Non so come farei senza Internet: tutta la musica che ascolto, le storie che leggo, le foto che condivido con gli amici, i video che guardo, ... tutto è nel cloud!

Sapevi che il cloud non è così etereo come suggerisce il nome? Per distribuire le informazioni in modo ultraveloce in tutto il mondo, abbiamo bisogno di una rete di fibre ottiche che colleghi fisicamente tutte le città ed i continenti, passando anche per il fondo dell'oceano. In questo modo, l'enorme quantità di dati che viene inviata ogni secondo può raggiungere i nostri dispositivi in pochissimo tempo, siano i dati necessari per gestire un ospedale o un video di gattini, e il tutto trasportato dai fotoni!

Sono socio di una piccola azienda a conduzione familiare di mobili. Qualche anno fa ho fatto installare dei pannelli solari sul tetto del capannone che utilizziamo come fabbrica e magazzino. È stato un grande investimento, ma ora risparmio un sacco di soldi quando si tratta di pagare le bollette dell'elettricità della mia azienda. Inoltre, una scelta come questa è vantaggiosa anche per il pianeta!

Quest'anno ho iniziato il master in Fotonica a Barcellona. In una delle materie, ho scoperto che la fotonica ha molto a che fare con l'altra mia passione: i droni. Se riempiamo questi piccoli aerei con sensori fotonici, possiamo ottenere preziose informazioni su luoghi che sarebbero difficili da raggiungere. Ciò rende i droni non solo giocattoli divertenti, ma strumenti importanti per lo studio dell'ambiente, la ricerca di giacimenti di petrolio, gas o minerali, il monitoraggio di aree di disastri naturali o coltivazioni.

Per un esame del sangue, di solito dobbiamo andare in un ambulatorio dove riempiono diverse provette con il nostro sangue e dobbiamo aspettare alcuni giorni per i risultati. Grazie all'efficace interazione tra fotoni e nanoparticelle d'oro, possiamo ridurre un laboratorio di analisi del sangue a un chip di pochi centimetri che ci permette di ottenere i risultati in soli 10 minuti da una singola goccia di sangue.

Questa tecnologia sviluppata da Droplite (una società spin-off dell’ICFO nata nel 2018) si sta attualmente validando per rilevare ormoni legati al ciclo riproduttivo, allergie, anticorpi per alcune malattie veterinarie o umane (come la malaria e la COVID-19), ma ha molte altre potenziali applicazioni.

(Foto: prototipo di Droplite)

Mentre la qualità delle fotocamere migliora ogni giorno, c'è sempre un dettaglio in alcune foto che non possiamo distinguere perché non c'è abbastanza risoluzione. Questo problema è particolarmente importante per i biologi che vogliono studiare le strutture cellulari, poiché esiste un limite fisico alla risoluzione delle immagini che si possono ottenere.

All'ICFO abbiamo un laboratorio specializzato in immagini ad alta risoluzione e altre tecniche avanzate di microscopia che ci permettono di comprendere meglio il mondo microscopico e svelare i segreti della vita.

(Foto: microtubuli visualizzati con una tecnica di microscopia convenzionale - in alto - e una tecnica di super risoluzione - in basso.)

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)

Per catturare immagini di alcune cose molto veloci (come un proiettile che passa attraverso una mela) è essenziale illuminarle con un impulso di luce veloce quanto la scena che vogliamo catturare. Pertanto, per osservare il comportamento degli elettroni in alcune reazioni chimiche, è necessario inviare impulsi luminosi estremamente veloci.

Così veloce che un secondo dovrebbe essere diviso per il numero di secondi che sono trascorsi dall'inizio dell'universo per ottenere la sua durata (pochi attosecondi).

In uno dei laboratori dell’ICFO, stanno lavorando alla generazione di questi impulsi per studiare fenomeni che possono aiutare a migliorare la sintesi di sostanze chimiche o le prestazioni di combustibili o computer.

(Foto: uno dei laser dell’ICFO in grado di generare impulsi ultraveloci)

A differenza dei talk show radiofonici o televisivi, nella scienza non tutte le opinioni hanno lo stesso valore. Solo se puoi supportare la tua tesi con prove sperimentali e ragionamenti logici, la tua scoperta sarà accettata dalla comunità scientifica. Pertanto, le riviste che pubblicano risultati scientifici utilizzano il principio della peer review: un nuovo risultato può essere pubblicato solo se è accettato da un gruppo di esperti in quel campo che esaminano attentamente i metodi e le conclusioni di quella ricerca.

Quando la diffusione rapida dei risultati scientifici è vitale, come nel caso di nuove scoperte sul virus SARS-CoV-2 durante la pandemia, ha senso adottare questo sistema per certificare la validità dei risultati o è meglio accelerarne la diffusione delle nuove informazioni?

All'ICFO si lavora a stretto contatto tra persone di gruppi diversi e spesso con colleghi e colleghe di altri istituti in tutto il mondo e di altre discipline. Molti progressi scientifici sono il risultato del lavoro di squadra.

Tuttavia, si leggono spesso storie di personaggi quasi eroici che hanno cambiato il campo scientifico in cui hanno lavorato apparentemente da soli. Anche i premi scientifici più prestigiosi, i Nobel, vengono assegnati a un massimo di 3 persone, che spesso non hanno nemmeno lavorato insieme, anche se dietro a tante idee rivoluzionarie c'è un team di ricercatori. Dovremmo valorizzare di più il ruolo del lavoro di squadra nella scienza e riconoscere più esplicitamente che i risultati spesso derivano da uno sforzo collettivo?

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.