Ho dovuto portare gli occhiali fin da piccolo. Da bambino invidiavo i miei amici che potevano fare sport e andare in piscina senza avere problemi di vista. Due anni fa, ho potuto sottopormi a un intervento chirurgico agli occhi per ridurre la miopia e finalmente posso vedere il mondo direttamente e non attraverso i miei occhiali! E tutto grazie ai fotoni di un laser ultra preciso che ha permesso al chirurgo di incidere i miei occhi con il minimo rischio.

Mi sto allenando per correre la Maratona di Barcellona. Per migliorare il mio allenamento, ho acquistato un braccialetto per monitorare la mia frequenza cardiaca in ogni momento. L'altro giorno, girando il mio braccialetto, ho notato che c'era una luce verde sul lato che tocca il mio polso: non potendo essere una decorazione, ho cercato un po’ su internet e ho scoperto che il dispositivo wearable ottiene le informazioni sulle mie pulsazioni misurando i fotoni verdi che interagiscono con la mia pelle.

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!

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)

La luce solare è una fonte di energia gratuita ed inesauribile che dobbiamo imparare a utilizzare in modo efficiente, soprattutto nell'attuale contesto di emergenza climatica.

All'ICFO, diverse persone stanno studiando nuovi materiali per creare celle solari trasparenti e/o flessibili che ci permettano di ottenere energia in modi che attualmente non vengono utilizzati. Ad esempio, potrebbero essere integrate nelle auto elettriche per aumentare la loro autonomia o nelle finestre degli edifici per massimizzare la superficie di cattura della luce solare e quindi la produzione di energia. Potrebbero anche essere integrati in indumenti o dispositivi wearable, riducendo le dimensioni delle batterie e quindi dell'oggetto.

(Foto: il quadrato di colore diverso sulla O del logo ICFO è una cella solare trasparente)

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)

L'ICFO incoraggia la società a far parte della comunità scientifica attraverso rigorosi esperimenti scientifici che richiedono la partecipazione dei cittadini, rendendo la società consapevole dell'importanza della scienza in modo attraente e consentendo a tutti di contribuire in modo significativo alla ricerca scientifica.

Negli ultimi anni, l'ICFO ha coordinato vari esperimenti di citizen science, come il BIG Bell Test, coinvolgendo più di 100.000 cittadini in una serie di esperimenti di fisica quantistica all'avanguardia condotti in 12 importanti laboratori in tutto il mondo. Ha inoltre organizzato NightUp Castelldefels, un esperimento pilota per verificare se possiamo utilizzare i sensori dei telefoni cellulari per raccogliere dati utili per studi sull'inquinamento luminoso.

(Foto: cittadini che partecipano a NightUp Castelldefels)

La scienza e la tecnologia sono migliorate e stanno migliorando la qualità della nostra vita. Tuttavia, ci sono ancora molti problemi urgenti e importanti che richiedono soluzioni immediate che la ricerca scientifica non può offrirci direttamente e rapidamente. Forse dovremmo concentrare i nostri sforzi sulla riduzione della disuguaglianza sociale, della disoccupazione, della fame e della povertà. Oppure la scienza e la tecnologia possono aiutare anche in questi ambiti?

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?

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.