Soy un socio de una pequeña empresa familiar que fabrica muebles. Hace unos años hice instalar paneles solares en el tejado de la nave que usamos como fábrica y almacén. Fue una inversión importante, pero ahora ahorro mucho dinero a la hora de pagar las facturas de electricidad de la empresa. Además, con una elección como ésta, no gana sólo la empresa: ¡gana también el planeta!

Me entreno para correr la Maratón de Barcelona. Para mejorar la manera de entrenar, me he comprado una pulsera para monitorizar las pulsaciones de mi corazón en cada momento.

El otro día, dando la vuelta a la pulsera, me he dado cuenta de que había una lucecita verde en la parte que toca la muñeca: como no podía ser decoración, he investigado un poco en internet y he descubierto que el dispositivo wearable obtiene la información de mi pulso midiendo los fotones verdes que interaccionan con mi piel.

Como vivo en un pueblo pequeño de montaña con pocas tiendas, me he acostumbrado a comprar todo lo que necesito por internet. Sin embargo, hay mucha gente en el pueblo, incluida mi abuela, que prefiere pasarse una hora en el coche para bajar a la ciudad a dejar sus datos en internet, porque teme ataques de piratas informáticos.

A pesar de que este sea un peligro importante, yo estoy tranquila, pues leí que hay también mucha gente que se dedica a estudiar nuevas maneras de mejorar la seguridad de nuestras comunicaciones, y ¡parece que las técnicas más prometedoras tengan que ver con las propiedades exóticas de la física cuántica!

Cada día compartimos muchísima información privada (datos personales, financieros o sanitarios) que podría ser interceptada: los protocolos criptográficos que actualmente las protegen no funcionarían con ordenadores más potentes que los actuales.
Una solución podría llegar de la física cuántica, que permite diseñar protocolos criptográficos que resistirían los ataques de cualquier ordenador (presente o futuro).

Hay todavía muchos retos tecnológicos para poder llegar a integrar sistemas de criptografía cuántica en la red de telecomunicaciones: resolverlos es el objetivo de CiViQ, un proyecto europeo de la Quantum Flagship que ICFO coordina y en el que participan otros centros de investigación, universidades y grandes y pequeñas empresas, entre las cuales, Quside, spin-off del ICFO fundada en 2017.

(Foto: Uno de los laboratorios de ICFO donde se desarrollan las tecnologías para la criptografía cuántica)

Hay cosas que nuestros ojos no pueden ver. Por ejemplo, la radiación infrarroja y ultravioleta (que nuestros ojos y las cámaras convencionales no pueden captar) llevan información que nos puede ayudar a controlar la calidad de los alimentos, monitorizar la salud de nuestro cuerpo o a ver en condiciones adversas (oscuridad, niebla).

Con los sensores basados en grafeno que se están desarrollando en ICFO en colaboración con Qurv (una spin-off de ICFO nacida en 2020), sería posible hacer todas estas cosas y más con detectores pequeños, de bajo coste y fácilmente integrables en sistemas electrónicos actuales y en tecnologías wearables.

 (Foto: Prototipo de dispositivo wearable basado en grafeno para detectar constantes vitales)

Para hacer un análisis de sangre, normalmente tenemos que ir a algún sitio donde llenan varios tubitos con nuestra sangre y hace falta esperar unos días para los resultados. Gracias a la eficaz interacción entre fotones y nanopartículas de oro, se puede meter un laboratorio de análisis de sangre dentro de un chip de pocos centímetros que permite obtener los resultados en tan solo 10 minutos a partir de una sola gota de sangre.

Esta tecnología desarrollada por Droplite (una empresa spin-off de ICFO nacida en 2018) está validada por el momento para detectar hormonas ligadas al ciclo reproductivo, alergias, anticuerpos de algunas enfermedades veterinarias o humanas (como por ejemplo la malaria y la COVID-19), pero tiene muchas otras aplicaciones potenciales.

(Foto: prototipo de Droplite)

Algunos organismos pueden transformar la luz del sol en energía que necesitan para vivir con la fotosíntesis. Este proceso, resultado de millones de años de evolución, es increíblemente eficiente: pueden llegar a transformar en energía el 95% de la luz que les llega. En cambio, los mejores paneles solares que se comercializan hoy en día llegan a traducir sólo el 20% de energía en electricidad.

En ICFO utilizamos pulsos láser ultrarrápidos para "fotografiar" las moléculas responsables de la captura de la energía luminosa que se encuentran dentro de los organismos fotosintéticos para entender mejor este proceso y poder mejorar la eficiencia de los paneles solares.

 (Foto: montaje experimental para estudiar algunas de las moléculas relevantes para la fotosíntesis)

La investigación fundamental, como por ejemplo en ciertos campos de la fotónica, necesita recursos económicos, y a menudo no tiene una aplicación directa a nivel comercial o industrial a corto plazo. Por otro lado, si no se invierte en investigación fundamental, es difícil llegar al nivel de desarrollo necesario para generar riqueza económica gracias a la tecnología, ya que eso requiere un conocimiento profundo de sus fundamentos.

¿Cómo podemos solucionar este "círculo"?

Mucha gente defiende que el conocimiento debería ser propiedad de toda la humanidad en su conjunto. Por otro lado, a menudo el desarrollo de las aplicaciones tiene lugar en la industria, que es quien hace las grandes inversiones a cambio de un rendimiento económico, a menudo privatizando el conocimiento.

¿Cómo se pueden combinar los intereses públicos y privados en la investigación científica?

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.