Sono un ragioniere e sono molto interessato alla scienza. Ecco perché guardo spesso programmi TV sulla tecnologia. Qualche settimana fa, ho visto il Prof. Lluis Torner, direttore dell'ICFO, spiegare che uno smartphone utilizza tecnologie che hanno guadagnato più di 20 premi Nobel relazionati con la fotonica, che sono alla base di fotocamere, sensori, schermi tattili, così come della tecnologia utilizzata per produrre microcircuiti e molti dei loro componenti e per rendere possibile Internet. Chi avrebbe mai immaginato di avere così tanta fotonica in tasca!

Nella piccola città in cui vivo, il Comune ha installato sensori fotonici: i dati raccolti ci aiuteranno a prendere decisioni informate in futuro. Ad esempio, hanno installato una rete di sensori per monitorare l'inquinamento dell'aria e dell'acqua con sistemi di dati aperti (open data), in modo che i cittadini possano essere informati sulla salute ambientale. Inoltre, stanno lavorando per connettere l'intera popolazione alla rete internet, installando cavi di fibra ottica in tutti i quartieri della città. Ci sono ancora tante cose da fare, ma a poco a poco stiamo trasformando la nostra città in una smart city!

Vivendo in un paesino di montagna con pochi negozi, di solito compro tutto ciò di cui ho bisogno online. Tuttavia, ci sono molte persone in paese, compresa mia nonna, che preferiscono passare più di un'ora in macchina fino alla città più vicina piuttosto che lasciare i propri dati su Internet, perché hanno paura degli attacchi informatici.

Sebbene questo sia un grave pericolo, non sono preoccupata, perché ho letto che ci sono anche molte persone che stanno studiando nuovi modi per migliorare la sicurezza delle nostre comunicazioni, e sembra che le tecniche più promettenti abbiano a che fare con le proprietà esotiche della fisica quantistica!

Il grafene è un materiale composto da un unico strato di atomi con proprietà incredibili: trasparente, resistente, flessibile ed ottimo conduttore di elettricità e calore.

Nel 2018 si è scoperto che due strati di grafene sovrapposti con una piccola rotazione tra loro possono trasformare questo materiale già interessante di per sé in un superconduttore.

Questa è stata una notizia molto importante per la comunità scientifica ed è stata persino pubblicata sul New York Times! Ci permette di comprendere meglio i fenomeni che avvengono nei superconduttori e potenzialmente di progettare materiali che conducono elettricità senza perdite a temperatura ambiente, riducendo gli sprechi che avvengono con i materiali attuali.

L’ICFO è uno dei pochi laboratori al mondo dove è possibile trasformare il grafene in un superconduttore.

(Foto: parte del gruppo dell’ICFO che lavora a questo progetto con il dispositivo che permette di osservare le proprietà del grafene)

Le nuove tecnologie quantistiche emergenti promettono di rivoluzionare il mondo dell'informazione e delle comunicazioni: per sfruttare al meglio questo potenziale, l'Unione Europea sta progettando di costruire un'infrastruttura per le comunicazioni quantistiche, che collegherebbe dispositivi quantistici, diventando un Internet quantistico. Questa infrastruttura sfrutterà l'attuale rete in fibra ottica per i collegamenti a breve e media distanza e si combinerà con i satelliti per coprire le distanze più lunghe. Pertanto, grazie alla fisica quantistica, saranno protetti i dati più sensibili come quelli personali, finanziari, governativi, relativi alla rete elettrica, il controllo aereo o il sistema sanitario.

(Foto: nuvole di atomi freddi all'interno di uno dei laboratori ICFO)

Per espandere i limiti della conoscenza nel campo della nanotecnologia come avviene all'ICFO, sono necessari strumenti eccezionali, che consentano agli scienziati, ad esempio, di far evaporare i metalli o fare incisioni minuscole con fasci di elettroni.

Con questi strumenti, le persone che fanno ricerca all'ICFO fabbricano campioni e dispositivi che, grazie alla loro struttura nanometrica, consentono loro di osservare nuovi fenomeni o di ottenere prodotti innovativi. Per fare questo, hanno bisogno di uno spazio estremamente pulito, poiché un singolo granello di polvere potrebbe rovinare la loro ricerca. Ecco perché c'è una camera bianca (cleanroom) all'ICFO, dove diversi gruppi scientifici possono lavorare insieme per comprendere meglio il nanomondo.

(Foto: persona che osserva un campione all'interno della camera bianca dell'ICFO)

Siamo abituati a film o piattaforme musicali che ci suggeriscono cosa guardare o ascoltare in accordo con le nostre preferenze. Questo è possibile perché gli algoritmi possono imparare, se diamo loro una serie di esempi iniziali: è una branca dell'intelligenza artificiale chiamata machine learning.

Oltre a migliorare i servizi tecnologici, il machine learning è anche molto utile per chi cerca di risolvere problemi scientifici complessi. All’ICFO, utilizziamo l'intelligenza artificiale per trovare nuove strategie per risolvere complessi problemi di fisica quantistica, prevedere il movimento di singole particelle (molto importante per la biologia) o aumentare la velocità di calcolo (ottimizzazione) per alcuni algoritmi complessi che si applicano a significative attività quotidiane i problemi.

Molte persone sostengono che il sapere dovrebbe essere proprietà di tutta l'umanità. D'altra parte, lo sviluppo delle applicazioni spesso avviene nell'industria, che è quella che fa i grandi investimenti in cambio di un ritorno economico, spesso privatizzando il sapere.

Come possiamo combinare gli interessi pubblici e privati nella ricerca scientifica?

Durante gli anni della Guerra Fredda, la maggior parte delle scoperte fatte nei paesi sovietici furono pubblicate in russo e quindi non erano facilmente accessibili a livello globale. È evidente che una comunicazione chiara ed efficace è al centro del progresso scientifico.

Oggi l'inglese è ampiamente utilizzato come lingua franca. Gli scienziati che non parlano bene l'inglese possono essere svantaggiati, perché è più difficile per loro esprimersi correttamente e diffondere le loro idee e risultati rispetto ai loro colleghi madrelingua inglese. Come possiamo garantire pari opportunità indipendentemente dalla lingua madre degli scienziati, pur mantenendo un linguaggio comune che consenta una comunicazione rapida ed efficace all'interno della comunità scientifica?

La pandemia scoppiata nel 2020 ci ha insegnato che la salute pubblica è un settore importante che interessa molti più aspetti della società. Un minuscolo virus può influenzare la vita di milioni di persone in tutti i suoi aspetti, non solo per quanto riguarda la salute, ma anche l’economia, la struttura industriale, il mercato del lavoro …

Ecco perché è importante concentrare la maggior parte dei nostri sforzi su progetti di ricerca che possono migliorare la salute delle persone.

Viviamo nell’era dell’informazione. Sempre più aziende e istituzioni raccolgono e analizzano grandi quantità di dati per migliorare processi industriali e servizi per la popolazione. Inoltre, le tecnologie digitali sono essenziali per comunicare tra di noi, sia per lavoro che per divertimento. Se i sistemi di informazione subiscono un cedimento, ciò ha ripercussioni anche sulle strutture strategiche come le reti energetiche, il controllo del traffico aereo, gli ospedali, i governi, ecc. Pertanto, garantire la sicurezza per un trasferimento di dati rapido e massiccio è di fondamentale importanza per una società digitalizzata come la nostra.

Ecco perché è importante concentrare la maggior parte dei nostri sforzi su progetti di ricerca che possono migliorare la raccolta, l’analisi, la trasmissione e la sicurezza dei dati.

Siamo nel mezzo di un’emergenza climatica: per risolverla abbiamo bisogno di nuove politiche ambientali e dell’impegno della società nel suo insieme. La scienza e la tecnologia possono accelerare il cambio di paradigma di cui abbiamo bisogno per salvare il pianeta con scoperte e strumenti innovativi. Se non facciamo nulla adesso, la Terra sarà inabitabile e insostenibile, ma siamo ancora in tempo.

Ecco perché è importante concentrare la maggior parte dei nostri sforzi su progetti di ricerca che possono aiutarci a prenderci cura del nostro pianeta.

La fotonica è ovunque e ha un impatto positivo su molti aspetti diversi della nostra vita. A volte, una stessa tecnologia (come il laser) può migliorare la salute, l’informazione e la cura dell’ambiente allo stesso tempo. Ci sono molti importanti problemi globali ed è difficile stabilire una priorità, soprattutto perché sono interconnessi.

Ecco perché è importante non concentrare i nostri sforzi su un unico campo di applicazione: è meglio diversificare i nostri sforzi per avere maggiori possibilità di successo.