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Projet:Les Mille Pages/Patricia Thiel

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Patricia Thiel
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Ames Laboratory (en) (à partir d')
Université d'État de l'Iowa (-)
Control Data Corporation
Ames Laboratory (en)
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Patricia Ann Thiel ( - ) est une chimiste et une spécialiste des matériaux américaine, professeure distingué de chimie à l'université d'État de l'Iowa. Elle était connue pour ses recherches sur les structures et les processus à l'échelle atomique sur les surfaces solides[1].

Enfance et éducation

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Thiel est élevé dans une ferme du sud-ouest du Minnesota, près de sa ville natale d'Adrian, dans le Minnesota. Ses parents ont grandi dans des familles d'agriculteurs immigrés et ont chacun suivi une scolarité de huitième année. Thiel elle-même fréquente une école primaire privée située à proximité de sa ferme à Lismore, dans le Minnesota, pour les classes 1 à 8 et un lycée public à Adrian, dans le Minnesota, pour les classes 9 à 12. Le soutien du National Merit Scholarship Program lui a permis de fréquenter le Macalester College de St. Paul, Minnesota, où son cours de chimie de première année et son professeure, le professeure Emil Slowinski[2], l'ont incitée à se spécialiser en chimie. Elle obtient un BA en chimie avec une mineure en mathématiques en 1975. Après avoir travaillé pendant un an chez Control Data Corporation en tant que chimiste analytique, elle s'inscrit au département de chimie du California Institute of Technology, avec le soutien financier d'une bourse pré-doctorale de la Fondation nationale pour la science. Elle obtient un doctorat en chimie en 1981 sous la direction de W. Henry Weinberg[3],[4],[5].

Carrière

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La première nomination de Thiel après l'obtention de son diplôme est en tant que boursière Alexander von Humboldt à l'Université Ludwig Maximilian de Munich, où elle travaille dans le groupe de recherche de Gerhard Ertl, qui reçoit ensuite le prix Nobel de chimie 2007. En 1982, elle rejoint le personnel technique des Sandia National Laboratories à Livermore, en Californie, et, après un bref passage comme professeure invité au département de physique de l'université de Californie, à Berkeley, elle rejoint la faculté du département de chimie de l'université d'État de l'Iowa en 1983, avec une nomination simultanée comme scientifique du personnel au laboratoire Ames du ministère américain de l'Énergie[5]. Elle a ensuite été promue aux rangs de professeure associé (1988), de professeure titulaire (1991) et de professeure distingué (2001). Elle reçoit une nomination supplémentaire en tant que professeure de science et d'ingénierie des matériaux en 2012. Tout au long de cette période, elle reçoit des prix d'enseignement exceptionnels[6] et a occupé plusieurs postes administratifs, notamment celui de directrice du programme de chimie des matériaux (Ames Laboratory ; 1988-2004), de directrice de la recherche (Ames Laboratory ; 2008-2009) et de présidente du département de chimie de l'Iowa State (1999-2002). Mme Thiel est rédactrice en chef adjointe du Journal of Chemical Physics (2013-2020)[7]. Elle a assisté à la cérémonie de remise du prix Nobel le 10 décembre 2011, au cours de laquelle Dan Shechtman reçoit le prix Nobel de chimie 2011 pour ldécouvree des quasicristaux[8].

Recherche

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Les recherches de Mme Thiel ont permis d'élucider les structures et les processus à l'échelle atomique sur les surfaces solides, dans des domaines pertinents pour la microélectronique, la tribologie, la catalyse hétérogène et les nanosciences. Elle publie plus de 300 articles de recherche, qui ont été cités environ 12 000 fois, effectif 2019. Elle est particulièrement connue pour ses travaux dans les trois domaines suivants.

Surfaces des quasicristaux

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Le groupe de recherche de Thiel est le premier à étudier la nucléation et la croissance des films métalliques sur les surfaces des quasicristaux, démontrant que la croissance pseudomorphique locale, y compris les formations en forme d'étoile de mer, peut se produire à des sites de nucléation très spécifiques.[9],[10]. En se concentrant sur les quasicristaux métalliques riches en aluminium, Thiel et ses collaborateurs ont exploré en profondeur comment les structures de surface à l'échelle atomique des quasicristaux étaient liées à leurs propriétés de surface inhabituelles, notamment une faible friction, une faible adhérence et une bonne résistance à l'oxydation[11],[12],[13],[14].

Interaction de l'eau avec les surfaces métalliques

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Les recherches de Thiel dans le cadre de son doctorat ont décrit des preuves de la liaison hydrogène entre les molécules d'eau sur une surface de ruthénium. Elle a poursuivi ses recherches sur l'eau en tant que membre de la faculté de l'université d'État de l'Iowa, et découvre que la cinétique de désorption de l'eau peut présenter un effet isotopique mesurable.[15],[16] On lui attribue le mérite d'avoir été la première à proposer que les bicouches d'eau à proximité de surfaces solides pourraient posséder une structure similaire au plan basal de Ice Ih[17]. Elle est le co-autrice, avec Theodore E. Madey, d'un article de synthèse très cité et complet décrivant les interactions et les propriétés de l'eau à proximité de surfaces solides.[18],[19]

Nucléation, croissance et grossissement des nanostructures métalliques sur les surfaces

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On attribue au groupe de Thiel ldécouvree que de grands îlots bidimensionnels de clusters d'adatomes métalliques peuvent avoir une mobilité significative à température ambiante sur des substrats métalliques,[20],[21],[22] et que, contrairement à ce qui était généralement supposé, cela peut être la principale voie vers le grossissement (une évolution vers des tailles plus grandes et des nombres plus faibles) de ces clusters.[23],[24]. Elle et James W. Evans sont responsables de la première description d'un mécanisme à l'échelle atomique pour la croissance des films métalliques, qu'ils ont appelé "entonnoir descendant"[25],[26]. En raison de ce mécanisme, ils ont prédit une variation inhabituelle de la rugosité du film avec la température à partir de la théorie, et l'ont finalement confirmée expérimentalement en utilisant la microscopie à effet tunnel[27],[28] Ce mécanisme est maintenant accepté comme un mécanisme important qui affecte la morphologie des films minces lors de la croissance à basse température[29].

Plus récemment, son groupe découvre une série de complexes métal-soufre d'origine naturelle avec des stœchiométries distinctes, qui peuvent influencer la stabilité de caractéristiques métalliques plus grandes en aidant le transport du métal en surface et donc le grossissement. Elle est mise en avant pour ce travail dans le numéro virtuel du Journal of Physical Chemistry mettant en avant 66 femmes en l'honneur du 150e anniversaire de Marie Curie[30],[31],[32]. Elle et ses collaborateurs ont également découvert que les nanoparticules métalliques peuvent être cultivées sous forme de grappes encapsulées près de la surface d'un matériau stratifié, le graphite, si des conditions de croissance spécifiques sont réunies.[33],[34]. En appliquant un modèle d'élasticité en continu, ils ont pu comprendre les raisons des formes basses et aplaties (rapports d'aspect élevés) de ces particules encastrées, et ont prédit que la forme des îlots métalliques encapsulés devrait être universelle (indépendante de la taille)[35].

Prix et distinctions

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  • 1984 Bourse de la Fondation Alfred P. Sloan[36]
  • 1985 Presidential Young Investigator Award de la Fondation nationale pour la science[37]
  • 1986 Prix Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award[38]
  • 2005 Docteur Honoris Causa de l'Institut National Polytechnique de Lorraine[39]
  • 2008 Membre honoraire Iota Sigma Pi[40],[41]
  • 2010 Prix Arthur W. Adamson pour services éminents dans l'avancement de la chimie des surfaces[42],[43].
  • 2010 David Adler Lectureship Award dans le domaine de la physique des matériaux, "Pour des contributions séminales à la structure de surface et à la dynamique des alliages métalliques complexes, y compris les quasicristaux et la croissance et la relaxation cinétiquement limitées des nanostructures dans les films métalliques minces"[44],[45].
  • 2010 Fellow de l'Association américaine pour l'avancement des sciences, "Pour avoir augmenté le niveau de compréhension des propriétés de surface des quasicristaux métalliques, et pour le travail sur les voies par lesquelles les nanoclusters métalliques et les films minces se forment et se réarrangent sur les surfaces métalliques"[46].
  • 2011 Professeur John D. Corbett en chimie[47]
  • 2012 Fellow de la Materials Research Society (MRS), "Pour des contributions séminales à la compréhension de la structure, de la réactivité et de la tribologie des surfaces de quasicristaux, et à la compréhension de la croissance et de la stabilité des nanostructures métalliques et des couches minces métalliques"[48],[49]
  • 2014 Physical Review Journals - Arbitre exceptionnel[50].
  • 2014 Prix Medard W. Welch, "Pour des contributions séminales à la compréhension des surfaces de quasicristaux et de la nucléation et de la croissance des couches minces"[3].
  • 2019 Élu à l'Académie américaine des arts et des sciences[51]

Vie personnelle

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Thiel est née le 20 février 1953 à Adrian, dans le Minnesota. Elle épouse James William Evans, un physicien d'origine australienne, en 1988. Ils ont deux filles, toutes deux ingénieurs[3]. Thiel décède d'un cancer du sein non détecté le 7 septembre 2020 à son domicile, entourée de son mari et de ses filles[52].

Notes et références

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(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Patricia Thiel » (voir la liste des auteurs).
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  2. ↑ (en) Tim Harlow, « Obituary:Emil Slowinski wrote the book on chemistry », Star Tribune, (consulté le )
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  4. ↑ (en) « MSE Faculty and Staff - Patricia Ann Thiel » (consulté le )
  5. ↑ a et b (en) « Biography: Patricia A. Thiel », AVS (consulté le )
  6. ↑ (en) « Winter, Thiel receive Cassling Family Faculty Awards for outstanding teaching » (consulté le )
  7. ↑ (en) « The Journal of Chemical Physics - Editorial Board » (consulté le )
  8. ↑ (en) « Pat Thiel talks about attending the Nobel Prize ceremony » [archive du ] (consulté le )
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Voir aussi

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Liens externes

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