No podríem entendre la medicina moderna sense els fotons com a eina per diagnosticar i tractar pacients. A l’hospital on treballo com metgessa, gràcies a les fibres òptiques dels endoscopis, podem accedir a llocs amagats dins dels cossos dels nostres pacients sense necessitat de procediments invasius. A més, varis sensors i tècniques de imatge  ens possibiliten veure i obtenir informació de dins dels cossos per poder diagnosticar de forma més precisa. En els darrers anys, els làsers s’han convertit en eines imprescindibles en molts quiròfans per  cirurgia d’extrema precisió. Tot això sense parlar de les teràpies que permet la nanofotònica!

Vaig portar ulleres des de molt petit i sempre volia ser com els meus amics que podien fer esport i anar a la piscina sense tenir problemes de vista. Fa dos anys vaig poder operar-me als ulls per reduir la meva miopia i per fi puc veure el món directament i no a través del vidre de les ulleres! I tot gràcies als fotons d’un làser ultraprecís que va permetre al cirurgià fer incisions als meus ulls amb mínim risc.

Treballo al departament de control de qualitat d’una empresa alimentària i la fotònica és una eina ideal pel nostre treball perquè ens permet fer les nostres anàlisis de manera no invasiva, sense danyar els productes.  Fem servir sistemes fotònics per processos molt diferents, des de controlar la forma i el color de la fruita i la verdura, fins a mesurar la quantitat d’oxigen a dins dels paquets per assegurar-nos que els aliments que hi ha a dins no es facin malbé massa ràpid. Alguns  dels nostres proveïdors fan servir els fotons també per controlar els cultius i optimitzar les collites.

L’ICFO és un centre de recerca que va néixer al 2002 per fer  avançar els límits del coneixement en fotònica, la ciència i la tecnologia de la llum. Allí, més de 400 persones d’arreu del món treballen per entendre millor el món que ens envolta o per crear noves tecnologies que podrien resoldre problemes globals en els camps de la salut, de la informació i de la ciberseguretat, de l’energia i de la protecció del medi ambient.

La ciència puntera que s’hi desenvolupa atreu talent i finançaments, afavoreix les col·laboracions amb empreses i centres de recerca d’arreu del món i dona resultats visibles que es tradueixen en nombroses patents i spin-offs.

Tot i que la qualitat de les càmeres millora cada dia, sempre hi ha un detall en alguna foto que no podem dilucidar perquè no hi ha suficient resolució. Aquest problema és especialment important pels biòlegs que volen estudiar les estructures cel·lulars, ja que hi ha un límit físic a la resolució de les imatges que es poden obtenir.

A l’ICFO hi ha un laboratori especialitzat en fer fotos de super-resolució i altres tècniques avançades de microscòpia que ens permeten entendre millor el món microscòpic i revelar els secrets de la vida.

Foto: Microtúbuls visualitzats amb una tècnica convencional de microscòpia – a dalt – i una de super-resolució – a baix.

Per captar imatges d’algunes coses molt ràpides (com per exemple una bala travessant una poma) és necessari il·luminar-les amb un pols de llum tan ràpid com la escena que volem capturar. Així, per poder observar el comportament dels electrons en algunes reacciones químiques, és necessari enviar polsos de llum extremadament ràpids.

Tan ràpids que s’hauria de dividir un segon pels nombre de segons que han passat des de l’inici de l’univers per obtenir la seva durada (alguns attosegons).

En un dels laboratoris de l’ICFO, treballen en la generació d’aquests polsos per estudiar fenòmens que puguin ajudar a millorar la síntesis de productes químics o el rendiment de carburants o d’ordinadors.

Foto: Un dels làsers de l’ICFO que permet generar polsos ultraràpids.

Estem acostumats a que les plataformes de pel·lícules o  música ens suggereixin propostes interessants sobre què veure o escoltar. Això és possible perquè els  algoritmes poden aprendre, si li donem una sèrie d’exemples inicials: és una branca de la intel·ligència artificial que es diu machine learning.

A part de millorar els serveis tecnològics, el machine learning és molt útil també per les persones que busquen solucions a problemes científics complexes. A l’ICFO fem servir intel·ligència artificial per trobar noves estratègies per resoldre problemes complexes de física quàntica, preveure el moviment de partícules individuals (molt important per a la biologia) o augmentar la rapidesa de càlcul (optimització) per alguns algoritmes complexes que s’apliquen a problemes significatius pel dia a dia.

Durant els anys de la guerra freda, la majoria dels descobriments fets al bloc soviètic es publicaven en rus i per això no eren de fàcil accés a nivell mundial. És evident que una comunicació clara i eficaç és a la base del progrés científic.

Avui en dia, es fa servir l’anglès com a llengua vehicular de forma massiva. Els científics que no dominin bé l’anglès poden ser perjudicats, perquè tenen més dificultats a l’hora d’expressar i difondre les seves idees i resultats dels seus col·legues de parla anglesa. Com podem assegurar igualtat d’oportunitats independentment de la llengua materna dels científics, tot i mantenint una llengua vehicular comú que permeti la comunicació ràpida i eficaç dins de la comunitat científica?

Els científics i les científiques de l’ICFO col·laboren molt entre ells i sovint amb col·legues d’altres instituts d’arreu al món i d’altres disciplines. Molts avenços científics són el resultat de treball en equip.

Tot i així, es llegeixen sovint històries de personatges quasi heroics que van canviar aparentment tot sols el camp de la ciència on treballaven. També els premis més prestigiosos de la ciència, els premis Nobel, s’atorguen a un màxim de 3 persones que sovint no han ni treballat junts, tot i que darrere de moltes idees revolucionàries hi ha un equip de persones. Hauríem de valorar més el paper del treball en equip a la ciència i reconèixer més explícitament que sovint els resultats venen d’un esforç col·lectiu?

La pandèmia que va sorgir en 2020 ens va ensenyar que la salut pública és un sector molt important que afecta a molts més aspectes de la societat. Un minúscul virus pot afectar la vida de milions de persones en tots els seus aspectes, no només la salut, però també  l’economia, estructura industrial, mercat laboral... 

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin millorar i cuidar la salut de les persones.

Vivim a l’era de la informació. Cada dia més empreses i institucions recullen i analitzen grans quantitats de dades per millorar processos industrials i serveis per a la població. A més, les tecnologies digitals són cabdals per comunicar-nos entre nosaltres, sigui per treballar o divertir-nos. Si fallen els sistemes de informació, també fallen estructures estratègiques com són les xarxes energètiques, control del trànsit, hospitals, governs,... Així, vetllar per la seguretat de les dades i perquè les puguem transmetre massiva i ràpidament és de fonamental importància per una societat digitalitzada com la nostra.

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin millorar la recollida, anàlisis, transmissió  i seguretat de dades.

Estem al mig d’una emergència climàtica: per poder-la resoldre calen noves polítiques ambientals i el compromís de la societat sencera. La ciència i la tecnologia poden contribuir a accelerar el canvi de paradigma que es necessita per salvar el planeta amb descobriments i tecnologies innovadores. Si no fem res ara, la Terra serà inhabitable i insostenible, però encara hi som a temps.

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin ajudar-nos a cuidar del nostre planeta.

La fotònica és arreu i té un impacte positiu en molts aspectes diferents de la nostra vida. A vegades, una mateixa tecnologia (com per exemple el làser)  pot millorar la salut, la informació i la cura del medi ambient a la vegada. Hi ha molts problemes globals i és complicat establir una prioritat, sobre tot perquè estan interconnectats.

Per això és important no concentrar els nostres esforços en un únic camp d’aplicació: és millor diversificar els nostres esforços per a tenir més possibilitats d’èxit.