用微小粒子解开大谜团:博士生采用获奖方法进行量子研究

Imagine being a detective, 但不是在大都市熙熙攘攘的街道上解决谜团, 你在实验室里揭开宇宙的秘密, one atom at a time. Sneha Upadhyay, an award-winning Ph.D. newbb电子平台物理和天文学专业的学生, 拿出她的量子放大镜——或者在这种情况下, microscope—every day.

February 28, 2024

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在一个连非物理学家都印象深刻的实验室(低温/变温-自旋极化扫描隧道显微镜-分子束外延实验室), or the LT/VT-SPSTM MBE lab), Sneha从事的实验对大多数人来说都是未解之谜. Under the guidance of Physics and Astronomy Professor Arthur R. Smith, she's part of a team in the College of Arts & Sciences 探索量子材料的新领域, 量子物理学的newbb电子可能会揭示医疗保健的未来, sustainable energy, space exploration, among others. 

使用工具和技术,使她能够在原子水平上操纵材料, Sneha can adjust the types of atoms used, their order of assembly, 以及形成量子材料所需的环境条件,量子材料可用于制造更快、更高效的电子设备, quantum computers, sensors, 以及在这些领域使用的其他技术. Spintronics, as her area of research is known, is focused on how an electron’s spin, rather than its charge, can inform new types of electronics.

Sneha在实验室的杰出成就超越了理解某些材料如何改变其属性,从而彻底改变我们存储数据或动力设备的方式. 她在俄亥俄的时光也让她成为了实验室设备方面的专家, 从重新设计用于观察原子的超低温显微镜,到与实验室伙伴一起更新实验室分子束外延(MBE)机器的部件, Tyler Erickson.

What's even more impressive? 2023年11月,Sneha从来自全国各地的科学家中脱颖而出,赢得了诺贝尔奖 AVS国际学术研讨会国家研究生研究奖,每年全国只颁发给8名学生. 这种全国性的赞誉证明了她的辛勤工作和她的研究令人兴奋的潜力. 

Sneha answered a few questions for OHIO News 关于这个奖项,她在实验室的工作,以及科学领域的女性如何为成功做准备.

Physics Ph.Clippinger Research Annex的博士生Sneha Upadhyay
Physics Ph.博士生Sneha Upadhyay在Clippinger研究附件与用于研究自旋电子学的设备

Photos by Ben Seigel.

Q & A with Sneha Upadhyay

Q: 祝贺你获得著名的国家AVS学生研究奖! 你能给我们简要介绍一下你在量子材料方面的研究吗?为什么它在物理学和天文学上如此重要?
A: 今天,我们正在寻找量子材料作为自旋电子学领域的潜在未来. 我的工作主要涉及了解锰的生长、表面和界面动力学3选定衬底上的Sn [kagome结构锰锡合金]. 我的研究旨在学习如何有效地种植这种材料, 同时也要了解成长电影背后的科学原理. For example, “这种材料的特定取向在这种基底上生长的原因是什么??或者“为什么这种材料有张力??“我认为理解这些复杂的细节对这个领域很重要. 

Q: 全国每年只有8名学生获得该奖项. 赢得这个奖项对你个人和职业来说意味着什么?
A: 首先,这感觉很棒,有点难以承受,我非常感激. I have received many awards during my Ph.这段旅程很特别,有很多原因. 我参加过两次会议,我知道舞台更大,而且我读过或听说过的研究团体也更大. 所以当我知道我是前八名之一时, that news came as a shock to me, but later it sunk in. 我还记得我领奖的那天,我见到了其他获奖者, 我感到非常感激,不仅因为我的工作,也因为我是一名研究员.

Q: 物理领域以外的人应该了解你的研究什么?
A: Today everyone uses data storage devices, 研究领域也在不断寻找新材料来制造这些设备。. 因此,我们在俄亥俄的史密斯教授实验室所做的工作是努力研究材料的磁性和表面特性,以找出它们是否可以成为未来技术的良好候选. 技术的发展是因为不断的R&这是一个漫长的过程,但对这个领域的每一点贡献都有帮助. 

Q: 你从2017年就开始在实验室工作了. 是什么激发了你在物理学和天文学的这个特定领域进行研究?
A: During my master’s [studies] in India, 我被介绍到物理学的实验部分, which I loved. 所以我获得了不同的经验,然后我来到了newbb电子平台, 我决定加入史密斯教授的实验室. 我还记得我第一天来参观实验室的情景, I was speechless, 我从来没有在这么复杂的机器上工作过, 但这并没有吓到我——这实际上是对我自己的一种挑战. Additionally, 研究可以用于技术目的的不同磁性材料的想法吸引了我. 我一直是一个想要回馈社会的人, even if in the smallest way possible. Before joining the lab, I had no experience in this field, 这给了我一个学习新东西和提高自己的机会. 今天,当人们告诉我,我在实验室里擅长某件事时, 这是由于我在史密斯教授的实验室获得的经验.

Q: 你能分享一下你实验室中一个特别具有挑战性的时刻吗?它是如何塑造你的, not just as a scientist but as a person?
A: (俄亥俄的)实验室每天都提出新的挑战. 在实验室里,有很多时刻考验着我的耐心和反应速度. 我想不出任何一个特定的时刻,因为有很多,选择一个是困难的. 但我在实验室面临的所有挑战塑造了我作为一个人和一个科学家. 这些挑战教会了我,如果我面临一种情况,我应该先退后一步,在我跳入其中之前评估一下情况, which is so important, 尤其是像我这样和机器打交道的人. 我在实验室的进步是由于我的实验室伙伴Tyler Erickson不断的支持, Ashok Shrestha, Ali Abbas, Hannah Hall, and Cherie D’Mello. 此外,我变成了一个更有意识、更有耐心、更自信的人. 我学会了如何在忙碌中做决定,并相信自己的决定. 当我离开俄亥俄去做博士后的时候, 我不会感到不知所措或害怕,因为我认为我个人和职业都准备好改变了.

Q: 你会给初学的学生什么建议, especially women, 谁对从事物理学和天文学方面的职业感兴趣?
A: 首先,无论性别如何,任何人都可以从事物理学和天文学的职业. 物理学和天文学有不同的子领域,人们可以选择自己喜欢和享受的. 如果你是一名职业生涯早期的学生,并决定学习物理, 我建议你尝试一下不同领域的实习,看看你最喜欢的是什么.  此外,不要害怕挑战! 这些挑战最初可能看起来像一座山, 但有了经验,这些挑战看起来就很容易了. 尤其是对女性来说,不要通过观察一个群体的表现来判断它. 我一直相信,也想让其他女人知道, if you are good and have the knowledge, 大声说话,人们就会听到. 女性也可以加入Women in Physics小组,与其他女性建立一个安全的社区. 特别是对于那些打算攻读博士学位的学生.D, 记住这是一条漫长的道路,相信自己和这个过程, 会有很多起起落落, 但你必须保持头脑清醒,继续航行.

Q: 你在你的领域中遇到过什么流行的科学神话或误解吗? Can you debunk one for us?
A: 我不确定这是不是一个神话,但我总是被告知,女人有一定的局限性——比如 they cannot be in physics. When I joined the field of physics, I realized that not many women are there, 但那里的女性都很坚强,知识渊博,处于良好的职位. 当我意识到这与性别无关时,这与你的个性和知识有关.

Q: 你认为你在量子材料方面的工作将如何改变或改善我们未来的日常生活?
A: I see quantum materials as a large ocean, 我的工作只是其中的一滴水,因为这是需要付出努力的. I don’t know what future holds, but in the field, 人们相信Kagome材料是下一个可能成为存储设备的潜在候选材料. 我愿意相信,这个领域的每个人都在努力在自己的潜力范围内为这个海洋贡献一滴水.

Q: 你的榜样是谁?他们在哪些方面影响了你的生活和工作方式?
A: I never had any role models as such, 而是当我发现某人生活的某些方面很有趣时, I wanted to imbibe it. 我知道这听起来很奇怪,但是当我和别人见面时,我总能学到新的东西. 我遇到了来自各行各业的人,他们教给我的东西改变了我对生活和工作的态度. Today, 例如,我学到的东西是我生活和工作的一部分, 回馈社会的态度, living in the present. I think one major thing I have learned, and it has shaped me immensely, 寻求别人的认可是不是太过分了, which I think has made my life easier. 有时候我确实喜欢被人欣赏,但不是每次都喜欢. I don’t work for validation, 我工作是因为我喜欢它,我在学习的同时也在为合作的努力增加价值, which is more important to me. 这意味着我不仅仅是由我的工作来定义的, 但生活中的其他事情也是我可以获得幸福的地方. 

Q: 当你离开实验和数据时,你最喜欢的放松和充电方式是什么?
A: During my Ph.D. here at OU, 我总是给自己留点时间,因为我相信如果我不开心,我的工作就会受到影响. 所以我最喜欢的放松方式就是好好洗个澡, 在我舒适的公寓里煮杯咖啡,读一本谋杀推理书. 我也喜欢刺绣,看电视,我也喜欢和朋友们聊天. 我也确保每天通过锻炼来给自己充电, going out for walks, listening to podcasts, and meditating.