卡梅拉·阿馬託-維爾達:再見,太陽能

一位 1984 年西屋獎決賽入圍者從研究材料科學轉變為觀察其他人如何學習物質


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她入圍決賽的那一年: 1984

她的決賽專案:研究真空處理對玻璃纖維樹脂複合材料的影響

導致該專案的原因:雖然許多女孩在青少年時期迷戀電影明星或搖滾樂隊,但卡梅拉·阿馬託-維爾達卻有不同的愛好:材料科學。她在馬薩諸塞州布萊頓的聖約瑟夫山學院的高中化學老師維克多·布蘭達利斯向她介紹了研究材料(如金屬、合金和塑膠)的特性的概念,並幫助安排她在馬薩諸塞大學洛厄爾分校的實驗室工作。到達那裡是一場公共交通的噩夢——需要兩個小時的公共汽車和火車中轉——但阿馬託-維爾達仍然每週至少去三次。

在實驗室裡,她研究了給定環境中空氣量的變化如何影響玻璃纖維樹脂複合材料(可用於汽車和體育器材)的強度;她說,這個想法很可能是為了看看真空環境是否可以使複合材料更堅固。她改變了測試環境中的真空量並進行了各種測量。她不記得她的結果了,但當她將它們輸入 1984 年的西屋科學人才搜尋時,她被提名為決賽入圍者。

她說,她去華盛頓特區的旅行“非常令人難以置信”。許多其他決賽入圍者的“父母是科學家和醫生——他們一生都沉浸在其中”。她的父親和母親,一位泥瓦匠和家庭主婦,沒有相同的背景——儘管他們非常支援女兒的工作。
對她職業生涯的影響:阿馬託-維爾達在西屋的經歷鞏固了她學習材料科學的願望。她進入哈佛大學,並於 1988 年以化學和物理雙學位畢業,然後進入紐約州特洛伊的倫斯勒理工學院,在那裡她獲得了化學博士學位。她的論文研究了化學氣相沉積(即一種通常在工業中用於在材料上塗覆薄膜的氣相過程),特別是研究了將氮化鋁薄膜塗覆在矽上所涉及的反應的化學性質。(她說,這種反應可能具有工業應用,但“我們真的不在乎我們製造什麼”——更多的是研究過程的步驟)。

她還為該專案製作了一臺分子束質譜儀(一種可以幫助她研究化學氣相沉積氣相成分的機器),這讓她很開心。“我大部分時間都在製造裝置,並在最後六個月收集資料,”她說。她於 1993 年完成研究生學業,在美國國家標準與技術研究院做博士後,然後加入新罕布什爾大學(U.N.H.)的教職員工,首先在化學系,然後在材料科學系建立後加入。



她繼續研究化學氣相沉積。多年來,她最大的專案之一是嘗試開發一種在常壓下而不是在行業通常使用的真空室中用氮化矽(一種抗反射塗層)塗覆太陽能電池板的新方法。理論上,這可以降低太陽能電池板的製造成本,目前製造成本太高,無法成功地與石油和天然氣競爭作為能源。 2005 年,她和一家名為 GT Solar Technologies 的小公司獲得了 10 萬美元的空軍撥款,用於開發和商業化這項技術。
她現在在做什麼:阿馬託-維爾達喜歡研究太陽能技術,但很快,GT Solar Technologies 決定專注於不同的研究和製造。

最終,阿馬託-維爾達也決定繼續前進,研究人們——特別是兒童——如何瞭解物質的微粒性質。 U.N.H. 研究心理學家米歇爾·萊希特曼在過去幾個月裡一直與阿馬託-維爾達合作,研究材料科學課程中的學生在回答考試問題或解決問題時如何檢索資訊。“我找到卡梅拉是因為我知道她在研究領域之外是一位忠誠的科學老師,”萊希特曼說,並指出阿馬託-維爾達八歲兒子的生日派對是“一個難忘的場景”,其中有十幾個孩子瞭解了乾冰的特性。

“我一直著迷於瞭解人們如何學習科學——特別是化學——因為我們花費大量時間試圖教學,有時我覺得我們沒有取得多大進展,”阿馬託-維爾達說。她確信,“這與人們如何與我們呈現的材料互動有關。他們不是一張白紙。”因此,她正在與萊希特曼這樣的心理學家和行為科學家合作,找出進行課堂測試和設定實驗的方法,以瞭解是什麼讓一些人比其他人更容易掌握化學概念。如果孩子們很早就瞭解到可以用放大鏡看到的世界,一個我們周圍所有極其微小的東西的世界,這些孩子在以後是否會對原子或分子的概念更加適應?

“卡梅拉是一位理想的合作者,因為她對物理科學充滿熱情,多年來仔細觀察學生如何對待科學材料,並且對理解如何提高他們的概念掌握程度有著濃厚的興趣,”萊希特曼說。“在她的課堂上,她使用一系列不尋常的實踐練習來突出材料與學生的關聯性”——例如,將她在沃爾瑪購買的珠子串在一起以表示聚合物的結構。

其目的是幫助科學教育工作者更好地完成他們的工作。“我希望做的是找出更好的方法來教化學,”阿馬託-維爾達說。“每個人都需要理解科學,因為它對日常生活非常重要。”

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