Lavoro per un'azienda che progetta e costruisce laser: ne facciamo di piccoli, come i puntatori che puoi acquistare nel negozio di quartiere, o laser industriali che possono tagliare con precisione tutti i tipi di materiale o anche saldare metalli. Mi piace molto il mio lavoro perché i nostri prodotti possono soddisfare le richieste molto diverse dei nostri clienti: ce ne sono alcuni che hanno bisogno di estrema precisione per poter realizzare i microcircuiti che si trovano all'interno dei nostri smartphone e tablet, e altri che richiedono un'elevata potenza per saldare i pezzi di un'auto o fare incisioni in modo preciso e riproducibile nei pistoni di motori aeronautici per aumentarne l'efficienza.

Non potremmo concepire la medicina moderna senza i fotoni come strumento per diagnosticare e curare i pazienti. Nell'ospedale dove lavoro come medico, grazie alle fibre ottiche degli endoscopi, possiamo accedere a luoghi nascosti all'interno del corpo dei nostri pazienti senza la necessità di procedure invasive. Vari sensori e tecniche diagnostiche per immagini ci consentono di vedere e ottenere informazioni dall'interno dell’organismo per poter elaborare diagnosi in modo più accurato. Negli ultimi anni, i laser sono diventati uno strumento essenziale in molte sale operatorie per la chirurgia di estrema precisione. E non abbiamo nemmeno iniziato a parlare delle terapie che la nanofotonica consente!

Qualche giorno fa, ho visto mia figlia di due anni che cercava (senza successo) di far scorrere la pagina di un giornale con il dito. Per una persona come lei, nata in un mondo dove ci sono schermi tattili ovunque, anche sul frigo, è naturale pensare di poter interagire con qualsiasi superficie o parola scritta. Ciò non sarebbe possibile se negli ultimi anni gli schermi tattili non fossero migliorati così tanto, guadagnando in definizione e funzionalità. Chi avrebbe potuto immaginare di poter interagire in modo così intuitivo con una macchina qualche decennio fa?

Ci sono cose che i nostri occhi non possono vedere. Ad esempio, le radiazioni infrarosse e ultraviolette (che i nostri occhi e le telecamere convenzionali non possono catturare) trasportano informazioni che possono aiutarci a controllare la qualità del cibo, monitorare la salute del nostro corpo o vedere in condizioni avverse (oscurità, nebbia).

Con i sensori a base di grafene sviluppati presso l’ICFO in collaborazione con Qurv (una compagnia spin-off dell’ICFO nata nel 2020), sarebbe possibile fare tutte queste cose e anche di più grazie a piccoli rivelatori a basso costo facilmente integrabili in sistemi elettronici di consumo o tecnologie wearable.

(Foto: prototipo di dispositivo wearable a base di grafene per rilevare segni vitali)

Se dividessimo il diametro di un capello in mille parti, arriveremmo alla scala delle nanoparticelle prodotte all’ICFO. Nonostante siano così piccole, queste particelle sono utili per diverse tecnologie innovative.

All'ICFO, molte persone stanno esplorando il nanomondo, cercando di migliorare la nostra conoscenza dei nuovi fenomeni che emergono a questa piccola scala. Mirano inoltre a sviluppare nuove tecnologie, come nuovi materiali per telefoni cellulari e dispositivi wearable, diagnosi e trattamento di malattie, sensori di luce e celle solari.

(Foto: struttura in carbonio vista con un microscopio elettronico. All'interno della "grotta", si possono intravedere alcuni nanotubi.)

Per espandere i limiti della conoscenza nel campo della nanotecnologia come avviene all'ICFO, sono necessari strumenti eccezionali, che consentano agli scienziati, ad esempio, di far evaporare i metalli o fare incisioni minuscole con fasci di elettroni.

Con questi strumenti, le persone che fanno ricerca all'ICFO fabbricano campioni e dispositivi che, grazie alla loro struttura nanometrica, consentono loro di osservare nuovi fenomeni o di ottenere prodotti innovativi. Per fare questo, hanno bisogno di uno spazio estremamente pulito, poiché un singolo granello di polvere potrebbe rovinare la loro ricerca. Ecco perché c'è una camera bianca (cleanroom) all'ICFO, dove diversi gruppi scientifici possono lavorare insieme per comprendere meglio il nanomondo.

(Foto: persona che osserva un campione all'interno della camera bianca dell'ICFO)

I piccoli cambiamenti che la luce subisce quando attraversa  materiali diversi possono aiutarci a misurare con alta precisione molte caratteristiche del mondo che ci circonda, come la distanza e la temperatura.

All’ICFO lavoriamo per ottenere sensori molto resistenti per misurare temperatura e campi elettrici in condizioni estreme, come per esempio un incendio.

Indaghiamo anche come costruire sensori ultrasensibili grazie alle proprietà della fisica quantistica, come una bilancia in grado di rilevare la presenza di un solo atomo con nanotubi di carbonio o atomi freddi in grado di misurare i minuscoli campi magnetici generati dal nostro cervello.

(Foto: prototipo di un sensore di campo magnetico quantistico ultrasensibile)

I confini tra scienze naturali e discipline umanistiche non sono mai stati ben definiti. Ad esempio, pensa a Leonardo da Vinci: era un artista o un ingegnere?

Oggi molti artisti parlano di scienza o tecnologia nelle loro opere. D'altra parte, gli scienziati offrono nuovi strumenti e possibilità ai creativi (la placca Arduino è stata inventata per aiutare i designer a integrare l'elettronica nei loro progetti).

La distinzione tra scienze e discipline umanistiche ha ancora senso?

La scienza è un'attività internazionale: la stragrande maggioranza delle scoperte scientifiche sono fatte da team composti da persone di diversa provenienza  e sono il risultato di collaborazioni tra istituti ed aziende di diversi paesi.

Le persone del mondo della scienza si trasferiscono spesso da un paese all’altro per espandere la loro esperienza: per questa ragione, è molto comune trovare persone di paesi differentiin un centro di ricerca. Il mix culturale crea un ambiente aperto e tollerante che aiuta la creazione di idee nuove e originali che consentono il progresso della ricerca.

Ha quindi senso associare un'importante scoperta scientifica a un’unica nazione, come spesso si legge nelle notizie?

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.