Scienziate che avrebbero potuto vincere il Premio Nobel: Katharine Blodgett (1898-1979)

Rinaldo Cervellati

Anche questo nome figura fra le donne che la sessione “Ladies in Waiting for Nobel Prizes” nel meeting dell’American Chemical Society (agosto 2017) ha inserito fra le scienziate che avrebbero meritato il Premio Nobel. Chi era Katharine Blodgett e quali contributi ha fornito per l’avanzamento della scienza? Ne parliamo in questo post.

Katharine Burr Blodgett nasce a Schenectady il 10 gennaio 1898 (stato di New York), seconda figlia di Katharine Burr e George Blodgett. Suo padre, un avvocato specializzato in brevetti per la General Electric, fu tragicamente ucciso da un ladro penetrato nella loro casa poche settimane prima della nascita di Katharine. Lasciò la sua famiglia in buone condizioni economiche, consentendole di trasferirsi a New York poco dopo la nascita della figlia, e poi in Francia nel 1901.

Undici anni dopo, nel 1912, la famiglia Burr Blodgett tornò a New York dove Katharine fu iscritta alla Rayson School. In questa scuola ricevette un’istruzione equivalente a quella dei maschi della sua età mostrando subito un interesse per la matematica. La giovane finì precocemente il liceo all’età di 15 anni, ottenendo una borsa di studio per il Bryn Mawr College.

Katharine Burr Blodgett

Al college studiò matematica e fisica, eccellendo in entrambe e cominciò a pensare cosa avrebbe desiderato fare dopo il diploma. Era interessata alla ricerca scientifica e nella pausa invernale dell’ultimo anno di college gli ex-colleghi di suo padre le presentarono il Dr. Irving Langmuir[1] ricercatore chimico al General Electric Research Laboratory at Schenectady [2]. Langmuir le fece visitare la struttura rendendosi subito conto delle attitudini e del potenziale della ragazza, poi definita da lui sperimentatore di talento con una rara combinazione di abilità teoriche e pratiche. Le consigliò quindi di proseguire gli studi e poi presentare domanda di impiego alla General Electric. Blodgett seguì il consiglio ottenendo dapprima il B.A. al Bryn Mawr e poi il M.Sc. in fisica all’Università di Chicago nel 1918 discutendo una ricerca sulle capacità di adsorbimento del carbone per maschere antigas. Nel 1920 fu assunta come assistente ricercatrice di Langmuir, prima donna ricercatrice nei laboratori della General Electric. Inizialmente Blodgett collaborò alle ricerche di Langmuir sull’adsorbimento e evaporazione dei gas sui filamenti di tugnsteno usati nelle lampadine. Langmuir si stava occupando anche di chimica delle superfici liquido – liquido, in particolare era riuscito a ottenere strati sottilissimi di olio su superfici acquose e Blodgett si concentrò attivamente in questo campo dove diede successivamente suoi contributi originali.

Nel contempo le fu offerta una partecipazione nel programma di dottorato in fisica dell’Università di Cambridge, ottenne il dottorato nel 1926, prima donna a ricevere un Ph.D. in fisica da quella Università. Fra il 1920 e i primi anni ‘30 pubblicarono insieme importanti lavori, uno dei quali sulla forma a molla del tungsteno per mantenere sempre tesi i filamenti [1-4].

Svilupparono una tecnica che permetteva di ricoprire superfici acquose, metalliche o vetrose con strati monomolecolari di lipidi, proteine o polimeri e di verificarne lo spessore [5].

Nel 1932 Lagmuir aveva ottenuto il Premio Nobel per la Chimica per le sue ricerche sperimentali e teoriche sulla chimica delle superfici.

Blodgett continuò, estendendolo, il lavoro sulla deposizione di successivi strati monomolecolari di varie sostanze su superfici di materiali diversi. Nella nota a piede della prima pagina del suo fondamentale articolo del 1935 [6], Blodgett scrive:

Gli esperimenti descritti in questo articolo sono stati avviati in collaborazione con il Dr. Irving Langmuir e sono proseguiti mentre lui era all’estero. L’autrice è in debito con il dottor Langmuir per averla spinta a sviluppare ulteriormente il metodo descritto nell’articolo precedente*, e per aver contribuire con molti importanti suggerimenti che sono inclusi in questo lavoro[6].

*Con articolo precedente Blodgett si riferisce a una nota preliminare da lei inviata alla stessa rivista e pubblicata l’anno precedente [7].

Nell’articolo viene descritto lo strumento e la tecnica per sovrapporre rivestimenti monomolecolari uno alla volta su vetro o metallo. Immergendo ripetutamente una piastra metallica in acqua ricoperta da uno strato di sostanza grassa (molecole a terminazione idrofila e coda idrofoba), Blodgett riuscì a impilare centinaia di strati di sostanza sulla piastra con precisione molecolare. L’apparecchio usato e perfezionato da Blodgett è oggi conosciuto come trogolo di Langmuir-Blodgett (trough).

Schema e apparecchio di Langmuir-Blodgett

Blodgett individuò i possibili usi pratici di questa tecnica: utilizzando lo stearato di bario ricoprì una lastra di vetro su entrambi i lati con strati monomolecolari di questa sostanza fino a che la luce riflessa dagli strati annullasse quella riflessa dal vetro, rendendolo più trasmettente del 90% rispetto a prima. Aveva realizzato un vetro “invisibile” [8]. Il vetro non riflettente fu usato per la prima volta in cinematografia negli obiettivi delle cineprese per il famoso film Via Col Vento (1939), la nitidezza dei colori fece molta presa sul pubblico e sugli addetti ai lavori, sicchè l’industria presto cominciò a fare largo uso del vetro di Blodgett.

Durante la 2a Guerra mondiale il vetro antiriflesso fu impiegato anche nei periscopi dei sommergibili e per le telecamere degli aerei da ricognizione. Blodgett contribuì inoltre allo sforzo bellico riprendendo la sua vecchia tesi di master, rese più efficaci i filtri delle maschere antigas e inventò un dispositivo per eliminare il ghiaccio dalle ali degli aerei permettendo ai piloti volare su zone prima considerate troppo pericolose.

Blodgett inventò anche l’indicatore di colore, uno strumento per misurare lo spessore dei rivestimenti molecolari depositati sul vetro. Questo “calibro” si basa sul fatto che spessori diversi dei rivestimenti imprimono al vetro colori diversi. Mentre esaminava la stratificazione dell’acido stearico su una lastra di vetro, si rese conto che l’aggiunta di ogni strato, spesso circa 2 / 10.000.000 di pollice (circa 2 nm), cambiava in modo percettibile il colore della lastra. Prima della sua invenzione, i migliori strumenti di misurazione erano accurati fino a pochi millesimi di centimetro. Il suo “calibro di colore” mostra quindi un’alta precisione nell’individuare la progressione dei colori e il loro corrispondente spessore.

Katharine Blodgett al lavoro

Come afferma Jacobs [8], si può dire che le migliori scoperte e invenzioni di Blodgett sono state “invisibili”, ma l’influenza che hanno avuto sulla società è visibile e chiara. Oggi il vetro non riflettente, basato sulla scoperta di Blodgett, viene utilizzato per schermi di computer, occhiali, parabrezza e quasi altro oggetto che richiede una superficie perfettamente trasparente. Gli scienziati stanno ancora studiando i film di Blodgett per cercare di individuare nuovi usi per questa tecnologia nei microchip e nei sensori.

Per i suoi lavori ottenne prestigiosi riconoscimenti, fa i quali l’Achievement Award dall’American Association of University Women (1945) e la prestigiosa Medaglia Francis Garvan dall’American Chemical Society (1951) per il suo lavoro sui film monomolecolari.

Nella sua lunga carriera in General Electric, Katharine Blodgett ha ottenuto otto brevetti USA dal 1940 al 1953, due soli dei quali in collaborazione e ha pubblicato 30 articoli su riviste scientifiche, raggiungendo anche in certa misura la popolarità apparendo in servizi sui noti periodici Life e Time. Ciononostante è riuscita a mantenere riservata la sua vita privata parlando solo delle sua vita professionale e del suo successo come donna.

Dopo il suo ritiro dalla General Electric nel 1963, Blodgett ha vissuto la sua pensione in una Casa di Riposo per donne single. Muore il 12 ottobre 1979 all’età di 81 anni.

Nota. Nel meeting citato all’inizio del post, una delle partecipanti ha suggerito che il Nobel per la chimica 1932 avrebbe potuto essere condiviso da Langmuir e Blodgett. Tuttavia a quel tempo Blodgett non aveva ancora sviluppato i suoi importanti contributi originali, come la ricopertura multistrato, la tecnica di misura degli spessori monomolecolari e relative applicazioni. La mia personale opinione è che avrebbe potuto ottenere il Nobel dopo il 1940.

Chi fosse interessato a ulteriori informazioni biografiche, può trovarle in:

  1. Venezia, Katharine Burr Blodgett: An Innovative, Accomplished Schenectady Native,

http://thefreegeorge.com/thefreegeorge/schenectady-katharine-burr-blodgett/

o in: http://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.2913969

Irving Langmuir and Katharine Burr Blodgett

https://www.sciencehistory.org/historical-profile/irving-langmuir-and-katharine-burr-blodgett

oltre che nella citazione bibliografica [8]

Bibliografia

[1] I. Langmuir, K.B. Blodgett, Current Limited by Space Charge between Coaxial Cylinders., Phys. Rev., 1923, 22, 347-356.

[2] I. Langmuir, K.B. Blodgett, Current Limited by Space Charge between Concentric Spheres., Phys. Rev., 1924, 24, 49-59.

[3] I. Langmuir, S. MacLane, K.B. Blodgett, The Effect of end Losses on the Characteristics of Filaments of Tungsten and other Materials, Phys. Rev., 1930, 35, 478-503.

[4] K.B. Blodgett, I. Langmuir, The Design of Tungsten Springs to the Hold Tungsten Filaments Taut., Rev. Sci. Instr., 1934, 5, 321-332.

[5] K.B. Blodgett, I. Langmuir, Accomodation Coefficient of Hydrogen; A Sensitive Detector of Surface Films., Phys. Rev., 1932, 40, 78-104.

[6] K.B. Blodgett, Films Built by Depositing Successive Monomolecular Layers on a Solid Surface., J. Am. Chem. Soc., 1935, 57, 1007-1022.

[7] K.B. Blodgett, Monomolecular Films of Fatty Acids on Glass, J. Am. Chem. Soc., 1934, 56, 495

[8] R. Jacobs, The Invisible Woman, Chemical Heritage Magazine, 2014, 32, 7.

https://www.sciencehistory.org/distillations/magazine/the-invisible-woman

[1] Irving Langmuir (1881-1957) chimico fisico americano ha effettuato ricerche importanti in diversi campi, dai filamenti per lampadine alla teoria del legame chimico, dalla chimica delle superfici alla fisica del plasma. Premio Nobel per la Chimica 1932 con la seguente motivazione: “per le sue scoperte ed i suoi studi sulla chimica delle superfici”.

[2] Scienziati come W.R.Whitney, W.D. Coolidge e Hull avevano contribuito a rendere il General Electric Research Laboratory al tempo stesso uno dei più quotati centri per la ricerca di base e più fecondi nella scienza applicata.

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