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她入围决赛的那一年: 1984
她的决赛项目:研究真空处理对玻璃纤维树脂复合材料的影响
导致该项目的原因:虽然许多女孩在青少年时期迷恋电影明星或摇滚乐队,但卡梅拉·阿马托-维尔达却有不同的爱好:材料科学。她在马萨诸塞州布莱顿的圣约瑟夫山学院的高中化学老师维克多·布兰达利斯向她介绍了研究材料(如金属、合金和塑料)的特性的概念,并帮助安排她在马萨诸塞大学洛厄尔分校的实验室工作。到达那里是一场公共交通的噩梦——需要两个小时的公共汽车和火车中转——但阿马托-维尔达仍然每周至少去三次。
在实验室里,她研究了给定环境中空气量的变化如何影响玻璃纤维树脂复合材料(可用于汽车和体育器材)的强度;她说,这个想法很可能是为了看看真空环境是否可以使复合材料更坚固。她改变了测试环境中的真空量并进行了各种测量。她不记得她的结果了,但当她将它们输入 1984 年的西屋科学人才搜索时,她被提名为决赛入围者。
她说,她去华盛顿特区的旅行“非常令人难以置信”。许多其他决赛入围者的“父母是科学家和医生——他们一生都沉浸在其中”。她的父亲和母亲,一位泥瓦匠和家庭主妇,没有相同的背景——尽管他们非常支持女儿的工作。
对她职业生涯的影响:阿马托-维尔达在西屋的经历巩固了她学习材料科学的愿望。她进入哈佛大学,并于 1988 年以化学和物理双学位毕业,然后进入纽约州特洛伊的伦斯勒理工学院,在那里她获得了化学博士学位。她的论文研究了化学气相沉积(即一种通常在工业中用于在材料上涂覆薄膜的气相过程),特别是研究了将氮化铝薄膜涂覆在硅上所涉及的反应的化学性质。(她说,这种反应可能具有工业应用,但“我们真的不在乎我们制造什么”——更多的是研究过程的步骤)。
她还为该项目制作了一台分子束质谱仪(一种可以帮助她研究化学气相沉积气相成分的机器),这让她很开心。“我大部分时间都在制造设备,并在最后六个月收集数据,”她说。她于 1993 年完成研究生学业,在美国国家标准与技术研究院做博士后,然后加入新罕布什尔大学(U.N.H.)的教职员工,首先在化学系,然后在材料科学系创建后加入。
她继续研究化学气相沉积。多年来,她最大的项目之一是尝试开发一种在常压下而不是在行业通常使用的真空室中用氮化硅(一种抗反射涂层)涂覆太阳能电池板的新方法。理论上,这可以降低太阳能电池板的制造成本,目前制造成本太高,无法成功地与石油和天然气竞争作为能源。 2005 年,她和一家名为 GT Solar Technologies 的小公司获得了 10 万美元的空军拨款,用于开发和商业化这项技术。
她现在在做什么:阿马托-维尔达喜欢研究太阳能技术,但很快,GT Solar Technologies 决定专注于不同的研究和制造。
最终,阿马托-维尔达也决定继续前进,研究人们——特别是儿童——如何了解物质的微粒性质。 U.N.H. 研究心理学家米歇尔·莱希特曼在过去几个月里一直与阿马托-维尔达合作,研究材料科学课程中的学生在回答考试问题或解决问题时如何检索信息。“我找到卡梅拉是因为我知道她在研究领域之外是一位忠诚的科学老师,”莱希特曼说,并指出阿马托-维尔达八岁儿子的生日派对是“一个难忘的场景”,其中有十几个孩子了解了干冰的特性。
“我一直着迷于了解人们如何学习科学——特别是化学——因为我们花费大量时间试图教学,有时我觉得我们没有取得多大进展,”阿马托-维尔达说。她确信,“这与人们如何与我们呈现的材料互动有关。他们不是一张白纸。”因此,她正在与莱希特曼这样的心理学家和行为科学家合作,找出进行课堂测试和设置实验的方法,以了解是什么让一些人比其他人更容易掌握化学概念。如果孩子们很早就了解到可以用放大镜看到的世界,一个我们周围所有极其微小的东西的世界,这些孩子在以后是否会对原子或分子的概念更加适应?
“卡梅拉是一位理想的合作者,因为她对物理科学充满热情,多年来仔细观察学生如何对待科学材料,并且对理解如何提高他们的概念掌握程度有着浓厚的兴趣,”莱希特曼说。“在她的课堂上,她使用一系列不寻常的实践练习来突出材料与学生的关联性”——例如,将她在沃尔玛购买的珠子串在一起以表示聚合物的结构。
其目的是帮助科学教育工作者更好地完成他们的工作。“我希望做的是找出更好的方法来教化学,”阿马托-维尔达说。“每个人都需要理解科学,因为它对日常生活非常重要。”