No podríamos entender la medicina moderna sin los fotones como herramienta para diagnosticar y tratar pacientes. En el hospital donde trabajo como médica, gracias a las fibras ópticas de los endoscopios, podemos acceder a sitios escondidos dentro de los cuerpos de nuestros pacientes sin necesidad de procedimientos invasivos. Varios sensores y técnicas de imagen nos permiten ver y obtener información dentro de los cuerpos para poder diagnosticar de forma más precisa. En los últimos años, los láseres se han convertido en herramientas imprescindibles en muchos quirófanos para cirugía de extrema precisión. ¡Todo ello sin hablar de las terapias que permite la nanofotónica!

Soy un socio de una pequeña empresa familiar que fabrica muebles. Hace unos años hice instalar paneles solares en el tejado de la nave que usamos como fábrica y almacén. Fue una inversión importante, pero ahora ahorro mucho dinero a la hora de pagar las facturas de electricidad de la empresa. Además, con una elección como ésta, no gana sólo la empresa: ¡gana también el planeta!

Cuando estudiaba en la academia de bellas artes, ¡nunca habría pensado en apuntar una obra de Leonardo da Vinci con un láser como estoy haciendo ahora! No os preocupéis, no la quiero dañar: el láser me permite limpiarla y hacer que recupere su esplendor original.
Los láseres y las técnicas fotónicas de análisis son herramientas muy útiles para los restauradores de obras de arte como yo: nos permiten analizar diferentes aspectos de las obras de arte (como por ejemplo los pigmentos, o la manera de trabajar del artista) sin poner en peligro la integridad de las obras. Mi trabajo mezcla arte y ciencia: ¡estoy seguro de que le encantaría al mismísimo Leonardo!

Si dividiéramos en mil partes el diámetro de un cabello, llegaríamos a la escala de algunas de las nanopartículas que se fabrican en ICFO. A pesar de ser tan pequeñas, estas partículas son útiles para diferentes tecnologías innovadoras.

En ICFO, muchas personas están explorando el nanomundo, tratando de mejorar nuestro conocimiento de los nuevos fenómenos que emergen a esta escala diminuta. También tienen como objetivo desarrollar nuevas tecnologías, como nuevos materiales para teléfonos móviles y dispositivos wearables, diagnóstico y tratamiento de enfermedades, sensores de fotones y células solares.

 (Foto: Estructura de carbono vista con un microscopio electrónico. Dentro de la "cueva" se pueden ver algunos nanotubos.)

Algunos organismos pueden transformar la luz del sol en energía que necesitan para vivir con la fotosíntesis. Este proceso, resultado de millones de años de evolución, es increíblemente eficiente: pueden llegar a transformar en energía el 95% de la luz que les llega. En cambio, los mejores paneles solares que se comercializan hoy en día llegan a traducir sólo el 20% de energía en electricidad.

En ICFO utilizamos pulsos láser ultrarrápidos para "fotografiar" las moléculas responsables de la captura de la energía luminosa que se encuentran dentro de los organismos fotosintéticos para entender mejor este proceso y poder mejorar la eficiencia de los paneles solares.

 (Foto: montaje experimental para estudiar algunas de las moléculas relevantes para la fotosíntesis)

Un haz de fotones bien enfocado puede llegar a atrapar objetos y desplazarlos de una manera delicada y precisa: esto no es ciencia ficción, sino una técnica fotónica extremadamente útil y versátil que hizo merecer el premio Nobel a su inventor.

Podéis encontrar pinzas ópticas en varios laboratorios de ICFO en diferentes áreas de aplicación: por ejemplo, se usan para atrapar átomos y entender mejor sus propiedades, para medir la movilidad y la elasticidad de algunas células o para estudiar pequeños objetos en la frontera entre la física cuántica y la clásica.

  (Foto: Pinzas ópticas en uno de los laboratorios de ICFO)

Estamos acostumbrados a que las plataformas de películas o música nos sugieran propuestas interesantes sobre qué ver o escuchar. Esto es posible porque los algoritmos pueden aprender, si les damos una serie de ejemplos iniciales: es una rama de la inteligencia artificial que se llama machine learning.

A parte de mejorar los servicios tecnológicos, el machine learning es muy útil también para las personas que buscan soluciones a problemas científicos complejos. En ICFO utilizamos inteligencia artificial para encontrar nuevas estrategias para resolver problemas complejos de física cuántica, prever el movimiento de partículas individuales (muy importante para la biología) o aumentar la rapidez de cálculo (optimización) para algunos algoritmos complejos que aplican a problemas significativos para el día a día.

A diferencia de las tertulias de la radio o de la televisión, en ciencia no todas las opiniones tienen el mismo valor. Sólo si puedes sustentar tu tesis con pruebas experimentales y razonamientos lógicos, tu descubrimiento será aceptado por la comunidad científica.

Por eso, las revistas que publican los resultados científicos utilizan el principio de la revisión por pares: un resultado nuevo puede ser publicado sólo si está aceptado por un grupo de expertos en ese campo que examinan atentamente los métodos y las conclusiones de la investigación.

Cuando es esencial difundir los resultados científicos urgentemente, como los nuevos descubrimientos sobre el virus SARS-CoV-2, ¿tiene sentido adoptar este sistema para certificar la validez de los resultados o es mejor agilizar el difusión de la información?

Muchas de las tecnologías que utilizamos hoy en día derivan de campos de investigación muy diferentes. Por ejemplo, Internet nació en un centro internacional de investigación en física de partículas como el CERN, y los sistemas de posicionamiento por satélite (GPS, Galileo) deben su precisión a la teoría de la relatividad general.

A veces, campos de investigación que en principio no tienen aplicaciones obvias generan tecnologías útiles como efectos colaterales. ¿Deberíamos invertir en investigación fundamental por los posibles beneficios que nos supondrían eventuales aplicaciones colaterales? ¿O el avance del conocimiento es razón suficiente para destinarle recursos?

La pandemia que surgió en 2020 nos enseñó que la salud pública es un sector muy importante que afecta a muchos más aspectos de la sociedad. Un minúsculo virus puede afectar la vida de millones de personas en todos sus aspectos, no sólo la salud, pero también la economía, estructura industrial, mercado laboral ...

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar y cuidar la salud de las personas.

Vivimos en la era de la información. Cada día más empresas e instituciones recogen y analizan grandes cantidades de datos para mejorar procesos industriales y servicios para la población. Además, las tecnologías digitales son fundamentales para comunicarnos entre nosotros, sea para trabajar o divertirnos. Si fallan los sistemas de información, fallan también las estructuras estratégicas como son las redes energéticas, control del tráfico, hospitales, gobiernos, ... Así, velar por la seguridad de los datos y para que las podamos transmitir masiva y rápidamente es de fundamental importancia para una sociedad digitalizada como la nuestra.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar la recogida, análisis, transmisión y seguridad de datos.

Estamos en el medio de una emergencia climática: para poderla resolver se necesitan nuevas políticas ambientales y el compromiso de la sociedad entera. La ciencia y la tecnología pueden contribuir a acelerar el cambio de paradigma que se necesita para salvar el planeta con descubrimientos y tecnologías innovadoras. Si no hacemos nada ahora, la Tierra será inhabitable e insostenible, pero todavía estamos a tiempo.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan ayudarnos a cuidar de nuestro planeta.

La fotónica está en todas partes y tiene un impacto positivo en muchos aspectos diferentes de nuestra vida. A veces, una misma tecnología (como por ejemplo el láser) puede mejorar la salud, la información y el cuidado del medio ambiente a la vez. Hay muchos problemas globales y es complicado establecer una prioridad, sobre todo porque están interconectados.

Por eso es importante no concentrar nuestros esfuerzos en un único campo de aplicación: es mejor diversificar nuestros esfuerzos para tener más posibilidades de éxito.