James LeBeau, yeni elektron mikroskobu yöntemlerini kullanarak malzemelerin özelliklerini anlamak için malzemelerin içindeki nano ölçekli dünyayı araştırıyor.
Doçent James LeBeau elektron mikroskobundan neden hoşlandığını açıklamak için bir benzetme yapıyor: Geleneksel mikroskoplardan binlerce kat daha küçük ölçekteki nesneleri ortaya çıkarmak için elektron ışınları kullandığı için bu yöntemi astronominin tam tersine benzetiyor.
LeBeau’ya göre, daha önce hiçbir insanın görmediği bir şeyi keşfetmek, insanların aklını başından alan şey. Atomların malzemelerde, özellikle de çeşitli malzeme davranışlarını doğuran kusurların yakınında düzenlenmesi güzeldir.
LeBeau bu arzusunu, malzemeleri daha iyi anlamak için kullanılabilecek elektron mikroskobundan bilgi elde etmek ve analiz etmek için yeni yöntemler oluşturmak için kullandı. Bu yöntemleri elektronik, optik, enerji depolama, kuantum hesaplama ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerdeki malzemelerin davranışlarını tanımlamak için kullanmıştır.
Elektron mikroskopisi, malzeme özelliklerini tanımlamanın ötesinde, daha önce gözden kaçmış olabilecek verileri incelemek ve verilerden yeni çıkarımlar yapmak için kullanıldığından önemli bir hesaplama bileşenine de sahiptir. Ayrıca, bilgisayar fakültesinin kurulmasıyla MIT’de olmak için heyecan verici bir zaman olduğunu da ekliyor.
LeBeau genç yaşta bilime karşı bir tutku geliştirmiş ve babasının evdeki eşyaları inşa etmesine ve tamir etmesine yardım ederken mühendislikle ilgilenmeye başlamış.
LeBeau’ya göre bilim, batıl inançların ötesinde, etrafımızdaki dünyayı açıklayabilir. Dünyayı anlamlandırmak benim için bilimin amacıydı.
LeBeau malzeme bilimiyle ilk kez Indiana’daki teknik lisede okuduğu dönemde tanışmış. Ancak New York’taki Rensselaer Politeknik Enstitüsü’nde öğrenciyken hayatının geri kalanına yön veren birkaç belirleyici an yaşadı.
İlk yılında malzeme özelliklerini tahmin etmek için veri bilimini kullanan bir projede yer aldı.
Bundan sonra, “Büyülenmiştim ve akademik yoldan gitmek istediğimi biliyordum” diyor. “Konuları araştırabilme ve akademik bağımsızlığa sahip olma fikri gerçekten hoşuma gitti.”
LeBeau, birkaç yıl sonra, 2005 yılında, şu anda MIT’de Malzeme Araştırma Laboratuvarı olan yerde bir lisans yaz araştırma programına katıldı. Sürdürülebilirlik için malzeme bilimini uygulamaya olan ilgisi, biyopolimerleri bir döküm sürecine entegre ettiği bu deneyimle kıvılcımlandı. MIT’deki araştırmacıların coşkusu onu derinden etkiledi.
LeBeau son sınıf öğrencisiyken ilk kez elektron mikroskobunu deneyimledi ve şöyle açıklıyor:
“Bu heyecan çok erken yaşlarda dikkatimi çekti. Gecenin köründe laboratuvarda bu malzemeleri inceliyorduk. “Yaptığım işi seviyordum, bu yüzden ne kadar çalıştığımın bir önemi yoktu; bu, kariyerimin geri kalanı için zemin hazırladı.”
Kendisi taramalı transmisyon elektron mikroskobu teorisi ile deneyin mükemmel bir uyum içinde olduğunu gösteren ve harici mikroskop kalibrasyon standartları kullanılmadan doğrudan elektron mikroskobu görüntülerinden attogram (bir gramın trilyonda birinin milyonda biri) malzeme tartılmasına olanak tanıyan bir ekibin üyesiydi. Bu çalışma LeBeau Santa Barbara’daki Kaliforniya Üniversitesi’nde doktorasını sürdürürken yapılmış.
LeBeau ayrıca UC Barbara kampüsüne yakın dağlarda bisiklet sürmeyi de çok seviyor. Bu hobisini, neredeyse her gün MIT’ye gitmek de dahil olmak üzere yılda binlerce kilometre pedal çevirerek sürdürüyor.
LeBeau, doktorasını aldıktan sonra Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’ndeki fakülteye katıldı ve 2019’da MIT’de benzer bir iş açılmadan önce sekiz yıl burada görev yaptı.
MIT’ye taşındığından bu yana LeBeau, kampüs genelindeki araştırmacıların MIT.nano ve diğer yerlerde kullandıkları son teknoloji elektron mikroskobu araçlarının edinilmesinde Enstitü’ye yardımcı oldu.
Elektron Mikroskobunu Kullananlar
“Bir elektron mikroskobu uzmanı olarak kullandığım ekipmanın bakımı çok pahalı ve paylaşılan bir kaynağa dönüştürülmesi gerekiyor. Sonuçta, kampüsün dört bir yanından kullanıcılar bu araçlardan yararlanıyor ve bu ortak altyapı sayesinde bilimlerini geliştiriyorlar ve ben de bundan memnunum” diye ekliyor LeBeau. “Daha genel olarak, mikroskop sıklıkla bireylerin daha önce çalışılan malzemeler hakkında doğru olduğuna inandıkları şeyleri sorguluyor. Sonuçlar her zaman büyüleyici oluyor.
LeBeau, ekibine mikroskobu kullanma fırsatı verildiğinde, veri toplama ve analizinde yeni yaklaşımlar gerektiren zorlu sorunları ele almaya çalıştıklarını belirtiyor.
LeBeau’ya göre, geleneksel teknikler kullanılarak çözülmesi zor olan ve veri tabanlarımızdan bilgi çıkarımı için yeni yaklaşımlar gerektiren sorunları seçiyoruz.
LeBeau, aktüatörlerde, enerji depolamada ve ultrasonik teknolojide kullanılan bir malzeme sınıfı olan gevşetici ferroelektrikleri araştırdı. Bu malzemeler onlarca yıldır araştırılıyor olsa da, nano ölçekteki büyük heterojenlikleri elektromekanik özelliklerini anlamayı zorlaştırıyor. LeBeau’nun ekibi, en son elektron mikroskobu yöntemlerini kullanarak malzemenin yapısını inceleyerek şu anda kurşun içeren malzemenin niteliklerini açıklayabildi.
LeBeau’ya göre, yaptığımız her işte etki her zaman birincil düşüncedir. “Zorlukların peşinden gittiğimizde uygulama alanı gerçekten önemli çünkü bu bize içgörülerin bütün bir alanın işleyişini etkileyip etkileyemeyeceğini gösteriyor.”
LeBeau’nun araştırması, mikroskop için veri toplamayı hızlandırmak üzere makine öğreniminin nasıl kullanılabileceğini incelemeyi de içeriyor.
LeBeau, transmisyon elektron mikroskobunun tipik olarak nispeten yavaş bir teknik olduğunu söylüyor. “Ancak, kendi kendine çalışan bir mikroskobun mikroskobu ve numuneyi bir insanın yapabileceğinden çok daha hızlı ve tutarlı bir şekilde hizalayabileceği bir senaryo öngörebilirsiniz. Bunu yaparak, verilerin kapsamlı bir istatistiksel tanımını derleyebiliriz. Makine öğrenimi hem verilerin toplanmasına hem de elimizdeki verilerden daha fazla veri çıkarılmasına yardımcı olabilir.
LeBeau’nun kariyeri elektron mikroskopisinin niceliğini ve tekrarlanabilirliğini geliştirmeye odaklanmıştır. Ancak, nicelleştirme adına yaratıcılığın feda edildiğini düşünmüyor.
LeBeau’ya göre, “bilim gerçekten de yaratıcı bir uğraş.” “Yaratıcılık sadece yeni deney tasarımları veya teoriler bulmaktan değil, aynı zamanda verilerinizi görsel ve bilgilendirici olarak nasıl sunacağınızı seçmekten de geliyor. Yaptığımız işin güçlü bir yaratıcı bileşeni var.
Kaynak: news.mit.edu
