از پوکمون تا فیزیک: سفر من از پشتکار در تحقیق

وقتی بچه بودم عاشق بازی های ویدیویی بودم. من ساعت‌ها با رایانه قدیمی و نینتندو دی‌اس خود ساعت‌ها را صرف بازی آنها می‌کردم. والدینم ساعات من را محدود کردند تا بیشتر روی کلاس هایم تمرکز کنم. اما من همیشه راهی برای ادامه بازی در مخفیانه پیدا می کردم.

من عاشق پوکمون بودم. وقتی بازی می کردم، می خواستم بدانم چقدر قدرت دارم و چگونه می توانم از ریاضی برای از بین بردن دشمنانم استفاده کنم. با دانستن قدرت حملات خود و دفاع دشمن سعی کردم محاسبه کنم که چقدر می توانم آسیب بزنم. من هرگز نتوانستم میزان آسیب را به طور کامل پیش بینی کنم، اما این طرز فکر مرا وارد ریاضیات و بازی با اعداد کرد.

تمرکز دوران کودکی من بر بازی های ویدیویی به من کمک کرد تا به جایی که امروز هستم برسم – انجام تحقیقات در NIST به عنوان بخشی از برنامه تجربه پژوهشی حرفه ای (PREP).

تحقیق هیجان انگیز

پروژه تحقیقاتی من در NIST بر روی دستگاه هایی به نام ترانزیستور متمرکز است که الکتریسیته را در ابزارهای الکترونیکی ما تقویت می کند. من به طور خاص با ترانزیستورهای آلی کار می کنم که از نیمه هادی های مبتنی بر کربن ساخته شده اند. اساساً، نیمه هادی های مبتنی بر کربن این پتانسیل را دارند که دستگاه های الکترونیکی ما را در مصرف انرژی کارآمدتر کنند. کار جذاب و پیچیده ای است.

من در حال بررسی فرآیندی هستم که می تواند در نیمه هادی های آلی رخ دهد که به نام شکافت منفرد شناخته می شود. قبل از اینکه بتوانیم شکافت منفرد را بفهمیم، باید در مورد شخصیت (یا شخصیت‌های) کلیدی داستانمان بدانیم – یک اکسایتون. یک اکسایتون جفتی از یک الکترون و یک “حفره” است، جایی که یک الکترون می تواند باشد اما نیست.

شکافت منفرد زمانی اتفاق می افتد که یک مولکول نیمه هادی آلی نور را جذب کند. در طول این فرآیند، یک اکسایتون به دو اکسیتون تبدیل می شود، اما دو اکسیتون فقط نیمی از انرژی اکسیتون اولیه را دارند. در نهایت، این اکسایتون‌ها به الکترون‌ها و حفره‌های جداگانه تجزیه می‌شوند و بخشی از جریان الکتریکی می‌شوند.

درک شکافت منفرد می تواند برای افزایش کارایی مفید باشد سلول های خورشیدی – دستگاه هایی که نور خورشید را به برق تبدیل می کنند و در پنل های خورشیدی استفاده می شوند. در سلول های خورشیدی، شکافت منفرد می تواند به تبدیل نور به الکتریسیته با کارایی بیشتر کمک کند. شکافت منفرد ممکن است برای محاسبات کوانتومی و سایر اشکال اطلاعات کوانتومی نیز مفید باشد.

در پروژه من، ما از یک آهنربای الکترومغناطیسی برای تغییر تعداد اکسیتون های تولید شده در طی شکافت تک تک استفاده می کنیم که می تواند به معنای تولید انرژی بیشتر باشد. در NIST، اخیراً از این فرآیند برای ساخت دستگاهی استفاده شده است که اندازه گیری می کند میدان های مغناطیسی. ما در حال کار برای درک بهتر این مفاهیم برای افزایش عملکرد ترانزیستورهای آلی هستیم.

اگر موفق باشیم، می‌توانیم سلول‌های خورشیدی را قدرتمندتر کنیم یا محاسبات کوانتومی را بهبود ببخشیم. بنابراین، این زمینه از چند جهت “هیجان انگیز” است!

علاوه بر فرصت های تحقیقاتی هیجان انگیز، من با افراد الهام بخش زیادی در NIST ملاقات کرده ام. نکته قابل توجه، مربیان من، کاتلین گوتز و امیلی بیتل، در حین گذر از مراحل اولیه کار تحقیقاتی خود، راهنمایی های ارزشمندی را ارائه کرده اند.

فیزیک و پشتکار

من در سال 2016، زمانی که 13 ساله بودم، از خانه ام در ونزوئلا به برزیل نقل مکان کردم. شروع یک زندگی جدید در مکانی متفاوت برایم ترسناک بود، اما به سرعت سازگار شدم.

زبان مادری من، اسپانیایی، و زبان رسمی برزیل، پرتغالی، بسیار شبیه به هم هستند. بنابراین، یادگیری زبان و سازگاری با فرهنگ برزیل برای من آسان بود.

در برزیل، من این فرصت را داشتم که در دبیرستان با معلمان شگفت انگیزی آشنا شوم که مرا با ریاضیات و فیزیک آشنا کردند. به یاد دارم که همان طور که با اعداد بازی می کردم، بعد از مدرسه شروع به بازی با فیزیک کردم. من معمولاً سؤالاتی از این قبیل می‌پرسیدم: «قدرت نیرو برای هل دادن یک ساختمان شش طبقه به دور استوا در 16 ثانیه چقدر است؟» این سوالات بی معنی بودند، اما حل آنها سرگرم کننده بود!

سپس با خانواده ام به ونزوئلا بازگشتم. در سال 2019، “بسیار خاموشی” اتفاق افتاد و بسیاری از کشور برای هفته ها بدون برق بود. من با خانواده ام به آمریکا رفتم و دیگر برنگشتم. همیشه می گویم این طولانی ترین سفری است که تا به حال داشته ام.

ما به مریلند نقل مکان کردیم زیرا خواهرم قبل از رسیدن ما اینجا زندگی می کرد. در کالج مونتگومری شروع به تحصیل کردم. از آنجایی که انگلیسی زبان مادری من نیست، ابتدا مجبور شدم چندین ترم در کلاس های زبان انگلیسی شرکت کنم. اینها پیچیده بودند زیرا برخلاف پرتغالی، انگلیسی با اسپانیایی بسیار متفاوت است. با این حال، مصمم بودم به پیشرفت ادامه دهم. پس از اتمام آن ترم ها، تصمیم گرفتم فیزیک بخوانم زیرا از زمانی که پوکمون بازی می کردم به این علاقه مند بودم.

در کالج مونتگومری، توانستم در جهت اهداف شغلی حرفه ای خود کار کنم. همچنین فرصت فوق العاده ای را برای من فراهم کرد تا از طریق برنامه PREP در NIST باشم.

همانطور که به لحظات کلیدی زندگی خود فکر می کنم، می بینم که چگونه کشورهای مختلف عمیقاً بر پیشرفت من تأثیر گذاشته اند. ونزوئلا دوران کودکی من را شکل داد و بازی های ویدیویی شیفتگی من به اعداد را نشان داد. برزیل دوران نوجوانی من را تعریف کرد و در دوران دبیرستان من را با شگفتی های ریاضی و فیزیک آشنا کرد. در نهایت، ایالات متحده نقش مهمی در بزرگسالی من ایفا کرد و فرصت هایی برای رشد حرفه ای و شغلی در تحقیقات علمی به من داد.

پشتکار بخش بزرگی از زندگی من بوده است. به عنوان مثال، زمانی که نوجوان بودم، به انواع مختلف تناسب اندام علاقه مند شدم. پدر و مادرم همیشه فکر می کردند که من به آن پایبند نیستم، اما این کار را کردم. اما چه علم باشد چه تناسب اندام، وقتی هدفی را تعیین می کنم، آن را دنبال می کنم. من مطمئن نیستم که دقیقاً از کجا می آید، اما زمانی که در علم کار می کنید یک ویژگی مفید است.

این ظرافت ذاتی به ویژه در فعالیت‌های علمی من مفید بوده است، رشته‌ای که عزم تزلزل ناپذیر و صبر می‌طلبد. به عنوان مثال، پروژه ما نیاز به تجزیه و تحلیل داده های زیادی دارد. من اغلب متوجه می شوم که به این دلیل ساعت های طولانی را در دفتر خود می گذرانم که ممکن است خسته کننده باشد. سعی می کنم تا حد امکان صبور باشم تا بتوانم پیشرفت کنم.

از آنجایی که مشتاقانه منتظر آینده ام در فیزیک هستم، از سفرم تا کنون سپاسگزارم – پر از بازی های ویدیویی، حرکات غیرمنتظره و کلی ریاضیات و فیزیک.

نگاه به آینده برای یک شغل در علم

به عنوان قدم بعدی، قصد دارم به دانشگاه مریلند منتقل شوم. من همچنین می خواهم به دنبال فرصت های بیشتری برای پیشرفت حرفه تحقیقاتی خود باشم.

اگرچه من در حال حاضر مجوز کار در ایالات متحده را دارم، امیدوارم روزی بتوانم شهروندی بگیرم که به من امکان می دهد در اینجا در NIST محقق دائمی شوم. (این همچنین رسما طولانی ترین سفر من را به پایان می رساند!)

علم همیشه هر روز رو به جلو است، بنابراین می‌خواهم از هر فرصتی که پیدا می‌کنم برای ورود به ضخامت این چشم‌انداز همیشه در حال تکامل استفاده کنم. خواه انجام تحقیق، شرکت در سمینارها، ارائه مقالات یا مشارکت در پروژه های مشترک، من همیشه به دنبال فرصت هایی برای یادگیری، رشد و مشارکت در این زمینه هستم.

همچنین دوست دارم جوانان بیشتری مانند من از فرصت هایی مانند برنامه PREP استفاده کنند. ما به محققان جوان بیشتری برای مقابله با چالش های علمی فردا نیاز داریم و مهم است که به تشویق و الهام بخشیدن به نسل بعدی برای تبدیل شدن به بخشی از این سفر ادامه دهیم.