No podríamos entender la medicina moderna sin los fotones como herramienta para diagnosticar y tratar pacientes. En el hospital donde trabajo como médica, gracias a las fibras ópticas de los endoscopios, podemos acceder a sitios escondidos dentro de los cuerpos de nuestros pacientes sin necesidad de procedimientos invasivos. Varios sensores y técnicas de imagen nos permiten ver y obtener información dentro de los cuerpos para poder diagnosticar de forma más precisa. En los últimos años, los láseres se han convertido en herramientas imprescindibles en muchos quirófanos para cirugía de extrema precisión. ¡Todo ello sin hablar de las terapias que permite la nanofotónica!

Empecé a llevar gafas de muy pequeño y siempre quería ser como mis amigos que podían hacer deporte e ir a la piscina sin tener problemas de vista. Hace dos años pude operarme los ojos para reducir mi miopía y ¡por fin puedo ver el mundo directamente y no a través del cristal de las gafas! Y todo gracias a los fotones de un láser ultrapreciso que permitió al cirujano hacer incisiones en mis ojos con mínimo riesgo.

Trabajo en el departamento de control de calidad de una empresa alimentaria y la fotónica es una herramienta ideal para nuestro trabajo, porque nos permite hacer nuestros análisis de manera no invasiva, sin dañar los productos.

Utilizamos sistemas fotónicos para procesos muy diferentes, desde controlar la forma y el color de la fruta y la verdura, hasta medir la cantidad de oxígeno dentro de los paquetes para asegurarnos de que los alimentos que hay dentro no se estropeen demasiado rápido. Algunos de nuestros proveedores utilizan los fotones también para controlar los cultivos y optimizar las cosechas.

ICFO es un centro de investigación de excelencia con líneas de investigación que abarcan diversas áreas en las que la fotónica desempeña un papel decisivo.

Personas que hacen investigación teórica y experimental se reúnen en nuestras instalaciones ubicado en el Parque Mediterráneo de Tecnología en el área metropolitana de Barcelona. Trabajan en 80 laboratorios de investigación de última generación con énfasis en temas básicos y aplicados relevantes para la medicina y la biología, técnicas de imagen avanzadas, tecnologías de la información, una gama de sensores ambientales, láseres sintonizables y ultrarrápidos, ciencia cuántica, fotovoltaica y las propiedades y aplicaciones de nano-materiales como el grafeno, entre otros.

Aunque la calidad de las cámaras mejora cada día, siempre hay un detalle en alguna foto que no podemos dilucidar porque no hay suficiente resolución. Este problema es especialmente importante para los biólogos que quieren estudiar las estructuras celulares, ya que hay un límite físico a la resolución de las imágenes que se pueden obtener.

En ICFO hay un laboratorio especializado en hacer fotos de super-resolución y otras técnicas avanzadas de microscopía que nos permiten entender mejor el mundo microscópico y revelar los secretos de la vida.

  (Foto: microtúbulos visualizados con una técnica convencional de microscopía - arriba - y una de super-resolución - abajo.)

Para captar imágenes de algunas cosas muy rápidas (como por ejemplo una bala atravesando una manzana) es necesario iluminarlas con un pulso de luz tan rápido como la escena que queremos capturar. Así, para poder observar el comportamiento de los electrones en algunas reacciones químicas, es necesario enviar pulsos de luz extremadamente rápidos.
Tan rápidos que se debería dividir un segundo por el número de segundos transcurridos desde el inicio del universo para obtener su duración (algunos attosegundos).
En uno de los laboratorios del ICFO, trabajan en la generación de estos pulsos para estudiar fenómenos que puedan ayudar a mejorar la síntesis de productos químicos o el rendimiento de carburantes o de ordenadores.

  (Foto: Uno de los láseres de ICFO que permite generar pulsos ultrarrápidos.)

Estamos acostumbrados a que las plataformas de películas o música nos sugieran propuestas interesantes sobre qué ver o escuchar. Esto es posible porque los algoritmos pueden aprender, si les damos una serie de ejemplos iniciales: es una rama de la inteligencia artificial que se llama machine learning.

A parte de mejorar los servicios tecnológicos, el machine learning es muy útil también para las personas que buscan soluciones a problemas científicos complejos. En ICFO utilizamos inteligencia artificial para encontrar nuevas estrategias para resolver problemas complejos de física cuántica, prever el movimiento de partículas individuales (muy importante para la biología) o aumentar la rapidez de cálculo (optimización) para algunos algoritmos complejos que aplican a problemas significativos para el día a día.

Durante los años de la guerra fría, la mayoría de los descubrimientos hechos en el bloque soviético se publicaban en ruso y por ello no eran de fácil acceso a nivel mundial. Es evidente que una comunicación clara y eficaz es la base del progreso científico.

Hoy en día, se utiliza el inglés como lengua vehicular de forma masiva. Los científicos que no dominen bien el inglés pueden ser perjudicados, porque tienen más dificultades a la hora de expresar y difundir sus ideas y resultados que sus colegas de habla inglesa. ¿Cómo podemos asegurar igualdad de oportunidades independientemente de la lengua materna de los científicos, y al mismo tiempo mantener una lengua vehicular común que permita la comunicación rápida y eficaz dentro de la comunidad científica?

Los científicos y las científicas de ICFO colaboran mucho entre ellos y a menudo con colegas de otros centros de todo el mundo y de otras disciplinas. Muchos avances científicos son el resultado de trabajo en equipo.

Aun así, se leen a menudo historias de personajes casi heroicos que cambiaron el campo de la ciencia donde trabajaban aparentemente en solitario. También los premios más prestigiosos de la ciencia, los premios Nobel, se otorgan a un máximo de 3 personas que frecuentemente no han ni trabajado juntos, a pesar de que detrás de muchas ideas revolucionarias haya un equipo de personas. ¿Deberíamos valorar más el papel del trabajo en equipo en la ciencia y reconocer más explícitamente que a menudo los resultados vienen de un esfuerzo colectivo?

La pandemia que surgió en 2020 nos enseñó que la salud pública es un sector muy importante que afecta a muchos más aspectos de la sociedad. Un minúsculo virus puede afectar la vida de millones de personas en todos sus aspectos, no sólo la salud, pero también la economía, estructura industrial, mercado laboral ...

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar y cuidar la salud de las personas.

Vivimos en la era de la información. Cada día más empresas e instituciones recogen y analizan grandes cantidades de datos para mejorar procesos industriales y servicios para la población. Además, las tecnologías digitales son fundamentales para comunicarnos entre nosotros, sea para trabajar o divertirnos. Si fallan los sistemas de información, fallan también las estructuras estratégicas como son las redes energéticas, control del tráfico, hospitales, gobiernos, ... Así, velar por la seguridad de los datos y para que las podamos transmitir masiva y rápidamente es de fundamental importancia para una sociedad digitalizada como la nuestra.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar la recogida, análisis, transmisión y seguridad de datos.

Estamos en el medio de una emergencia climática: para poderla resolver se necesitan nuevas políticas ambientales y el compromiso de la sociedad entera. La ciencia y la tecnología pueden contribuir a acelerar el cambio de paradigma que se necesita para salvar el planeta con descubrimientos y tecnologías innovadoras. Si no hacemos nada ahora, la Tierra será inhabitable e insostenible, pero todavía estamos a tiempo.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan ayudarnos a cuidar de nuestro planeta.

La fotónica está en todas partes y tiene un impacto positivo en muchos aspectos diferentes de nuestra vida. A veces, una misma tecnología (como por ejemplo el láser) puede mejorar la salud, la información y el cuidado del medio ambiente a la vez. Hay muchos problemas globales y es complicado establecer una prioridad, sobre todo porque están interconectados.

Por eso es importante no concentrar nuestros esfuerzos en un único campo de aplicación: es mejor diversificar nuestros esfuerzos para tener más posibilidades de éxito.