提起“碳”,你会想到什么?是铅笔尖那光滑的石墨,是钻石戒指上的迷人微光,是驱动能源、汽车的重要动力,也是为数不多目前已知的、存在于所有生物中的元素之一。摘要:提起“碳”,你会想到什么?是铅笔尖那光滑的石墨,是钻石戒指上的迷人微光,是驱动能源、汽车的重要动力,也是为数不多目前已知的、存在于所有生物中的元素之一。
据统计,目前发现的碳化合物约有1000万种,而且每天都能发现更多。在碳研究的历史中,一位女性科学家不懈求索近 60年,利用关于碳的知识,彻底改变了我们的生活——她就是被誉为“碳女王”的米尔德里德·德雷斯尔豪斯(下称米莉教授)。
图片来源:麻省理工学院官方网站
她的故事,就像她研究的碳材料一样,坚硬而璀璨;她的影响,就像她发现的纳米管一样,细微和深远。
碳基础研究,如何改变世界在职业生涯的早期,米莉教授曾成功利用激光探测碳的内部结构,预言了“碳纳米管”的存在(一种极富导电性的、由层层碳原子卷成的微小圆柱体)——这令人激动的发现,推动了科学与工程的发展迎来重大转折,正式迈入“纳米级”时代!
过去10年间,这些碳结构体陆续被开发出无数的新用途,大量研究成果飞速涌现:球形碳“巴基球”、圆柱体碳纳米管,以及被称为石墨烯的二维碳片,纷纷在能源存储、医学研究、建筑材料和极薄的电子产品等方面得到了应用。
近60年间,米莉教授揭示了碳的一些基本特性,尤其是与电子结构相关的特性。图中展示了7种碳单质构型或同素异形体
而从超速量子计算机、高效的海水淡化装置,到可以融入身体器官的电子元件......人类也将前所未有地实现《星际迷航》中设想的场景——通过手中的一块小屏幕,就可随意调取知识与信息。
《星际迷航》剧照,图片源自网络
她在理论和实验方面所做的开创性工作,使我们对碳电子结构的认识发生了根本性的转变,深刻影响了纳米科学——而纳米科学,又与生物学、化学、计算机科学、电气工程学、材料科学与工程学、机械工程和物理学的发展息息相关。由此,奥巴马这样评价:
“她的影响无处不在,在我们驾驶的汽车中,在我们生产的能源中,在为我们的生活提供动力的电子设备中。”
2014年,获得由美国时任总统奥巴马颁发的美国总统自由勋章
科学与工程领域的女性楷模20世纪60-70年代的美国,女性在科学(尤其是工科)领域的参与机会远远不足。美国的很多知名大学甚至不会录取女生,因为这样一种偏见根深蒂固:“她们会结婚生子,她们的创造期只有短短几年。”
米莉教授也曾坦言:
“实验室不是一个让女性感到舒适的环境,但如果你不能处理好这些,是无法在科学领域立足的。这样的障碍只会让我加倍努力,不惜代价地追寻自己的兴趣。”然而,就是在这样的环境下,她不仅成为了麻省理工学院工程系的第一位女性教授,还成为了第一位获得美国国家工程类科学奖的女性、美国国家科学院和美国国家工程院的双院院士。
1990年,接受美国时任总统布什颁发的美国国家科学与技术奖
2012年,接受著名的科维理纳米科学奖
这些荣誉让她得以发挥更大的影响力,为更多有志于进入科学与工程领域的女性提供支持与激励。比如她曾在麻省理工学院组织女性聚会,为当时校园中极少数的女性提供帮助;还参与了一项全国性的项目,致力于改善美国各大学物理系的环境,增强女性在学术领域的接纳感。
祝贺女学生从麻省理工学院毕业
为了纪念米莉教授在固体物理、纳米工程以及人才培养方面的杰出贡献,麻省理工学院在校园内建造了一条“不可思议的小路”(ImprobabilityWalk),并在每年11月,即米莉教授的出生月,开设名为MildredDresselhaus的讲座,邀请全世界的优秀女性科学家参与。
正如这首名为《碳女王》的诗歌所描写的:当养育后代成为女性的职责
当做家务成为对她们的期待
她打破了传统,一骑绝尘将他人抛在身后
她勇敢地与不公作战
她佩上了博士的肩章
颠覆了规范
在学术圈清一色的男性身影中
在科学世界的原子分裂中
她的才华催生了理论与定理
揭开了碳电子结构的秘密
让碳原子神秘的真正形态现于人前
并预测了碳纳米管的存在——
那些可用于制作更坚固的材料、超强电缆、储氢材料、
先进电子产品、太阳能电池与普通电池的
仅一个原子薄的碳圆柱体
她与丈夫一同工作
但后者从未遮蔽她的光芒
她生育了四个孩子
在振动机械能方面也是先驱
而今,她已然步入耄耋之年
肩章上添了无数奖项
而女性的道路也早已开辟
我不禁猜测,她是否意识到
她的足迹正与那条路上的开拓者的足迹相仿
一生钟情音乐,优雅的人格魅力除了对“碳女王”学术生涯的刻画,这部传记也彰显了米莉教授在专业领域之外的人格魅力。正如书名《碳女王的科学幻想曲》所暗示的:音乐是伴随她一生的爱好。
虽然生活在纽约的贫民区,但童年的米莉和哥哥欧文有一个“秘密基地”——格林尼治音乐学院。作为哥哥上课时的小跟班,她终于不必再依靠繁重的体力劳动补贴家用,而是可以尽情挥洒对于艺术的热情,并在不知不觉间,改变了自己的人生轨迹。
作为一个资源有限的年轻姑娘,业余爱好将开启她的视野,让她意识到未来的可能性。成年之后,因为这项爱好,她与世界上一些最有成就的学者建立了联系,这拓宽了她未来的学术圈。终其一生,音乐都丰富了米莉的家,还有她的精神世界,为这位科学领域的传奇女性,更添一份独一无二的魅力。
与麻省理工学院电气工程系的学生表演五重奏
1976年麻省理工学院的口述史采访中,米莉教授指出:
“格林尼治音乐学院对我产生了很大影响。事实上,如果没有音乐学院,我永远也成不了如今的我。”
米莉教授的故事虽然始于极度贫困,历经致命疾病、性别歧视,她却坚持不懈,成为一名极具影响力并受人尊崇的科学家。她温柔的外表下,是执着、坚韧、激情四射的内核,而这本《碳女王的科学幻想曲》,就是传承她精神的最佳载体。
无论是否从事科研工作,这本书都能帮读者找到些许解决人生困惑的答案,也希望更多的女性从中收获追求科研生涯的勇气和信心。 本期荐书来源:科技列车