Non potremmo concepire la medicina moderna senza i fotoni come strumento per diagnosticare e curare i pazienti. Nell'ospedale dove lavoro come medico, grazie alle fibre ottiche degli endoscopi, possiamo accedere a luoghi nascosti all'interno del corpo dei nostri pazienti senza la necessità di procedure invasive. Vari sensori e tecniche diagnostiche per immagini ci consentono di vedere e ottenere informazioni dall'interno dell’organismo per poter elaborare diagnosi in modo più accurato. Negli ultimi anni, i laser sono diventati uno strumento essenziale in molte sale operatorie per la chirurgia di estrema precisione. E non abbiamo nemmeno iniziato a parlare delle terapie che la nanofotonica consente!

Lavoro nel reparto dedicato al controllo qualità di un'azienda alimentare. La fotonica è uno strumento ideale per il nostro lavoro, perché ci permette di fare le nostre analisi in modo non invasivo, senza danneggiare i prodotti. Utilizziamo sistemi fotonici per processi molto diversi, dal controllo della forma e del colore di frutta e verdura, alla misurazione della quantità di ossigeno all'interno delle confezioni per assicurarci che il cibo all'interno non vada a male prima del tempo. Alcuni dei nostri fornitori utilizzano anche la luce per monitorare le colture e ottimizzare i raccolti.

Qualche settimana fa ho ottenuto il lavoro dei miei sogni: lavoro in un maker space, dove posso armeggiare con tutte le macchine che hanno. Adoro le strutture flessibili che si possono ottenere tagliando il legno: senza la precisione dei laser, non sarebbero così facili da fare! Sono affascinata anche dalla nuova stampante 3D: grazie al suo laser, riusciamo a riprodurre velocemente le parti in plastica che i produttori dall'altra parte del mondo hanno progettato. È quasi come il teletrasporto dei film di fantascienza!

Condividiamo quotidianamente molte informazioni private (dati personali, finanziari o sanitari) che potrebbero essere intercettate: i protocolli crittografici che attualmente li proteggono non funzionerebbero in futuro con computer più potenti.

Una soluzione potrebbe arrivare dalla fisica quantistica: grazie ad essa, è infatti possibile sviluppare protocolli crittografici in grado di resistere agli attacchi di qualsiasi computer (presente o futuro). Sono ancora molte le sfide tecnologiche per l’integrazione dei sistemi crittografici quantistici nella rete di telecomunicazioni: risolverle è l’obiettivo di CiViQ, un progetto della Quantum Flagship europea che l’ICFO coordina e a cui partecipano altri centri di ricerca, università e piccole e grandi aziende, tra cui Quside, compagnia spin-off dell’ICFO fondata nel 2017.

(Foto: uno dei laboratori dell’ICFO in cui vengono sviluppate le tecnologie per la crittografia quantistica)

Ci sono cose che i nostri occhi non possono vedere. Ad esempio, le radiazioni infrarosse e ultraviolette (che i nostri occhi e le telecamere convenzionali non possono catturare) trasportano informazioni che possono aiutarci a controllare la qualità del cibo, monitorare la salute del nostro corpo o vedere in condizioni avverse (oscurità, nebbia).

Con i sensori a base di grafene sviluppati presso l’ICFO in collaborazione con Qurv (una compagnia spin-off dell’ICFO nata nel 2020), sarebbe possibile fare tutte queste cose e anche di più grazie a piccoli rivelatori a basso costo facilmente integrabili in sistemi elettronici di consumo o tecnologie wearable.

(Foto: prototipo di dispositivo wearable a base di grafene per rilevare segni vitali)

L’ICFO pone il massimo impegno nel trasformare la conoscenza generata in un impatto positivo sulla società sotto forma di prodotti e tecnologie in collaborazione con l'industria o attraverso la creazione di spin-off.

ICFO ha ottenuto più di 100* famiglie di brevetti nei settori della salute, dell'informazione e dell'energia. Questi includono innovazioni in microscopia e manipolazione ottica, dispositivi nanotecnologici, celle solari, sensori di grafene, sistemi laser, display avanzati, stampa 3D, dispositivi indossabili, tecnologie quantistiche e sensori compatti per l'uso in ambienti ostili.

L’ICFO è circondato da un ecosistema di aziende con cui collabora a diversi progetti industriali, molti dei quali coinvolgono le sue 9* spin-off e altre ancora in fase di incubazione.

(*) dati aggiornati a ottobre 2020

Il grafene è il primo materiale 2D ad essere stato fabbricato al mondo. Nonostante abbia uno spessore di un solo atomo, il grafene è stabile e sorprendentemente forte. Le sue proprietà fisiche ne fanno un ottimo conduttore di calore ed elettricità, oltre ad essere flessibile, estensibile e trasparente. Tutte queste caratteristiche fanno del grafene un materiale molto interessante per lo sviluppo di nuove tecnologie.

Le istituzioni sono consapevoli del potenziale di questo materiale e hanno creato la Graphene Flagship (a livello europeo) e GraphCAT (a livello locale) per accelerare la ricerca su questo materiale e portare i suoi benefici alla società. L’ICFO impiega alcuni dei maggiori esperti mondiali nel campo del grafene, partecipando a molti dei progetti di queste due reti.

(Foto: fotocamera a banda larga basata su grafene progettata da un gruppo dell’ICFO)

Avere una conoscenza di base di diversi campi scientifici e capire come viene generato il sapere scientifico è importante per tutti i cittadini. La pandemia di COVID-19 ne è un esempio: è più facile accettare e applicare correttamente le raccomandazioni di salute pubblica (e contribuire a frenare la diffusione del virus) se comprendiamo le ragioni scientifiche alla loro base e come i responsabili politici siano arrivati a queste conclusioni.

Anche se tutti studiano scienze durante l'istruzione obbligatoria, chiaramente non è sufficiente affinché la società dia il giusto valore alla scienza e ai suoi risultati: come possiamo cambiarlo?

A priori, il sapere non è negativo: è l'uso che ne fanno le persone che talvolta crea conseguenze negative. Sappiamo che i progressi scientifici negli ultimi anni hanno portato immensi benefici, ma anche nuovi modi di attaccare la sicurezza e la libertà delle persone.

È proprio necessario fare ricerca su qualsiasi argomento, pur sapendo che in alcuni casi un uso improprio può mettere in pericolo la società?

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.