趙北星/編譯

米爾德里德·德雷斯?fàn)柡浪梗?930—2017）

趙北星/編譯

“碳科學(xué)女王”，科學(xué)界女性第一人

材料科學(xué)家米爾德里德·德雷斯?fàn)柡浪梗∕il dred S.Dresselhaus）為碳納米技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。她開拓了研究僅一個(gè)原子厚度的材料的技術(shù)，并預(yù)測了納米管的可能性和特性。從20世紀(jì)50年代開始，她探討了原子組態(tài)如何控制物質(zhì)傳導(dǎo)熱量和電力方式，以及如何操縱這些以及其他一些屬性。她的工作對于開發(fā)鋰電池、電子設(shè)備、可再生能源發(fā)電機(jī)等許多方面至關(guān)重要。鑒于她對宇宙第4大豐富元素的洞悉，她被冠以“碳科學(xué)界女王”綽號。

德雷斯?fàn)柡浪褂?017年2月20日辭世，她也將因其對科學(xué)從未黯淡的熱情、為科學(xué)界和工程界中的女性掃除障礙所付出的努力而被世人銘記。有人熱情地崇拜她。一項(xiàng)旨在提升女性在科學(xué)界地位的運(yùn)動(dòng)將德雷斯?fàn)柡浪姑枋鰹槿f里挑一的杰出女性，說她配得上如搖滾明星般的名聲。一位樂高人物（如圖所示）就是為表示對她的崇敬而設(shè)計(jì)的。

米爾德里德·斯派沃克（Mildred Spiewak）1930年生于紐約的一個(gè)來自波蘭的猶太移民家庭。正如她的學(xué)生和同事了解的那樣，在經(jīng)濟(jì)大蕭條時(shí)期，米莉（Millie，Mildred的昵稱）成長于布朗克斯的一個(gè)艱苦地區(qū)?！秶业乩怼返耐诨仡櫯囵B(yǎng)了她對科學(xué)的興趣。早期的音樂天賦為她爭取到了免費(fèi)的小提琴課程，讓她接觸到了更加優(yōu)秀的家庭，這些優(yōu)秀家庭的成員使她確信了教育的重要性。在他們的鼓勵(lì)下，她求取并獲得了紐約市精英女子學(xué)校亨特學(xué)院附高的入學(xué)資格。后來，在亨特學(xué)院，她的老師醫(yī)學(xué)物理學(xué)家羅莎琳·耶洛（Rosalyn Yalow，1977年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主）勸她去研究所繼續(xù)學(xué)習(xí)。

1953年，米莉在馬薩諸塞州坎布里奇的拉德克利夫?qū)W院取得了碩士學(xué)位。這讓她得以在哈佛大學(xué)上科學(xué)課，但她仍然要和男生分開考試。在伊利諾伊的芝加哥大學(xué)，她跟隨核子物理的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi）研究磁場中超導(dǎo)體的性能，并以此獲得了博士學(xué)位。在實(shí)驗(yàn)中，她把本該用于核裂變的剩余設(shè)備改用為制造超導(dǎo)線和微波儀器。1958年，她遇到了物理學(xué)博士后吉恩·德雷斯?fàn)柡浪梗℅ene Dresselhaus），并和他結(jié)婚。

1960年，在紐約伊薩卡的康奈爾大學(xué)畢業(yè)后，他們兩人都得到了在麻省理工學(xué)院（MIT）林肯實(shí)驗(yàn)室的工作。德雷斯?fàn)柡浪归_始研究半金屬的電子和光學(xué)性質(zhì)，半金屬是同時(shí)具有金屬和非金屬性質(zhì)的物質(zhì)，比如鉍和石墨。

那時(shí)，材料科學(xué)是一個(gè)小眾領(lǐng)域，德雷斯?fàn)柡浪箤⑦@視為一種有利條件。她有了時(shí)間去撫養(yǎng)在1959至1964年間出生的4個(gè)孩子。1967年，她被邀請擔(dān)任麻省理工學(xué)院的客座教授，數(shù)月后便獲得了永久職位。在那里，她開始研究并創(chuàng)造一些材料，這些材料是由石墨與其他物質(zhì)相間分布而成的原子厚度的薄片。石墨層間這一領(lǐng)域?yàn)殇囯x子電池和納米碳化物奠定了基礎(chǔ)。

德雷斯?fàn)柡浪故鞘着褂眉す庋芯渴拇判院凸鈱W(xué)性能的人，她注意到激光汽化能夠讓碳原子集群。這吸引了其他研究人員的關(guān)注，并導(dǎo)致碳簇的發(fā)現(xiàn)，其中60個(gè)原子的“巴基球”是最有名的例子。德雷斯?fàn)柡浪固岢?，類似的原子也能夠以圓柱的形式存在。當(dāng)碳納米管或“巴基管”真的在20世紀(jì)90年代早期生產(chǎn)出來時(shí)，她預(yù)測它們或是半導(dǎo)體的或是金屬的，而這取決于基本的重復(fù)單元——碳原子的六邊形——是如何定向的。

德雷斯?fàn)柡浪惯€發(fā)現(xiàn)了如何通過調(diào)整諸如管直徑等因素，以及通過與其他管的相互作用來操縱納米管的屬性。一般來說，她制定了碳基結(jié)構(gòu)的材料設(shè)計(jì)原則。為此，她依靠基于單層碳的模型來研究，并將其與包含其他元素的層面進(jìn)行比較。20世紀(jì)90年代，她開始設(shè)計(jì)可以發(fā)電的“熱電”納米材料，希望將廢熱轉(zhuǎn)化為可用能源。

德雷斯?fàn)柡浪故堑谝粋€(gè)成為麻省理工學(xué)院教授（1985年）并獲得美國國家工程科學(xué)獎(jiǎng)（1990年）的女性。為了能使物理學(xué)界更加歡迎女性科學(xué)家，她不知疲倦地努力工作。此外她還幫助創(chuàng)建了一個(gè)制度，這個(gè)制度使得女性物理學(xué)家可以訪問校園并且與研究生、本科生接觸交流。她還說服研究機(jī)構(gòu)改善了女性的住宿環(huán)境，消除了入學(xué)過程中對女性的歧視。但在她的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，科學(xué)才是首要的。1973年，我知道自己是第一個(gè)跟隨她研究石墨層間的研究生，但直到2010年，我才知道自己是第一個(gè)跟著她做博士論文的女學(xué)生。

在麻省理工學(xué)院的50多年里，她指導(dǎo)了60多名博士生。她是一位熱情且善于培養(yǎng)學(xué)生的導(dǎo)師。有天晚上，她在家里為我做晚飯，而我在一邊彈鋼琴，她的兒子們也一起彈奏弦樂器。之后她開車把我送回了宿舍。

直到去世前兩周被送至醫(yī)院，米莉都堅(jiān)持每天拉小提琴、去實(shí)驗(yàn)室。2016年6月，她以85歲高齡參加了賓夕法尼亞州立學(xué)院的國際碳會(huì)議。盡管她擁有豐富的知識和榮譽(yù)退休地位，但幾乎在每一場講話中，她都手寫了詳細(xì)而整齊的筆記。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：朝 云]

本文作者鐘端玲（D.D.L.Chung）是紐約州立大學(xué)布法羅分校機(jī)械航空學(xué)院教授。