Come Millie Dresselhaus ha realizzato tutto ciò

Basandosi sulla ricerca fondamentale di vasta portata di Dresselhaus, scienziati e ingegneri hanno fatto enormi progressi su scala nanometrica, con strutture larghe un centomillesimo di un capello umano. I “buckyballs” di carbonio sferici, i nanotubi di carbonio cilindrici e i fogli di carbonio bidimensionali noti come grafene sono già stati utilizzati per lo stoccaggio di energia, la ricerca medica, i materiali da costruzione e l’elettronica sottilissima, tra molte altre applicazioni. Oggi, queste strutture di carbonio vengono sviluppate per una miriade di usi innovativi che spesso sembrano presi dal regno della fantascienza, tra cui computer quantistici ultraveloci, efficienti dispositivi di desalinizzazione e punti quantici con applicazioni nel biosensing e nella somministrazione di farmaci. Per il suo lavoro ha vinto, tra gli altri riconoscimenti, il Premio Kavli per le nanoscienze, la Medaglia nazionale della scienza e la Medaglia presidenziale della libertà, il più alto riconoscimento civile assegnato dal governo degli Stati Uniti.

Ma il suo viaggio al MIT e alla leadership globale nella fisica dello stato solido era improbabile. Nata a Brooklyn, New York, da genitori immigrati nel 1930, Dresselhaus è cresciuta in un’epoca in cui le donne erano raramente accolte come scienziate o incoraggiate a perseguire campi tecnici. Eppure ha beneficiato di numerosi mentori di spicco che hanno visto il suo potenziale e hanno intrapreso misure deliberate per sostenere una giovane mente brillante.

Uno di questi mentori fu Enrico Fermi, l’illustre scienziato nucleare di origine italiana che giocò un ruolo di primo piano nel Progetto Manhattan e che concluse la sua carriera come professore di fisica presso l’Università di Chicago. Dopo aver ricevuto un unico Premio Nobel nel 1938 (per il lavoro sulla radioattività indotta) e poi essere fuggito dal regime nazista con la moglie ebrea Laura, Fermi arrivò in America. La storia di come Fermi influenzò una Millie Dresselhaus in erba – e, per procura, i molti studenti che avrebbero studiato con lei – mostra come ripagarlo in avanti può portare dividendi duraturi alla prossima generazione di scienziati e ingegneri.

Nel 1953, con l’era nucleare saldamente avviata e l’intensificarsi della Guerra Fredda, Dresselhaus, all’età di 22 anni, si ritrovò uno dei nuovi studenti laureati nel dipartimento di fisica di livello mondiale dell’Università di Chicago. Sebbene molti dei ricercatori che lavorarono al Progetto Manhattan se ne fossero andati per cercare altre opportunità, molti dei veterani rimasero. Oltre al famoso Enrico Fermi, docenti degni di nota includevano i premi Nobel Harold Urey e Maria Goeppert Mayer (con i quali Dresselhaus visse per circa un anno come pensionante), così come la fisica Leona Woods, che fu l’unica donna presente durante la famosa dimostrazione sulla fissione del 1942 nel campo da squash della scuola.

Quando era studente in un corso di meccanica quantistica, incontrò per la prima volta questo risoluto scienziato, che dopo la guerra fece importanti progressi non solo nello sviluppo della bomba atomica ma anche nella fisica delle particelle. E attraverso quel corso, Dresselhaus ha conosciuto il suo stile di insegnamento, che ha descritto come paziente, stimolante e aperto alla mente. Con una voce lenta, deliberata e accentata che Dresselhaus descrisse come “in pausa”, Fermi distillava abilmente argomenti complessi in modo che chiunque fosse presente potesse capirli. Brillante sia nella teoria che negli esperimenti, si dilettava nel ridurre i concetti alla loro essenza e, a differenza dei professori più impazienti che erano assorbiti dal loro lavoro, Fermi apprezzava l’opportunità di rivedere ciò che sapeva su un concetto fisico spiegandolo a qualcun altro. Aveva chiaramente un talento per questo; Grazie al modo in cui ha presentato i dettagli più fini della meccanica quantistica, Dresselhaus ha spiegato: “Qualsiasi giovane, quando ha ascoltato la conferenza, poteva pensare di aver capito ogni parola”.

Una delle chiavi dell’onestà dell’eminente scienziato era la restrizione che imponeva nel prendere appunti. Fermi richiedeva la massima attenzione, quindi preparava e distribuiva appunti scritti a mano prima delle sue lezioni, per evitare che gli studenti fossero tentati di tirare fuori penne o regoli calcolatori. Dresselhaus ha detto in un’intervista del 2001: “Ciò che è stato così impressionante e sorprendente è che le lezioni erano così emozionanti, non importa quale fosse l’argomento”.

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E poi c’erano i compiti, che erano sempre difficili, ma deliziosamente istruttivi una volta capito come si facevano. Alla fine di ogni lezione, Fermi presentava un problema apparentemente semplice da risolvere come esercizio prima della lezione successiva. Queste includevano domande come: Perché il cielo è blu? Perché il Sole e le stelle emettono uno spettro di luce? E, notoriamente, quanti accordatori di pianoforti ci sono a Chicago? “Pensavi che fosse facile finché non sei tornato a casa”, ha detto Dresselhaus nel 2012 dopo aver ricevuto l’Enrico Fermi Award, un premio alla carriera assegnato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Questi tipi di domande, collettivamente, sono conosciute come “problemi di Fermi” e vengono insegnate oggi nelle scuole di tutto il mondo, dalla scuola materna ai corsi di livello universitario, come esempi di ipotesi e triangolazioni alla ricerca di una risposta, anche quando non si conoscono tutti i parametri rilevanti e apparentemente necessari. Quando Dresselhaus venne a conoscenza di tali problemi, sapeva semplicemente che sarebbero arrivati ​​nella lezione successiva, a non più di un giorno o due di distanza, e fece uno sforzo significativo. “Penso che abbiamo imparato molto da lui sulla formulazione dei problemi di fisica, su come pensare alla fisica, su come risolvere i problemi e su come generare i nostri problemi”, ha detto.

Infatti, nel corso della sua carriera, Dresselhaus attribuì a Fermi il merito di avergli insegnato a “pensare come un fisico”. Un concetto chiave alla base del sistema Fermi, diceva spesso, era l’idea della ricerca con un solo autore: ci si aspettava che gli studenti laureati concepissero, eseguissero e pubblicassero il loro lavoro di tesi, più o meno senza la guida di un membro della facoltà più anziano. Ciò gli richiedeva di lavorare con altri per sviluppare una comprensione completa della fisica, che avrebbe poi potuto applicare all’argomento di ricerca che aveva ideato.