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在接口上发光

22 May 2020
取自2020年5月号 物理世界。物理研究所的会员可以享受完整的期刊 通过 物理世界 应用程式.

乔·麦克恩蒂表面科学家Karen 锡尔 在教学与研究之间寻求平衡,同时建立知名度并与科学界建立联系  

卡伦·塞雷斯(Karen 锡尔)是BESSY II等同步加速器设施的定期来访者。
使照明工作 凯伦·塞雷斯(Karen 锡尔)是BESSY II(上图)等同步加速器设施的定期来访者,她在这里使用X射线光电子能谱和X射线吸收技术研究表面和界面。 (礼貌:卡伦·塞雷斯,UCLA)

凯伦·塞雷斯(Karen 锡尔) 是一位在物理和化学之间的接口上进行工作的科学家;在大科学和基础分子研究之间;在她选择的学术专业和公众对该科学的广泛理解之间。作为美国物理学会的讲师 中央兰开夏大学耶利米·霍罗克斯学院 锡尔(UCLan)位于英国普雷斯顿,适合许多早期职业研究人员。她在拨款申请的跑步机上担负着巨大的教学负担,并且在新兴的液体表面领域面临着扩展她的研究计划的日常挑战。在界面上适用于Syres的工具也可能会为其他早期职业物理学家和教育工作者提供课程。

您专注于表面的物理和化学。这里的驱动力是什么?

我对分子如何与表面结合,分子如何定向以及电荷如何在界面之间转移感兴趣。我的大部分研究工作都是在超高真空(UHV)条件下,压力为10–10 毫巴左右。那是因为我们正在尝试检测电子,例如,使用X射线光电子能谱,并且在沉积要研究的分子之前,我们需要先使表面“原子上干净”。诸如此类的基础研究很重要,因为在接口处发生的事情通常会指示设备是否成功。例如,在太阳能电池中,材料层之间的能带对齐方式决定了电荷的传输效率,而生物医学植入物中的表面化学会影响患者的康复时间。

您的研究有商业意义吗?

离子液体是我工作的重要部分。这类盐对改造工业过程(如气体捕获和分离,催化,腐蚀防护和润滑)具有广阔的前景。他们还吸引了下一代电池和光伏技术开发商的巨大行业兴趣。

在某些方面,离子液体类似于离子固体(例如氯化钠),但不是简单的离子,它们是由笨重的不对称离子组成的。由于这些组成离子不能很好地堆积,因此它们在室温下往往是液体-尽管它们比大多数分子液体更结构化,并且在界面处表现出有序性。可以调整阳离子和阴离子的数百万种可能的组合,以实现各种所需的特性–液体温度范围,电导率,粘度和亲水性仅举几例。还可以对它们进行功能化以执行给定的任务,例如与二氧化碳反应。

是什么吸引了您在UCLan从事物理学工作?

我喜欢研究,并且一直想遵循学术道路。在获得曼彻斯特大学的物理学博士学位和物理学博士学位之后,在加入UCLan之前,我在诺丁汉大学化学系做了博士后。我喜欢UCLan的地方是,这是一个小型且具有支持性的物理系,具有真正的社区意识。对于本科生来说,这也很棒,因为他们获得了比更大部门更大的一对一关注。 

您如何兼顾讲师和研究科学家的角色?

在学期中,我的大部分工作时间都集中在本科教学上。我讲授凝聚态物理,核物理和基础水平的数学,此外还有对本科生及其研究项目的监督。我作为一年级导师的角色意味着我还有额外的责任来支持和指导我们的新入学物理专业学生(本学年中有20名)。

在假期期间,教学与大量的研究活动紧密结合在一起-通常每年访问欧洲各地的大型科学机构三到四次。像所有学者一样,有时我有时需要在晚上和周末工作,以掌握其他事情-例如,撰写和标记考试,以及整理资助计划。去年,我还完成了我的第一个博士研究生。那是一种绝妙的感觉,尽管我认为我比活着的那天更紧张。

这种安排如何在效率和研究成果方面起作用?

我的大部分研究工作都是在欧洲同步加速器设施中进行的,包括 钻石光源 在英国, 阿斯特里德 在丹麦, 贝西二世 在德国和 瑞典的MAX IV –通常在支持X射线光电子能谱和X射线吸收技术的光束线上。最近,我也一直在使用接近环境压力的射束线,这些射束线可以在毫巴条件下而不是在我们通常工作的特高压中采用这些技术。

这是一种有吸引力的研究方法,因为其他人需要维护所有昂贵的设备,而我和我的同事只需要花一个星期的时间就可以使用它。如果实验按计划进行,您可以轻松获得足够的数据来撰写学生论文的一章,也有望获得足够的期刊论文。这始终是团队合作的结晶,也是对博士生的良好培训,尤其是与驻地束线科学家和技术人员合作。

这是一种有吸引力的研究方法,因为其他人可以维护所有昂贵的设备

除了UCLan,您还是英国表面科学界的活跃成员。这对您的研究有何帮助?

我加入了 物理研究所薄膜与表面小组 (出版 物理世界)于2014年,当时我仍是诺丁汉大学的博士后研究员。我现在是该小组的副主席,它提供了各种机会来发展我的更广泛的技能,扩大我的联系网络并在表面科学领域建立更广泛的认可。

例如,在UCLan担任讲师之后不久,我主持了一次为期四天的会议,名为 纳米科学暑期班@表面。举办和举办活动总是很压力,但这项活动取得了巨大成功,吸引了来自13个国家/地区的85名代表以及来自英国和海外的许多知名演讲者。现在,我们每两年举办一次暑期学校,这是我们的旗舰活动之一。我还参与了一个名为“表面科学日”的新的为期一天的会议,该会议每年在另一所英国大学举行。

公众宣传又如何呢?

我很喜欢参与外展活动,尽管计划这些活动可能很耗时。话虽如此,我认为我们有责任向公众传达我们用纳税人的钱做的事情,并尽最大努力激发下一代科学家。例如,在UCLan,我们每年都会举办兰开夏郡科学节,吸引大约13,000名游客-前两天是学童,最后一天是公众。自从我去普雷斯顿以来,我就为音乐节组织了物理展台,包括我在博士生的帮助下设计和建造的一个受欢迎的磁悬浮铁路演示。我也带了一些学生到我们的 UCLan塞浦路斯校园,参加塞浦路斯科学节 –语言障碍使一项活动变得更加有趣。有时,在外展活动中,我发现自己试图控制一群不守规矩的孩子,我想知道为什么我认为这是个好主意。然后,您与一个对物理学非常兴奋的年轻人交谈,这一切都值得。

您的研究职业下一步是什么?

我目前是两名一年级博士生的研究主任,其中包括我通过 DTA3 / COFUND MarieSkłodowska-Curie计划 –因此,短期目标是监督他们的完成。除此之外,当务之急是赢得一些更大的资助,为我的团队增加一些博士后,并为我的研究获得更广泛的国际认可。我也热衷于开展跨学科和行业合作,以了解我的基础研究如何补充更多的应用研究工作。

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