Jo sempre he pensat que la llum artificial només podia portar-nos beneficis, ja que ens permet viure i treballar independentment de les hores de llum natural que hi hagi. No obstant, ahir la meva veïna, que és una gran aficionada a la tecnologia i la ciència, em va explicar que la llum artificial pot alterar els cicles de vida dels éssers vius.

Queden moltes coses per comprendre sobre la contaminació lumínica: per això ella em va convidar a participar amb ella a un experiment de ciència ciutadana per ajudar als investigadors a estudiar les conseqüències de l’exposició a la llum artificial. Qui hauria dit que passejant i fent fotos amb el meu mòbil podria contribuir a la ciència!

M’agrada sentir-me segur portant cotxe, així que qualsevol innovació en seguretat m’alegra. Per exemple, estic content que al meu  nou cotxe hi hagi sensors de llum infraroja que m’ajuden a aparcar i que m’avisen quan algun cotxe s’apropa molt evitant-me ensurts i fins i tot alguns accidents!

En alguns anys, espero poder comprar un cotxe autònom per fi podré estar més calm i relaxat en mig del trànsit, perquè el cotxe farà tot el treball. Molta de la feina de detecció d’obstacles el faran uns polsos de fotons infrarojos, potser fins i tot detectats per càmeres de grafè!

Quan estudiava a l’acadèmia de belles arts, mai hauria pensat en apuntar una obra de Leonardo da Vinci amb un làser a com estic fent ara! No us preocupeu, no la vull fer malbé: el làser em permet netejar-la i fer que recuperi el seu esplendor original.

Els làsers i les tècniques fotòniques d’anàlisis són eines molt útils pels restauradors d’obres d’art com jo: ens permeten analitzar diferents aspectes de les obres d’art (com per exemple els pigments, o la manera de treballar de l’artista) sense posar en perill la integritat de les obres. El meu treball barreja art i ciència: estic segur que li encantaria al mateix Leonardo!

Per fer un anàlisis de sang, normalment hem d’anar a algun lloc on omplen varis tubets amb la nostra sang i cal esperar uns dies pels resultats. Gràcies a l’eficaç interacció entre fotons i nanopartícules d’or, es pot encabir un laboratori d’anàlisi de sang dins d’un xip de pocs centímetres que ens permet obtenir els resultats en només 10 minuts a partir d’una sola gota de sang.

Aquesta tecnologia desenvolupada per Droplite (una empresa spin-off de l’ICFO nascuda el 2018) està validada de moment per detectar hormones lligades al cicle reproductiu, al·lèrgies, anticossos d’algunes malalties veterinàries o humanes (com per exemple la malària i la COVID-19), però té moltes altres aplicacions potencials.

Foto: Prototip de Droplite

Alguns organismes poden transformar la llum del sol en l’energia que necessiten per viure amb la fotosíntesis. Aquest procés, resultat de milions d’anys d’evolució, és increïblement eficient: poden arribar a transformar en energia el 95% de la llum que els hi arriba. En canvi, els millors panells solars que es comercialitzen avui en dia arriben a traduir només el 20% d’energia en electricitat.

A l’ICFO fem servir polsos làser ultraràpids per “fotografiar” les molècules responsables de la captura de l’energia lluminosa que es troben dins dels organismes fotosintètics per tal d’entendre millor aquest procés i poder millorar l’eficiència dels panells solars.

Foto: Muntatge experimental per estudiar algunes de les molècules rellevants per la fotosíntesis.

A l’ICFO es troben alguns dels racons més freds del món, però ningú hi pot entrar. En aquests llocs la temperatura és més baixa que a l’espai profund: només unes petites fraccions de grau (centenars de nanokèlvins) per sobre del zero absolut.

Només uns pocs laboratoris del món poden reproduir aquestes condicions extremes en petites cambres de buit, on poden atrapar petites quantitats d’àtoms (des de pocs milions fins a un de sol, depenent de l’experiment): per poder estudiar les interessants propietats quàntiques que apareixen a aquestes temperatures tan baixes, és fonamental que els àtoms estiguin el més freds (i per tant el més quiets) possible.

(Foto: Uns dels laboratoris de l’ICFO on refreden àtoms fins a prop del zero absolut.)

Els petits canvis que la llum pateix al travessar materials diferents poden ajudar-nos a mesurar amb alta precisió moltes característiques del món que ens envolta, com per exemple la distància i la temperatura.

A l’ICFO treballem per obtenir sensors cada dia més resistents per mesurar la temperatura i els camps elèctrics en condicions extremes, com pot ser un incendi.

També investiguem com construir sensors ultra sensibles gràcies a les propietats de la física quàntica, com per exemple una balança que pot detectar la presència de tan sols un àtom amb nanotubs de carboni o àtoms freds que podrien mesurar els petits camps magnètics generats pel nostre cervell.

Foto: Prototip de sensor quàntic ultrasensible de camp magnètic.

La recerca fonamental, com per exemple en certs camps de la fotònica, necessita recursos econòmics, i sovint no té una aplicació directa a nivell comercial o industrial a curt termini. Per altra banda, si no s’inverteix en recerca fonamental, és difícil arribar al nivell de desenvolupament necessari per generar riquesa econòmica en àmbits tecnològics, ja que això requereix un coneixement profund dels seus fonaments.

Com podem solucionar aquest “cercle viciós”?

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.