Füüsika ümbermõtestamine: Silvia Vignolini edu saavutamisest erialadevahelisel piiril – Füüsikamaailm

"Ma eelistasin koolis alati loodusteadusi või matemaatikat teistele ainetele," ütleb Silvia Vignolini, "aga mul polnud aimugi, mida füüsik tegelikult tegi." Vignolini isa, kes kasvas üles Itaalias Firenzest väljaspool asuvas väikelinnas, soovis, et ta õpiks ainet, mis viiks "õige töökohani", ja tema tee füüsikasse juhtus pigem juhuslikult. "Mul oli suurepärane keemiaõpetaja, kes pani meid loodusteaduste raamatuid lugema ja neid klassile esitlema."

Selle tulemusena tõusis tema huvi selle teema ja eriti astrofüüsika vastu pärast Vignolini esinemist Stephen Hawkingi teemal. Lühike aja ajalugu. Hoolimata sellest, et ta ei saanud palju aru raamatus käsitletud teadusest, keeldus ta alla andmast ja pöördus füüsikat õppiva sõbra poole, et aidata tal tundmatuid mõisteid mõista. Seejärel hakkas ta õgima teisi teadusraamatuid, sealhulgas Bertolt Brechti Galileo biograafiat.

Kuid nagu selgub, toetus Vignolini rünnak füüsikasse ka teisele juhuslikule kommentaarile. „Mul oli seljas suur emalt saadud kampsun ja jalas mustad püksid – mul oli selline grunge-stiilis välimus – ja keegi ütles, et minust saab tõesti hea füüsik,” meenutab ta naerdes. "Ma ei arva, et olen eriline geenius, kuid ma ei seadnud kunagi oma otsust kahtluse alla ega küsinud endalt, kas ma oleksin piisavalt hea. Arvasin, et füüsika õppimine on lahe, nii et ma tegin seda.

Tahtsin tegeleda astrofüüsikaga, kuid see polnud nii praktiline, kui arvasin, nii et otsustasin valguse ja optika poole.

Ta läks ülikoolis füüsikat õppima Firenze ülikool, omandades erialal bakalaureuse- ja magistrikraadi. "Ma tahtsin tegeleda astrofüüsikaga, kuid see ei olnud nii praktiline, kui arvasin, nii et otsustasin valguse ja optika poole," selgitab Vignolini. Kuid kui tema pere esimene inimene ülikooli läks, ei olnud tema vanemad tema valikuga nõus. Tegelikult lootis ta isa, et ta hakkab tegelema majandusega ja võtab perepoe rahanduse üle. "Ta arvas, et füüsika oleks ajaraisk, kuna ma ei leia kunagi tööd ja tol ajal ei osanud ma füüsikute tegevust õieti selgitada."

2009. aastal pakuti Vignolinile doktorikraadi optilises füüsikas Euroopa mittelineaarse spektroskoopia labor (LENS) Firenze ülikoolis. "Nad ütlesid mulle, et see oleks nagu minu magistritöö, kuid see on kolm aastat ja tasuline," meenutab ta. "Nii et ma ütlesin: "Miks mitte?" Ahvatletuna võimalusest teha rohkem uurimistööd ja käia konverentsidel, tunnistab Vignolini, et oli üsna naiivne selle suhtes, mida doktorikraad endaga kaasa toob. "Ma ei olnud nagu doktorandid, kellega praegu kokku puutun ja kes näevad seda karjäärina."

Uued kohtumised

Pärast doktorikraadi omandamist julgustati Vignolinit välismaale minema ja ta lõpetas doktorikraadiga Cavendishi labor Cambridge'i ülikoolis Ühendkuningriigis. Töötamine pehme aine füüsikuga Ullrich Steineraastal hakkas ta uurima taimede ja loomade optilisi omadusi, kelle erksad värvid ei tulene pigmentidest ega värvainetest, vaid valgust hajutavatest nanomõõtmelistest struktuuridest. Kuid väljade vahetamine polnud lihtne. "Mõtlesin, et lähen, sest labor näeb väga lahe välja, kuid polnud kindel, kas projekt töötab, nii et nõudsin oma juhendajaga teist, rohkem füüsikapõhist projekti, mis hõlmaks uute optiliste materjalide väljatöötamist."

Nagu selgus, osutus Ühendkuningriiki kolimine suureks eduks, millele aitas kaasa erinev lähenemine teadusele võrreldes kodumaaga. "Tundsin end väärtustatuna ja tohutult motiveerituna, kuna inimesed olid selle eest tänulikud," ütleb ta. "Itaalias peate tavaliselt olema inimestele tänulik, et saaksite töötada." Ta tunnustab Cambridge'i ka selle eest, et ta avas oma meeled ja muutis seda, kuidas ta teadust teeb. "Nüüd ma vaatan ainult küsimust ning tööriistu ja inimesi, mida vajan probleemi lahendamiseks."

2014. aastal, pärast Philip ja Patricia Browni järgmise põlvkonna stipendiumi saamist Cambridge'i ülikoolist, moodustas Vignolini Cambridge'i keemiaosakonnas oma uurimisrühma. Tema meeskond otsustas ehitada looduslikest materjalidest kunstlikke fotoonstruktuure, lootes luua uudseid biolagunevaid materjale, mis võiksid asendada traditsioonilisi potentsiaalselt ohtlikke värvaineid, mida kasutatakse näiteks kosmeetikas, tekstiilis ja turvamärgistes. "Siiani oleme teinud intensiivset tööd jätkusuutlikumate pigmentide valmistamiseks."

Uue rühmajuhina aitas teda David Philipi stipendiumi võitmine Biotehnoloogia ja bioloogiateaduste teadusnõukogu (BBSRC) 2013. aastal, et uurida, kuidas taimed toodavad struktuurseid värve. Ta võitis ka a "algustoetus" alates Euroopa Teadusnõukogu 2015. aastal. Vignolini tunnistab siiski, et rühmaliikmete leidmine oli keeruline, kuna uurimine on aeglane ja nõuab teadlasi, kes ühendavad teadmised füüsikast, keemiast ja bioloogiast.

Looduslike struktuurivärvide reprodutseerimise viiside leidmisel on tohutu kaubanduslik potentsiaal ja keskkonnakasu. "Me sageli ei mõtle tegelikult sellele, kuidas värve toodetakse, kuid need pärinevad sünteetilistest pigmentidest ja värvainetest ning neil on tohutu keskkonnakulu," ütleb Vignolini. "Need kasutavad palju vett ja energiat, võivad kasutada kriitilisi metalle või sisaldada kantserogeenseid kemikaale ning palju jäätmeid satub reovette ja meie ookeani."

Soovides oma laboris tehtud uuringuid kommertsialiseerida, aitas Vignolini 2022. aastal asutada kaks spin-out ettevõtet. Sparxell juhib Benjamin Droguet – üks Vignolini endistest doktorantidest – ja üritab tselluloosi struktuurseid värve laiaulatuslikult korrata, et teha taimseid värvilisi pigmente ja sädeleid (Nature Materials 21 352). Teine firma - Võimatud materjalid – teda juhib tema rühma endine postdoktor, Lukas Schertelja turustab Kagu-Aasiast inspireeritud valgeid pigmente Cyphochilus mardikas (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini on õnnelik, et tema uurimustöö jõuab reaalsesse maailma, kuid ta on uhke ka oma rühma õpilaste ja järeldoktorite mõju üle. "Loodan, et meie tehnoloogia võib olla positiivne planeedi ja globaalse soojenemise probleemi jaoks ning jätkata inimestest parima väljatoomist," ütleb ta. "Muu töö kõige olulisem osa on juhendamine."

Osakonna juhtimine

2023. aasta jaanuaris oli Vignolini direktoriks määratud uuest osakonnast Max Plancki kolloidide ja liideste instituut (MPICI) Saksamaal Potsdamis, mis on pühendatud säästvatele ja bioinspireeritud materjalidele. MPICI esimene naisrežissöör reisib praegu edasi-tagasi Ühendkuningriigi ja Saksamaa vahel, kasvatades samal ajal kahte väikelast. „Ma ei oodanud, et töö on teistsugune, aga tegelikult on. Oma uurimisrühmas võimaldasin ma teisi inimesi ja siin loob see teistele midagi, ”ütleb ta.

Teadusdistsipliinidel ei pea olema selgeid piire, need on kõik läbi põimunud ja sa pead hoidma avatud meelt

Kui Vignolini on Saksamaal alles oma karjääri alguses, ehitab ta nullist üles elektronmikroskoobi ruumi ja otsib uut meeskonda. “Õigete inimeste leidmine võtab aega. Osa Cambridge'i grupi liikmeid kolib siia alates septembrist ja teised otsivad teisi positsioone,” selgitab Vignolini. "Plaan on 100% siia kolida, kuid ma lõpetan mõned projektid Cambridge'is ja juhendan endiselt tudengeid."

Kuidas Treesearch uurib metsamaterjalide saladusi sünkrotroniteadusega

Saksamaal hakkab Vignolini arendama ka teist uurimisvaldkonda, mida nimetatakse "sümbiooniline aine", mis hõlmab selle uurimist, kuidas organismid teevad valguse kogumiseks ja sellega manipuleerimiseks koostööd. Näiteks on üks roheliste merenälkjate liik, mis eraldab söödavatest vetikatest elusaid kloroplaste, et fotosüntees saaks nälkja rakkudes jätkuda. "Teadusdistsipliinidel ei pea olema selgeid piire, tegelikult on need kõik läbi põimunud ja peate hoidma avatud meelt," ütleb ta. «Ma ei saa enam õieti aru, mis on keemia või füüsika või bioloogia; Ma kasutan laiemat lähenemist ja usun, et see on see, kuidas teadusteadmised edenevad.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/