米爾德里德·德雷斯爾豪斯（1930—2017）

趙北星/編譯

米爾德里德·德雷斯爾豪斯（1930—2017）

趙北星/編譯

“碳科學女王”，科學界女性第一人

材料科學家米爾德里德·德雷斯爾豪斯（Mil dred S.Dresselhaus）為碳納米技術(shù)奠定了基礎。她開拓了研究僅一個原子厚度的材料的技術(shù)，并預測了納米管的可能性和特性。從20世紀50年代開始，她探討了原子組態(tài)如何控制物質(zhì)傳導熱量和電力方式，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、電子設備、可再生能源發(fā)電機等許多方面至關(guān)重要。鑒于她對宇宙第4大豐富元素的洞悉，她被冠以“碳科學界女王”綽號。

德雷斯爾豪斯于2017年2月20日辭世，她也將因其對科學從未黯淡的熱情、為科學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。一項旨在提升女性在科學界地位的運動將德雷斯爾豪斯描述為萬里挑一的杰出女性，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計的。

米爾德里德·斯派沃克（Mildred Spiewak）1930年生于紐約的一個來自波蘭的猶太移民家庭。正如她的學生和同事了解的那樣，在經(jīng)濟大蕭條時期，米莉（Millie，Mildred的昵稱）成長于布朗克斯的一個艱苦地區(qū)。《國家地理》的往期回顧培養(yǎng)了她對科學的興趣。早期的音樂天賦為她爭取到了免費的小提琴課程，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。在他們的鼓勵下，她求取并獲得了紐約市精英女子學校亨特學院附高的入學資格。后來，在亨特學院，她的老師醫(yī)學物理學家羅莎琳·耶洛（Rosalyn Yalow，1977年諾貝爾生理或醫(yī)學獎得主）勸她去研究所繼續(xù)學習。

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

1960年，在紐約伊薩卡的康奈爾大學畢業(yè)后，他們兩人都得到了在麻省理工學院（MIT）林肯實驗室的工作。德雷斯爾豪斯開始研究半金屬的電子和光學性質(zhì)，半金屬是同時具有金屬和非金屬性質(zhì)的物質(zhì)，比如鉍和石墨。

那時，材料科學是一個小眾領(lǐng)域，德雷斯爾豪斯將這視為一種有利條件。她有了時間去撫養(yǎng)在1959至1964年間出生的4個孩子。1967年，她被邀請擔任麻省理工學院的客座教授，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)域為鋰離子電池和納米碳化物奠定了基礎。

德雷斯爾豪斯是首批使用激光研究石墨的磁性和光學性能的人，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，并導致碳簇的發(fā)現(xiàn)，其中60個原子的“巴基球”是最有名的例子。德雷斯爾豪斯提出，類似的原子也能夠以圓柱的形式存在。當碳納米管或“巴基管”真的在20世紀90年代早期生產(chǎn)出來時，她預測它們或是半導體的或是金屬的，而這取決于基本的重復單元——碳原子的六邊形——是如何定向的。

德雷斯爾豪斯還發(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)的材料設計原則。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行比較。20世紀90年代，她開始設計可以發(fā)電的“熱電”納米材料，希望將廢熱轉(zhuǎn)化為可用能源。

德雷斯爾豪斯是第一個成為麻省理工學院教授（1985年）并獲得美國國家工程科學獎（1990年）的女性。為了能使物理學界更加歡迎女性科學家，她不知疲倦地努力工作。此外她還幫助創(chuàng)建了一個制度，這個制度使得女性物理學家可以訪問校園并且與研究生、本科生接觸交流。她還說服研究機構(gòu)改善了女性的住宿環(huán)境，消除了入學過程中對女性的歧視。但在她的實驗室內(nèi)，科學才是首要的。1973年，我知道自己是第一個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跟著她做博士論文的女學生。

在麻省理工學院的50多年里，她指導了60多名博士生。她是一位熱情且善于培養(yǎng)學生的導師。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，米莉都堅持每天拉小提琴、去實驗室。2016年6月，她以85歲高齡參加了賓夕法尼亞州立學院的國際碳會議。盡管她擁有豐富的知識和榮譽退休地位，但幾乎在每一場講話中，她都手寫了詳細而整齊的筆記。

[資料來源：Nature][責任編輯：朝 云]

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