Durante sus años como investigadora, Doan participó en estudios relacionados con compuestos de talio y elaboró un importante índice bibliográfico sobre la literatura científica de este elemento. Sus trabajos contribuyeron a organizar y difundir el conocimiento químico disponible a finales del siglo XIX. Aunque desarrolló investigación científica, gran parte de su carrera estuvo dedicada a la educación superior. Enseñó química en diversas instituciones y ocupó cargos académicos de responsabilidad. Fue profesora en Vassar College durante más de una década y posteriormente desempeñó funciones como profesora y decana en Earlham College y en Iowa Wesleyan College. Su trabajo ayudó a fortalecer la enseñanza de las ciencias y a ampliar las oportunidades educativas para las mujeres.
Además de su labor docente, Martha Doan participó activamente en organizaciones científicas y educativas nacionales, incluyendo la American Chemical Society y la American Association for the Advancement of Science. Su compromiso con la educación y la investigación le valió numerosos reconocimientos, entre ellos una distinción por su servicio a la ciencia. A través de su trabajo como investigadora, profesora y administradora, contribuyó a consolidar la presencia femenina en la química académica estadounidense. Hoy es recordada como una pionera que abrió camino para futuras generaciones de mujeres científicas y como una figura importante en la historia de la química y la educación científica.
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