Πώς μια ερευνήτρια μεταμορφώνει την ύλη με φως [video]

Εν μέρει χημικός, εν μέρει φυσικός όμως σε κάθε περίπτωση απόλυτη ερευνήτρια: Η Niéli Daffé ασχολείται με υλικά που αλλάζουν χρώμα ή μαγνητισμό όταν φωτίζονται. Με την υποστήριξη του Swiss Nationel Science Foundation - SNSF το ερευνά αυτό με τη χρήση ακτίνων Χ.

Το γέλιο της Niéli Daffé αντηχεί στη μικρή γωνιά του καφέ της βιβλιοθήκης του Ινστιτούτου Paul Scherrer (PSI) στο καντόνι Aargau από την πρώτη κιόλας ερώτηση.

"Μερικές φορές φοβάται πραγματικά ο κόσμος να αντιμετωπίσει έναν φυσικό", επιβεβαιώνει. Αλλά η ειδικός στα ηλεκτρομαγνητικά υλικά βλέπει τη δουλειά της ως ένα επάγγελμα όπως όλα τα άλλα.

"Ίσως με τη διαφορά ότι το θέμα είναι να στοχεύεις σε κάτι άγνωστο". Μεταξύ άλλων, το PSI φιλοξενεί την ελβετική πηγή φωτός για ακτίνες Χ, έναν επιταχυντή ηλεκτρονίων (synchrotron) που μοιάζει με ένα γιγαντιαίο ντόνατ με περιφέρεια σχεδόν 300 μέτρων.

Για την Niéli Daffé, το synchrotron έχει γίνει ένα δεύτερο σπίτι. Με τη βοήθεια της έντονης δέσμης ακτίνων Χ που παράγεται εκεί, η επιστήμονας υλικών μπορεί να αναλύσει μόρια μέχρι την ατομική τους δομή.

Συγκεκριμένα, εργάζεται με μόρια που αλλάζουν το χρώμα τους καθώς και τις ηλεκτρονικές και μαγνητικές τους ιδιότητες όταν φωτίζονται. Αυτά τα νέα υλικά θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως τηλεχειριζόμενοι, ενεργοποιούμενοι από το φως διακόπτες στα μοριακά ηλεκτρονικά.

Αξιοποιώντας κάθε λεπτό της δέσμης

"Η εργασία μου βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της βασικής έρευνας- δεν θα καταλήξει σε πρακτικές εφαρμογές αύριο ή μεθαύριο", διευκρινίζειι η ερευνήτρια. Αλλά αυτό δεν καθιστά την καθημερινή της εργασία αφηρημένη - το αντίθετο μάλιστα.

Στις κορυφαίες στιγμές της συγκαταλέγονται οι "εκστρατείες συγχρότρου", όταν μπορεί να εργαστεί στις γραμμές ακτίνων Χ της εγκατάστασης. Αυτές οι περίοδοι συλλογής δεδομένων διαρκούν έως και μία εβδομάδα, τρεις με τέσσερις φορές το χρόνο.

"Κάθε λεπτό μετρά και είναι σημαντικό. Τα έργα υποβάλλονται σε επιτροπές, και αν φαίνονται εφικτά και ενδιαφέροντα, σου δίνεται χρόνος για να χρησιμοποιήσεις το σύγχροτρον, τις δυνατότητες του οποίου πρέπει να εκμεταλλευτείς στο έπακρο".

Μιλάει για τις πρωινές και νυχτερινές βάρδιες, τον διάλογο με άλλους ερευνητές κατά τη διάρκεια της ημέρας και την κάπως σουρεαλιστική ησυχία και γαλήνη τη νύχτα.

Κατά την προετοιμασία αυτών των πειραμάτων, πρέπει να δημιουργηθούν προκαταρκτικά αποτελέσματα και υποθέσεις, καθώς και ένα σωρό δείγματα και προγραμματισμένα πειράματα.

"Τις πρώτες ώρες, αναλύουμε ζωντανά τα αποτελέσματα, και ανάλογα με όσα παρατηρούμε, αντιδρούμε και προσαρμόζουμε τα πρωτόκολλα σε συνεχή βάση".

Σε αυτή την πρώιμη φάση, για παράδειγμα, προσπαθούμε να διευκρινίσουμε σε ποια θερμοκρασία δοκιμής γίνονται ορατά ενδιαφέροντα φαινόμενα ή ποιες παρτίδες δειγμάτων έχουν τις καλύτερες ιδιότητες για περαιτέρω δοκιμές.

Στόχος είναι να συλλέξουμε δεδομένα από τα οποία μπορούν να προκύψουν νέες γνώσεις.

Το πρωσικό μπλε ως πηγή έμπνευσης

Η Niéli Daffé εργάζεται με μικροσκοπικούς κύβους που αποτελούνται από οκτώ εναλλασσόμενα άτομα σιδήρου και κοβαλτίου. Αυτές οι μοριακές κατασκευές είναι τροποποιημένες εκδοχές του μπλε της Πρωσίας σε μικρογραφία.

Η χρωστική ουσία πρωσικό μπλε χρησιμοποιήθηκε, για παράδειγμα, στην εκτύπωση "The Great Wave" του Kanagawa.

Περισσότερους από δύο αιώνες μετά την τυχαία ανακάλυψή του από έναν έμπορο χρωμάτων στις αρχές του 18ου αιώνα, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι το χρώμα που χρησιμοποιείται σε πολλούς πίνακες είχε και άλλες ενδιαφέρουσες ιδιότητες.

Συγκεκριμένα, ανακάλυψαν ότι τα πολυμερή της τροποποιημένης χρωστικής αλλάζουν χρώμα ή μαγνητικές ιδιότητες όταν εκτίθενται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.

Στη συνέχεια αναπτύχθηκαν μικρότερα μόρια με αυτές τις ιδιότητες. Οι μονάδες που προέκυψαν είναι μικροσκοπικές, αλλά έχουν τις ίδιες φωτομαγνητικές ιδιότητες με τα παράγωγα του πρωσικού μπλε από τα οποία είναι εμπνευσμένες.

Η ερευνήτρια εργάζεται τώρα με κύβους με μήκος ακμής δύο νανομέτρων. Αναπτύσσει μια μέθοδο για την εφαρμογή αυτών των μορίων σε επιφάνειες χωρίς να χάνουν τις φωτομαγνητικές τους ιδιότητες.

Εάν επιτύχει, η μέθοδος αυτή θα μπορούσε μια μέρα να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

Επιστήμη των υλικών αντί για αρωματοποιία

Η Niéli Daffé εκτιμά αυτό το μείγμα εφαρμοσμένης χημείας και φυσικής, ανάλυσης, μοντελοποίησης και μηχανικής λέγοντας. "Από τη μία πλευρά, κάνεις σενάρια στο μυαλό σου, αλλά ταυτόχρονα είσαι ενεργός, πειραματίζεσαι, αντιδράς, μαστορεύεις κάτι. Αυτό ακριβώς μου αρέσει στην πειραματική έρευνα".

Η Γαλλο-Σενεγαλέζα επιστήμονας στην πραγματικότητα δεν είχε "σχεδιάσει" καθόλου την ακαδημαϊκή της σταδιοδρομία. "Ο πατέρας μου είναι καθηγητής οικονομικών και έγινε αυτό που είναι σήμερα μέσω υποτροφιών και σπουδών. Ήταν στο DNA μου ότι θα πήγαινα στο πανεπιστήμιο. Αλλά σκέφτηκα ότι μετά θα ασχοληθώ με τη βιομηχανία".

Στην ηλικία των 18 ετών ήθελε να γίνει αρωματοποιός. Έφυγε από το Ντακάρ για τη Γαλλία και σπούδασε χημεία στο Μονπελιέ. Ολοκλήρωσε τις σπουδές της με μεταπτυχιακό στη χημεία υλικών στο Πανεπιστήμιο Pierre et Marie Curie στο Παρίσι. "Μόνο προς το τέλος του μεταπτυχιακού μου συνειδητοποίησα ότι αυτό το πτυχίο προοριζόταν για μια καριέρα στην έρευνα", λέει γελώντας.

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας της πρακτικής άσκησης στο εργαστήριο, της προσφέρθηκε η ευκαιρία να συνεχίσει το έργο της με τη μορφή διατριβής. "Έτσι ξεκίνησα τη διδακτορική μου διατριβή και μπήκα για πρώτη φορά σε ένα σύγχροτρον για να περιγράψω τα μαγνητικά υλικά με τα οποία δούλευα".

Λίγα χρόνια αργότερα, το 2017, κατέληξε στη γερμανόφωνη Ελβετία, για την ακρίβεια στον επιταχυντή σωματιδίων Aargau. Μετά από περισσότερα από δύο χρόνια στο PSI και μια παραμονή στο συγχρότρον της Γκρενόμπλ, έλαβε μια υποτροφία Ambizione από το Ελβετικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (SNSF) το 2021.

Δεν ανησυχεί πολύ για τις συχνές μετακινήσεις. "Από τότε που έφυγα από το Ντακάρ, δεν έχω μείνει για πολύ καιρό σε ένα μέρος. Είμαι ανοιχτή, εκμεταλλεύομαι τις ευκαιρίες και λέω στον εαυτό μου: εφόσον αγαπώ αυτό που κάνω, είναι η σωστή στρατηγική".

Αισθάνεται ιδιαίτερα οικεία στην Ελβετία, και όχι μόνο λόγω των λιμνών και των ποταμών.

"Μου θυμίζουν τη θάλασσα, μου αρέσει αυτό", λέει χαμογελώντας.

Είμαι ένας πολύ φυσιολογικός και απλός άνθρωπος, μου αρέσει να αθλούμαι, να συναντώ φίλους και να απολαμβάνω τη φύση με τον σύζυγό μου. Και μερικές φορές απλά να μην κάνω τίποτα".

Πηγές:
Swiss Nationel Science Foundation