Fysiikan uudelleen ajatteleminen: Silvia Vignolini menestymisestä tieteenalojen välisellä rajalla – Fysiikan maailma

"Pidin koulussa aina enemmän luonnontieteitä tai matematiikkaa kuin muita aineita", sanoo Silvia Vignolini, "mutta minulla ei ollut aavistustakaan siitä, mitä fyysikko todella teki." Varttuessaan pienessä kaupungissa Firenzen ulkopuolella Italiassa, Vignolinin isä itse asiassa halusi hänen opiskelevan aihetta, joka johtaisi "oikeaan työhön", ja hänen tiensä fysiikkaan tapahtui melko sattumalta. "Minulla oli loistava kemian opettaja, joka sai meidät lukemaan luonnontieteiden kirjoja ja esittelemään niitä luokalle."

Tämän seurauksena hänen kiinnostuksensa aiheeseen – ja erityisesti astrofysiikkaan – heräsi Vignolinin puhuttua Stephen Hawkingin teoksista. Lyhyt aikahistoria. Vaikka hän ei ymmärtänyt paljon kirjassa käsitellystä tieteestä, hän kieltäytyi luovuttamasta ja kääntyi fysiikkaa opiskelevan ystävän puoleen auttaakseen häntä ymmärtämään tuntemattomat käsitteet. Sitten hän alkoi syödä muita tiedekirjoja, mukaan lukien Bertolt Brechtin Galileon elämäkerta.

Mutta kuten käy ilmi, Vignolinin tutkimus fysiikkaan perustui myös toiseen mahdolliseen kommenttiin. ”Minulla oli yllään iso neule äidiltäni ja mustat housut – minulla oli tämä grunge-tyylinen look – ja joku sanoi, että minusta tulee todella hyvä fyysikko”, hän muistelee nauraen. ”En usko olevani erityinen nero, mutta en koskaan kyseenalaistanut päätöstäni tai kysynyt itseltäni, olisinko tarpeeksi hyvä. Minusta fysiikan opiskelu oli siistiä, joten tein sen.”

Halusin tehdä astrofysiikkaa, mutta se ei ollut niin käytännönläheistä kuin luulin, joten päädyin valoon ja optiikkaan.

Hän jatkoi opiskelemaan fysiikkaa Firenzen yliopisto, suorittaa kandidaatin ja maisterin tutkinnon aiheesta. "Halusin tehdä astrofysiikkaa, mutta se ei ollut niin käytännönläheistä kuin luulin, joten päädyin valoon ja optiikkaan", Vignolini selittää. Mutta hänen vanhempansa eivät suostuneet hänen valintaansa, koska hän oli ensimmäinen henkilö perheestään, joka meni yliopistoon. Itse asiassa hänen isänsä oli toivonut, että hän tekisi taloustiedettä ja ottaisi hoitaakseen perhekaupan talouden. "Hän ajatteli, että fysiikka olisi ajanhukkaa, koska en koskaan löytänyt työtä, enkä silloin osannut oikein selittää, mitä fyysikot tekivät."

Vuonna 2009 Vignolinille tarjottiin optisen fysiikan tohtori Euroopan epälineaarisen spektroskopian laboratorio (LENS) Firenzen yliopistossa. "He sanoivat minulle, että se olisi kuin diplomityöni, mutta se olisi kolme vuotta ja maksettu", hän muistelee. "Joten minä sanoin: 'miksi ei?" Mahdollisuudesta tehdä enemmän tutkimusta ja käydä konferensseissa, Vignolini myöntää, että hän oli melko naiivi sen suhteen, mitä tohtorin tutkinto merkitsisi. "En ollut kuin nyt kohtaamani tohtoriopiskelijat, jotka näkevät tämän urana."

Uusia kohtaamisia

Tohtorintutkinnon jälkeen Vignolini rohkaistiin lähtemään ulkomaille, ja hän päätyi tekemään postdocin vuonna XNUMX Cavendishin laboratorio Cambridgen yliopistossa Iso-Britanniassa. Työskentely pehmeän aineen fyysikon kanssa Ullrich Steiner, hän aloitti sellaisten kasvien ja eläinten optisten ominaisuuksien tutkimisen, joiden kirkkaat värit eivät tule pigmenteistä tai väriaineista vaan nanomittakaavan rakenteista, jotka sirottavat valoa. Mutta alan vaihtaminen ei ollut helppoa. "Ajattelin mennä, koska laboratorio näyttää todella siistiltä, ​​mutta en ollut varma, onnistuuko projekti, joten vaadin esimieheni kanssa toista, enemmän fysiikkaan perustuvaa projektia, joka sisälsi uusien optisten materiaalien kehittämisen."

Kuten kävi ilmi, muutto Isoon-Britanniaan osoittautui suureksi menestykseksi, jota auttoi erilainen lähestymistapa tieteeseen verrattuna kotimaahan. "Tunsin itseni arvostetuksi ja valtavan motivoituneeksi, kun ihmiset olivat kiitollisia siitä, mitä tein", hän sanoo. "Italiassa pitää yleensä olla kiitollinen ihmisille, että voi tehdä töitä." Hän kiittää myös Cambridgea mielensä avaamisesta ja tieteen muuttamisesta. "Nyt katson vain kysymystä ja työkaluja ja ihmisiä, joita tarvitsen ongelman ratkaisemiseksi."

Vuonna 2014, saatuaan Philip ja Patricia Brownin seuraavan sukupolven apurahan Cambridgen yliopistosta, Vignolini perusti oman tutkimusryhmän Cambridgen kemian osastolle. Hänen tiiminsä päätti rakentaa keinotekoisia fotonisia rakenteita luonnonmateriaaleista toivoen luoda uusia biohajoavia materiaaleja, jotka voisivat korvata perinteiset, mahdollisesti vaaralliset väriaineet, joita käytetään esimerkiksi kosmetiikassa, tekstiileissä ja turvatunnisteissa. "Tähän mennessä olemme tehneet intensiivistä työtä kestävämpien pigmenttien valmistamiseksi."

Uutena ryhmänjohtajana häntä auttoi voittamalla David Philip -apuraha Biotekniikan ja biologisten tieteiden tutkimusneuvosto (BBSRC) vuonna 2013 tutkimaan, kuinka kasvit tuottavat rakennevärejä. Hän voitti myös a "aloitusapuraha" mistä Euroopan tutkimusneuvosto vuonna 2015. Vignolini kuitenkin myöntää, että ryhmän jäsenten löytäminen oli haastavaa, koska tutkimus on hidasta ja vaatii tutkijoita, jotka yhdistävät fysiikan, kemian ja biologian tiedot.

Luonnollisten rakennevärien toistamistapojen löytämisellä on valtava kaupallinen potentiaali ja ympäristöhyötyjä. "Usein emme todellakaan ajattele, miten värejä tuotetaan, mutta ne tulevat synteettisistä pigmenteistä ja väriaineista ja niillä on valtavat ympäristökustannukset", Vignolini sanoo. "Ne käyttävät paljon vettä ja energiaa, voivat hyödyntää kriittisiä metalleja tai sisältää syöpää aiheuttavia kemikaaleja, ja paljon jätettä päätyy jäteveteen ja valtameriimme."

Vignolini halusi kaupallistaa laboratoriossa tekemänsä tutkimuksen ja auttoi vuonna 2022 perustamaan kaksi spin-out-yritystä. Sparxell johtaa Benjamin Droguet – yksi Vignolinin entisistä tohtoriopiskelijoista – ja yrittää monistaa selluloosan rakennevärejä suuressa mittakaavassa kasvipohjaisten värillisten pigmenttien ja glitterien valmistamiseksi (Luonto Materiaalit 21 352). Toinen yhtiö - Mahdotonta materiaalia – häntä johtaa ryhmänsä entinen post-doc, Lukas Schertelja kaupallistaa valkoisia pigmenttejä, jotka ovat saaneet vaikutteita Kaakkois-Aasiasta Cyphochilus kovakuoriainen (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini on iloinen siitä, että hänen tutkimuksensa etenee todelliseen maailmaan, mutta hän on myös ylpeä ryhmänsä opiskelijoista ja postdocista, jotka vaikuttavat. "Toivon, että teknologiamme voi olla myönteinen planeetalle ja ilmaston lämpenemisongelmalle ja että se voi jatkossakin tuottaa ihmisistä parasta", hän sanoo. "Mentorointi on tärkein osa työtäni."

Osaston johtaminen

Tammikuussa 2023 Vignolini oli nimitetty johtaja uudesta osastosta Max Planckin kolloidien ja rajapintojen instituutti (MPICI) Potsdamissa, Saksassa, omistautunut kestäville ja biovaikutteisille materiaaleille. Hän on MPICI:n ensimmäinen naisohjaaja, ja hän matkustaa tällä hetkellä edestakaisin Ison-Britannian ja Saksan välillä samalla kun hän kasvattaa kahta taaperoa. ”En odottanut, että työ olisi erilainen, mutta todellisuudessa se on. Tutkimusryhmässäni mahdollistin muita ihmisiä, ja tässä se rakentaa jotain muille”, hän sanoo.

Tieteen tieteenaloilla ei tarvitse olla selkeitä rajoja, ne ovat kaikki kietoutuneet toisiinsa ja sinun on oltava avoin mieli

Vaikka Vignolini on vielä uransa alkuvaiheessa Saksassa, hän rakentaa elektronimikroskooppihuonetta tyhjästä ja etsii uutta tiimiä. ”Oikeiden ihmisten löytäminen vie aikaa. Osa Cambridge-ryhmän jäsenistä muuttaa tänne syyskuusta lähtien ja osa hakee muita tehtäviä”, Vignolini kertoo. "Suunnitelmana on muuttaa 100% tänne, mutta olen viimeistelemässä joitain projekteja Cambridgessa ja mentoroin edelleen opiskelijoita."

Kuinka Treesearch tutkii metsämateriaalien salaisuuksia synkrotronitieteen avulla

Saksassa Vignolini kehittää myös toista tutkimusaluetta nimeltä "symbioninen aine", jossa tarkastellaan, kuinka organismit tekevät yhteistyötä valon keräämiseksi ja käsittelemiseksi. On olemassa esimerkiksi yksi vihreä merietanalaji, joka erottaa syömissään levistä eläviä kloroplasteja, jotta fotosynteesi voi jatkua etanan soluissa. "Tieteenaloilla ei tarvitse olla selkeitä rajoja, itse asiassa ne kaikki kietoutuvat toisiinsa ja pitää olla avoin mieli", hän sanoo. ”En oikein ymmärrä enää, mitä kemia tai fysiikka tai biologia on; Otan laajemman lähestymistavan ja uskon, että näin tiedetieto kehittyy."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/