Lavoro per un'azienda che progetta e costruisce laser: ne facciamo di piccoli, come i puntatori che puoi acquistare nel negozio di quartiere, o laser industriali che possono tagliare con precisione tutti i tipi di materiale o anche saldare metalli. Mi piace molto il mio lavoro perché i nostri prodotti possono soddisfare le richieste molto diverse dei nostri clienti: ce ne sono alcuni che hanno bisogno di estrema precisione per poter realizzare i microcircuiti che si trovano all'interno dei nostri smartphone e tablet, e altri che richiedono un'elevata potenza per saldare i pezzi di un'auto o fare incisioni in modo preciso e riproducibile nei pistoni di motori aeronautici per aumentarne l'efficienza.

Ho amato il cinema fin da piccola, ma ho deciso che gli avrei dedicato la mia vita quando ho visto il mio primo film in 3D. Poter vedere la profondità delle scene sullo schermo mi è sembrato qualcosa di magico. Tuttavia, come spesso accade al cinema, si tratta solo di un effetto speciale! Gli occhiali con lenti polarizzate che consegnano all'ingresso selezionano diversi tipi di fotoni che provengono dai proiettori, facendo arrivare ai nostri occhi due immagini leggermente diverse che il nostro cervello unisce creando la sensazione di tridimensionalità.

Quando studiavo all'Accademia di Belle Arti, non avrei mai pensato di puntare un laser su un'immagine di Leonardo da Vinci come sto facendo in questo momento! Non preoccuparti, non voglio danneggiarlo: il laser mi permette di pulirlo e di riportarlo allo splendore originale.

I laser e le tecniche di analisi fotonica sono strumenti molto utili per i restauratori di opere d'arte come me: ci permettono di analizzare diversi aspetti delle opere d'arte (come i pigmenti, o il processo seguito dall'artista) senza mettere a repentaglio l'integrità dei pezzi. Il mio lavoro mescola arte e scienza: sono sicuro che lo stesso Leonardo lo adorerebbe!

Sapevi che i fotoni possono penetrare per pochi centimetri all'interno del nostro corpo? All’ICFO e a Hemophotonics (una spin-off dell’ICFO nata nel 2013) utilizziamo questa proprietà per ottenere informazioni in tempo reale su ciò che sta accadendo sotto la nostra pelle (concentrazione di ossigeno e flusso sanguigno) in modo non invasivo.

Questo può aiutare i medici a rilevare e monitorare le malattie neurologiche, nonché a migliorare la diagnosi di alcune patologie, come il cancro alla tiroide. Questa tecnologia ha anche applicazioni nei campi delle neuroscienze, oncologia, anestesiologia, diabete e medicina dello sport.

(Foto: sensore non invasivo per la diagnosi precoce di patologie neurologiche nei neonati prematuri)

Mentre la qualità delle fotocamere migliora ogni giorno, c'è sempre un dettaglio in alcune foto che non possiamo distinguere perché non c'è abbastanza risoluzione. Questo problema è particolarmente importante per i biologi che vogliono studiare le strutture cellulari, poiché esiste un limite fisico alla risoluzione delle immagini che si possono ottenere.

All'ICFO abbiamo un laboratorio specializzato in immagini ad alta risoluzione e altre tecniche avanzate di microscopia che ci permettono di comprendere meglio il mondo microscopico e svelare i segreti della vita.

(Foto: microtubuli visualizzati con una tecnica di microscopia convenzionale - in alto - e una tecnica di super risoluzione - in basso.)

Un fascio di fotoni ben focalizzato può intrappolare oggetti e spostarli in modo delicato e preciso: non si tratta di fantascienza, ma di una tecnica fotonica estremamente utile e versatile che è valsa al suo inventore il Premio Nobel.

Le pinzette ottiche si possono trovare in vari laboratori dell’ICFO in diversi ambiti di applicazione: ad esempio, vengono utilizzate per intrappolare gli atomi al fine di comprenderne meglio le proprietà, per misurare la mobilità e l'elasticità di alcune cellule o per studiare piccoli oggetti al confine tra fisica quantistica e classica.

(Foto: pinzette ottiche in uno dei laboratori ICFO)

All'ICFO si trovano alcuni degli angoli più freddi del mondo, ma nessuno può entrarci. Lì la temperatura è più bassa che nello spazio profondo: solo piccole frazioni di grado (centinaia di nanokelvin) sopra lo zero assoluto.

Solo pochi laboratori al mondo sono in grado di riprodurre queste condizioni in piccole camere da vuoto, dove possono intrappolare piccole quantità di atomi (da pochi milioni a uno solo, a seconda dell'esperimento): per poter studiare le interessanti proprietà quantistiche che appaiono a temperature così basse, è fondamentale che gli atomi siano i più freddi (e quindi fermi) possibile.

(Foto: uno dei laboratori dell’ICFO dove raffreddano atomi vicini allo zero assoluto.)

A differenza dei talk show radiofonici o televisivi, nella scienza non tutte le opinioni hanno lo stesso valore. Solo se puoi supportare la tua tesi con prove sperimentali e ragionamenti logici, la tua scoperta sarà accettata dalla comunità scientifica. Pertanto, le riviste che pubblicano risultati scientifici utilizzano il principio della peer review: un nuovo risultato può essere pubblicato solo se è accettato da un gruppo di esperti in quel campo che esaminano attentamente i metodi e le conclusioni di quella ricerca.

Quando la diffusione rapida dei risultati scientifici è vitale, come nel caso di nuove scoperte sul virus SARS-CoV-2 durante la pandemia, ha senso adottare questo sistema per certificare la validità dei risultati o è meglio accelerarne la diffusione delle nuove informazioni?

La scienza è un'attività internazionale: la stragrande maggioranza delle scoperte scientifiche sono fatte da team composti da persone di diversa provenienza  e sono il risultato di collaborazioni tra istituti ed aziende di diversi paesi.

Le persone del mondo della scienza si trasferiscono spesso da un paese all’altro per espandere la loro esperienza: per questa ragione, è molto comune trovare persone di paesi differentiin un centro di ricerca. Il mix culturale crea un ambiente aperto e tollerante che aiuta la creazione di idee nuove e originali che consentono il progresso della ricerca.

Ha quindi senso associare un'importante scoperta scientifica a un’unica nazione, come spesso si legge nelle notizie?

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.