Così nel 1960 entrambi andarono a lavorare presso la Solid State Division del Lincoln Laboratory, che ricercava la fisica dei solidi e le potenziali applicazioni dello stato solido per i militari. Il direttore della divisione Ben Lax, PhD '49, pensava che una recente teoria della superconduttività non lasciasse ulteriori misteri da risolvere, quindi ha chiesto a Dresselhaus di ricercare qualcos'altro.

La regina del carbonio, come è conosciuta, organizza un esperimento e tiene una conferenza (sotto).

Costretto a cambiare marcia, Dresselhaus ha deciso di concentrarsi sul carbonio, e in particolare sulla struttura elettronica della grafite, la forma morbida e conduttrice di elettricità che riempie le matite. Il suo obiettivo: esplorare come agisce al livello più fondamentale.

È diventata uno dei primi scienziati a utilizzare i laser per osservare come si comportano gli elettroni in campi magnetici elevati. Tale lavoro era considerato difficile e la struttura elettronica della grafite era quindi considerata molto complessa. Quindi essenzialmente aveva il campo tutto per sé. C'erano tre giornali all'anno nel mondo, e penso che fossero quasi tutti miei, ricorda. Nel 1964 aveva quattro figli di età inferiore ai sei anni, quindi la mancanza di pressione competitiva si rivelò utile mentre si destreggiava tra le esigenze della ricerca e della maternità.

Nel 1967, Dresselhaus fu invitato a servire per un anno come visiting professor al MIT. La filantropa Abby Rockefeller Mauzé aveva istituito un fondo per sostenere una professoressa in una materia in cui le donne erano sottorappresentate; le donne nelle scienze fisiche erano estremamente rare, quindi Dresselhaus era uno shoo-in. Fu presto assunta a tempo pieno, dice, perché nessun altro era disposto a insegnare fisica agli studenti di ingegneria. Lo era, anche se un membro anziano della facoltà della Cornell le aveva detto che le donne non possono insegnare ingegneri. Dresselhaus ha sviluppato un corso incentrato sulla fisica dei problemi pratici di ingegneria del mondo reale. I corsi che ha iniziato: la versione moderna di 6.732 (Fisica dei solidi) e cosa si è trasformato in 6.730 (Fisica per le applicazioni a stato solido): vengono insegnate ancora oggi e si basano ancora in gran parte sui suoi appunti originali.

Ha anche continuato la sua ricerca sul carbonio e negli anni '70 ha esaminato più a fondo la grafite. È un materiale a strati i cui piani sono legati molto debolmente e Dresselhaus voleva saperne di più sulle proprietà di quei singoli strati. Lei e i suoi studenti hanno essenzialmente fatto leva sugli strati mettendo diverse molecole tra loro e poi hanno misurato cose come le loro proprietà elettriche e magnetiche. Quel lavoro si è rivelato così fertile che il laboratorio di Dresselhaus ha attirato studenti da cinque diversi dipartimenti molto prima che la ricerca interdisciplinare diventasse popolare. Ha portato a circa due dozzine di tesi negli anni '80 e ha contribuito a gettare le basi per la ricerca in corso oggi sul grafene, fogli di grafite dello spessore di un singolo atomo che potrebbero fungere da materiale conduttore forte e altamente efficiente.

I suoi primi lavori sulla grafite contenevano la maggior parte di ciò che è ora riscoperto nel caso del grafene, afferma Phaedon Avouris, un IBM Fellow e manager della scienza e della tecnologia su scala nanometrica presso il Thomas J. Watson Research Center di Yorktown Heights, New York.

Il fondo cade dalla nave
Quasi tutto il lavoro che ha fatto vibrare il laboratorio di Dresselhaus ha richiesto l'uso del laboratorio ad alto campo magnetico del MIT, che è stato finanziato dalla National Science Foundation. Ma nel 1990 la NSF spostò i suoi finanziamenti alla Florida State University e Dresselhaus non aveva alcun interesse a dirigersi a sud.

Sebbene non sostenga la ricerca delle avversità, è fondamentale imparare a funzionare quando il fondo cade dalla nave su cui ti trovi e devi spostarti su un'altra, dice. Riesaminare chi sei e cosa vuoi fare è molto prezioso. Ogni 20 anni circa, è probabilmente la cosa migliore che possa accadere. Quando è successo a Dresselhaus nel 1990, ha fatto ricorso alle sue precedenti conversazioni con Fermi per capire cosa fare dopo. Mantieni un po' di quella che conosci come posizione di sicurezza, dice. Ma poi metti il ​​90 percento dei tuoi sforzi per iniziare la nuova cosa che non conosci.

Sapeva molto del carbonio. Ma continuando a fare domande su cosa succede se, è andata in direzioni inesplorate. Nel 1990, in un seminario del Dipartimento della Difesa sulla ricerca sui materiali di carbonio, lei e il fisico della Rice Richard Smalley stavano discutendo su come l'aggiunta di un anello di 10 atomi di carbonio a un buckyball (la molecola C60 a forma di pallone da calcio) lo trasforma in C70, una forma allungata sfera. Ciò ha portato all'idea di allungare ulteriormente tali sfere in quelli che sarebbero conosciuti come nanotubi di carbonio a parete singola, cilindri arrotolati di carbonio dello spessore di un atomo. Nel 1992, Dresselhaus ha scritto un articolo con suo marito e i colleghi Riichiro Saito e Mitsutaka Fujita postulando che sarebbe possibile realizzare nanotubi di carbonio semiconduttori o metallici, che avrebbero proprietà molto diverse, semplicemente alterando leggermente la loro geometria. Questa idea era sorprendente, ma alla fine corretta. Nel 1994, stava ricercando le proprietà dei nanotubi nel suo laboratorio. È stato un grande passo avanti, dice. I nanotubi sono stati una specie di prima cosa veramente nano.

Nel 1992, Dresselhaus iniziò un altro sforzo di ricerca quando la Marina degli Stati Uniti chiese aiuto per capire come generare energia in modo silenzioso e invisibile, senza combustione, scarico o bolle, per spingere i sottomarini in modalità invisibile. Quella richiesta l'ha portata a pensare all'effetto termoelettrico, un fenomeno che converte le differenze di temperatura in tensione in alcuni materiali. Raccogliere quell'energia si è sempre rivelato difficile perché richiede una bassa conduttività termica (per mantenere la differenza di temperatura) e un'elevata conduttività elettrica (in modo che la tensione generata dalla differenza di temperatura possa fluire). Ma l'aumento della conduttività elettrica in genere aumenta la conduttività termica, mentre la riduzione della conduttività termica riduce anche la conduttività elettrica. Progettando il materiale conduttore su nanoscala, ha trovato un modo per controllare la conduttività termica ed elettrica in modo molto più indipendente, dando vita al nuovo campo della nanotermoelettricità. I dispositivi termoelettrici possono sfruttare un gradiente di temperatura (forse causato dal calore disperso o dalla luce solare) per generare elettricità o utilizzare l'elettricità per riscaldare o raffreddare senza parti in movimento. Quindi l'importanza potenziale di tali dispositivi è enorme. Oggi, Dresselhaus collabora con Gang Chen, che dirige il Centro di conversione dell'energia solare-termica a stato solido del MIT, alla ricerca per migliorare l'efficienza dei materiali termoelettrici.

Sebbene sia sembrato un po' traumatico ai suoi studenti quando ha dovuto spostare il suo obiettivo di ricerca, entrambe le nuove direzioni hanno dato i suoi frutti. La cosa più fruttuosa è cambiare, dice.

Alcuni giorni non è così facile
Dresselhaus ha affrontato il trauma di dover cambiare direzione nella sua ricerca con il minimo sforzo. Ma durante la sua carriera, ha anche dovuto affrontare la sfida di essere semplicemente una donna in un campo dominato dagli uomini. Quando arrivò al Lincoln Laboratory, la figlia di Dresselhaus era una bambina; avere altri tre figli entro i successivi cinque anni non la rendeva particolarmente cara al suo capo, che secondo lei considerava eccessivi quattro figli. Per la nascita dei suoi tre figli, Dresselhaus ha preso un totale di cinque giorni di congedo di maternità. (Uno è nato in un lungo weekend, ricorda; un altro è arrivato in un giorno di neve.) Armata di uno spesso cuscino per guidare, è tornata subito al lavoro.

Quando ha iniziato a insegnare al MIT nel 1967, solo il 4% degli studenti del MIT erano donne (il 45% lo è ora) e la percentuale di docenti donne era ancora più bassa. Quando sei così in inferiorità numerica e semplicemente non vedi altre professoresse, ti chiedi se hai una possibilità, se appartieni a quel posto, dice. Alcuni giorni non è così facile andare avanti. Alcuni giorni potresti essere piuttosto scoraggiato a riguardo.

Oggi Dresselhaus trova ancora il tempo per suonare il violino o la viola quasi quotidianamente e non ha alcun interesse a ritirarsi. Dice che il suo lavoro la porta in così tanti posti interessanti che è come se avessi una vacanza ogni mese.

Ma suo marito la incoraggiò a insistere. Aveva anche una baby sitter affidabile. (Ero il suo biglietto per l'istruzione universitaria per i suoi figli, dice. Abbiamo avuto una buona collaborazione.) La sua perseveranza non solo ha portato a ricerche straordinarie, ma ha anche aiutato a cambiare l'atteggiamento nei confronti delle donne nella scienza. In effetti, dice, il suo consigliere di dottorato alla fine si è scusato per averla ignorata e l'ha invitata a tenere una conferenza distinta alla sua università. Le persone cambiano, dice. E quindi è importante per noi andare avanti, perché abbiamo una buona influenza. Non è stato così difficile cambiarlo.

Al MIT, Dresselhaus ha utilizzato parte dello stipendio che è venuto con la sua sedia Abby Rockefeller Mauzé per finanziare eventi a sostegno delle donne. Per circa 45 anni si è incontrata quasi quotidianamente con piccoli gruppi di donne per discutere delle situazioni problematiche che hanno dovuto affrontare al MIT. Quando prestava servizio presso l'Ufficio delle scienze del Dipartimento dell'energia sotto il presidente Clinton, ogni fine settimana tornava a casa per incontrare i suoi studenti di dottorato. Oggi tiene ancora seminari regolari per rafforzare le capacità di presentazione e la fiducia degli studenti.

Le storie di come ha aiutato gli studenti sono innumerevoli. Quando la maggiore del Corso VI Marcie Black '95, MNG '05, PhD '03, stava lottando con la classe Advanced Solid State Physics di Dresselhaus come studente di dottorato, Dresselhaus annunciò che avrebbe tenuto una recita facoltativa prima della lezione alle 8 del mattino (è come il della notte a uno studente del MIT, dice Black, che sospetta che Dresselhaus sapesse che sarebbe stata l'unica che sarebbe venuta a quell'ora.) Allo stesso modo, quando Sandra Brown, PhD '00, stava annaspando nei primi giorni del suo lavoro di dottorato e pensando di lasciare il MIT, un solo incontro con Dresselhaus la convinse a rimanere. Millie mi ha cambiato la vita, dice.

Oggi, sebbene Dresselhaus si assicuri, come ha sempre fatto, di suonare regolarmente musica da camera con la sua famiglia, non è affatto tentata di andare in pensione, di andare a sedersi su una spiaggia e rilassarsi. Non sono molto brava in questo, confessa. È divertente, credo che questo sia vero per la maggior parte dei professori del MIT: ci piace così tanto il nostro lavoro che venire a lavorare non è un sacrificio, è qualcosa che ci piace davvero fare. Se non lo avessimo, non saremmo troppo felici.

nascondere