Lavoro nel reparto dedicato al controllo qualità di un'azienda alimentare. La fotonica è uno strumento ideale per il nostro lavoro, perché ci permette di fare le nostre analisi in modo non invasivo, senza danneggiare i prodotti. Utilizziamo sistemi fotonici per processi molto diversi, dal controllo della forma e del colore di frutta e verdura, alla misurazione della quantità di ossigeno all'interno delle confezioni per assicurarci che il cibo all'interno non vada a male prima del tempo. Alcuni dei nostri fornitori utilizzano anche la luce per monitorare le colture e ottimizzare i raccolti.

Nella piccola città in cui vivo, il Comune ha installato sensori fotonici: i dati raccolti ci aiuteranno a prendere decisioni informate in futuro. Ad esempio, hanno installato una rete di sensori per monitorare l'inquinamento dell'aria e dell'acqua con sistemi di dati aperti (open data), in modo che i cittadini possano essere informati sulla salute ambientale. Inoltre, stanno lavorando per connettere l'intera popolazione alla rete internet, installando cavi di fibra ottica in tutti i quartieri della città. Ci sono ancora tante cose da fare, ma a poco a poco stiamo trasformando la nostra città in una smart city!

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?

Il grafene è un materiale composto da un unico strato di atomi con proprietà incredibili: trasparente, resistente, flessibile ed ottimo conduttore di elettricità e calore.

Nel 2018 si è scoperto che due strati di grafene sovrapposti con una piccola rotazione tra loro possono trasformare questo materiale già interessante di per sé in un superconduttore.

Questa è stata una notizia molto importante per la comunità scientifica ed è stata persino pubblicata sul New York Times! Ci permette di comprendere meglio i fenomeni che avvengono nei superconduttori e potenzialmente di progettare materiali che conducono elettricità senza perdite a temperatura ambiente, riducendo gli sprechi che avvengono con i materiali attuali.

L’ICFO è uno dei pochi laboratori al mondo dove è possibile trasformare il grafene in un superconduttore.

(Foto: parte del gruppo dell’ICFO che lavora a questo progetto con il dispositivo che permette di osservare le proprietà del grafene)

Le nuove tecnologie quantistiche emergenti promettono di rivoluzionare il mondo dell'informazione e delle comunicazioni: per sfruttare al meglio questo potenziale, l'Unione Europea sta progettando di costruire un'infrastruttura per le comunicazioni quantistiche, che collegherebbe dispositivi quantistici, diventando un Internet quantistico. Questa infrastruttura sfrutterà l'attuale rete in fibra ottica per i collegamenti a breve e media distanza e si combinerà con i satelliti per coprire le distanze più lunghe. Pertanto, grazie alla fisica quantistica, saranno protetti i dati più sensibili come quelli personali, finanziari, governativi, relativi alla rete elettrica, il controllo aereo o il sistema sanitario.

(Foto: nuvole di atomi freddi all'interno di uno dei laboratori ICFO)

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.)

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)

Non è facile prevedere quando una particolare tecnologia sarà a disposizione della società: ad esempio la fusione nucleare è da anni vicina a risolvere il problema della produzione di energia, ma ci sono sempre problemi tecnici imprevisti che ne ritardano l'implementazione. D'altra parte, alcune tecnologie ormai onnipresenti, come i laser, devono la loro origine alla curiosità verso alcune questioni fondamentali, come l'interazione tra fotoni e materia, senza una specifica applicazione in mente.

Come possiamo scegliere i campi di ricerca che ci porteranno i maggiori benefici?

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?

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.