Repensar la física: Silvia Vignolini sobre el éxito en la frontera entre disciplinas – Physics World

“Siempre preferí las ciencias o las matemáticas a otras materias en la escuela”, dice Silvia Vignolini, "pero no tenía idea de lo que realmente hacía un físico". Al crecer en un pequeño pueblo en las afueras de Florencia, Italia, el padre de Vignolini quería que ella estudiara una materia que la condujera a “un trabajo adecuado” y su camino hacia la física se produjo más bien por casualidad. “Tenía un gran profesor de química, que nos hacía leer libros de ciencias y los presentaba a la clase”.

Como resultado, su interés por el tema (y por la astrofísica en particular) se despertó después de que Vignolini diera una charla sobre la obra de Stephen Hawking. Una breve historia del tiempo. A pesar de no comprender gran parte de la ciencia que se analiza en el libro, se negó a darse por vencida y recurrió a una amiga que estaba estudiando física para que la ayudara a comprender conceptos desconocidos. Luego comenzó a devorar otros libros de ciencia, incluida la biografía de Galileo de Bertolt Brecht.

Pero resulta que la incursión de Vignolini en la física también se basó en otro comentario casual. “Llevaba un jersey grande de mi madre y pantalones negros (tenía un estilo grunge) y alguien dijo que sería una muy buena física”, recuerda riendo. “No creo que sea un genio en particular, pero nunca cuestioné mi decisión ni me pregunté si sería lo suficientemente bueno. Pensé que estudiar física era genial, así que eso fue lo que hice”.

Quería estudiar astrofísica, pero no era tan práctico como pensaba, así que terminé decantándome por la luz y la óptica.

Continuó sus estudios de física en la Universidad de Florencia, obteniendo el título de Licenciatura y Maestría en la materia. “Quería dedicarme a la astrofísica, pero no era tan práctico como pensaba, así que terminé decantándome por la luz y la óptica”, explica Vignolini. Pero al ser la primera persona de su familia en ir a la universidad, sus padres no estuvieron de acuerdo con su elección. De hecho, su padre esperaba que ella se dedicara a la economía y se hiciera cargo de las finanzas de la tienda familiar. "Pensó que la física sería una pérdida de tiempo, ya que nunca encontraría trabajo y, en aquel entonces, no podía explicar realmente lo que hacían los físicos".

En 2009, a Vignolini se le ofreció un doctorado en física óptica en la Laboratorio Europeo de Espectroscopia No Lineal (LENS) en la Universidad de Florencia. “Me dijeron que sería como mi tesis de maestría pero que sería de tres años y pagado”, recuerda. “Entonces dije: '¿por qué no?'”. Atraída por la oportunidad de investigar más y asistir a conferencias, Vignolini admite que fue bastante ingenua acerca de lo que implicaría un doctorado. "No era como los estudiantes de doctorado que encuentro ahora y que ven esto como una carrera".

Nuevos encuentros

Después de su doctorado, Vignolini se animó a viajar al extranjero y acabó haciendo un postdoctorado en la Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. Trabajando con el físico de la materia blanda Ullrich Steiner, comenzó a estudiar las propiedades ópticas de plantas y animales cuyos colores vivos no provienen de pigmentos o tintes sino de estructuras a nanoescala que dispersan la luz. Pero cambiar de campo no fue fácil. "Pensé que iría porque el laboratorio se ve realmente genial, pero no estaba seguro de si el proyecto iba a funcionar, así que insistí con mi supervisor en tener un segundo proyecto, más basado en la física, que involucrara el desarrollo de nuevos materiales ópticos".

Al final resultó que, mudarse al Reino Unido resultó ser un gran éxito, ayudado por el diferente enfoque de la ciencia en comparación con el que tenía en casa. “Me sentí valorada y enormemente motivada porque la gente estaba agradecida por lo que [yo hice]”, dice. "En Italia normalmente hay que estar agradecido a la gente para poder trabajar". También le da crédito a Cambridge por abrir su mente y cambiar su forma de hacer ciencia. "Ahora, sólo miro la pregunta y las herramientas y personas que necesito para resolver el problema".

En 2014, después de recibir una beca Philip and Patricia Brown Next Generation de la Universidad de Cambridge, Vignolini formó su propio grupo de investigación dentro del departamento de química de Cambridge. Su equipo se propuso construir estructuras fotónicas artificiales utilizando materiales naturales, con la esperanza de crear nuevos materiales biodegradables que pudieran reemplazar los colorantes tradicionales, potencialmente peligrosos, utilizados en, por ejemplo, cosméticos, textiles y etiquetas de seguridad. "Hasta ahora, hemos trabajado intensamente para producir pigmentos más sostenibles".

Como nueva líder de grupo, recibió ayuda al ganar una beca David Philip de la Consejo de Investigación en Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC) en 2013 para estudiar cómo las plantas producen colores estructurales. Ella también ganó un “beca inicial” del desplegable Consejo Europeo de Investigación en 2015. Sin embargo, Vignolini reconoce que encontrar miembros para el grupo fue un desafío porque la investigación es lenta y requiere científicos que combinen conocimientos de física, química y biología.

Encontrar formas de replicar el color estructural natural tiene un enorme potencial comercial y beneficios ambientales. "A menudo no pensamos realmente en cómo se producen los colores, pero provienen de pigmentos y tintes sintéticos y tienen un costo ambiental enorme", dice Vignolini. "Tienen un alto uso de agua y energía, pueden explotar metales críticos o incluir sustancias químicas cancerígenas, y muchos materiales de desecho terminan en las aguas residuales y en nuestros océanos".

Deseosa de comercializar la investigación realizada en su laboratorio, en 2022 Vignolini ayudó a cofundar dos empresas derivadas. sparxell está encabezado por Benjamín Droguet – uno de los antiguos estudiantes de doctorado de Vignolini – y está tratando de replicar los colores estructurales de la celulosa a gran escala para hacer pigmentos y brillos coloreados a base de plantas (Nature Materials 21 352). La otra empresa - Materiales imposibles – está dirigida por un ex postdoctorado de su grupo, Lucas Schertel, y comercializa los pigmentos blancos inspirados en el sudeste asiático. cifochilus escarabajo (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini está feliz de que su investigación esté llegando al mundo real, pero también está orgullosa de que los estudiantes y posdoctorados de su grupo estén generando un impacto. “Espero que nuestra tecnología pueda ser positiva para el planeta y el problema del calentamiento global, y seguir sacando lo mejor de las personas”, afirma. "La tutoría es la parte más importante de mi trabajo".

Dirigir un departamento

En enero de 2023, Vignolini fue director designado de un nuevo departamento en el Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces (MPICI) en Potsdam, Alemania, dedicada a materiales sostenibles y bioinspirados. Es la primera directora del MPICI y actualmente viaja de ida y vuelta entre el Reino Unido y Alemania mientras cría a dos niños pequeños. “No esperaba que el trabajo fuera diferente, pero en realidad lo es. En mi grupo de investigación, capacité a otras personas y aquí se trata de construir algo para los demás”, dice.

Las disciplinas científicas no tienen por qué tener límites distintos, todas están entrelazadas y hay que mantener la mente abierta.

Mientras aún se encuentra en las primeras etapas de su carrera en Alemania, Vignolini está construyendo una sala de microscopio electrónico desde cero y buscando un nuevo equipo. “Se necesita tiempo para encontrar a las personas adecuadas. Algunos miembros del grupo de Cambridge se trasladarán aquí a partir de septiembre y otros están buscando otros puestos”, explica Vignolini. "El plan es mudarme al 100% aquí, pero estoy terminando algunos proyectos en Cambridge y sigo asesorando a estudiantes".

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En Alemania, Vignolini también desarrollará otro campo de investigación llamado “materia simbiónica”, que implica observar cómo los organismos cooperan para recolectar y manipular la luz. Hay una especie de babosa de mar verde, por ejemplo, que secuestra cloroplastos vivos del alga que come para que la fotosíntesis pueda continuar dentro de las células de la babosa. "Las disciplinas científicas no tienen por qué tener fronteras distintas; de hecho, todas están entrelazadas y hay que mantener la mente abierta", afirma. “Realmente ya no veo qué es la química, la física o la biología; Adopto un enfoque más amplio y creo que así es como progresa el conocimiento científico”.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/