A fizika újragondolása: Silvia Vignolini a tudományágak határán való sikerről – Fizika világa

„Az iskolában mindig is előnyben részesítettem a természettudományokat vagy a matematikát, mint a többi tantárgyat” – mondja Silvia Vignolini, "de fogalmam sem volt, mit csinált egy fizikus valójában." Az olaszországi Firenzén kívüli kisvárosban nőtt fel, Vignolini apja valójában azt akarta, hogy olyan témát tanuljon, amely „megfelelő munkához” vezet, és a fizikába való útja inkább véletlenül történt. „Volt egy nagyszerű kémiatanárom, aki arra késztetett minket, hogy természettudományos könyveket olvassunk, és bemutassa az osztálynak.”

Ennek eredményeként a téma – és különösen az asztrofizika – iránti érdeklődése felkeltette, miután Vignolini előadást tartott Stephen Hawkingról. Az idő rövid története. Annak ellenére, hogy nem sokat értett a könyvben tárgyalt tudományból, nem volt hajlandó feladni, és egy fizikát tanuló barátjához fordult, hogy segítsen neki megérteni az ismeretlen fogalmakat. Ezután elkezdett felfalni más tudományos könyveket, köztük Bertolt Brecht Galilei életrajzát.

De mint kiderült, Vignolini fizikába való betörése egy másik véletlen megjegyzésen is nyugodott. „Anyámtól nagy pulóvert és fekete nadrágot viseltem – ilyen grunge-stílusú külsőm volt –, és valaki azt mondta, hogy igazán jó fizikus lennék” – emlékszik vissza nevetve. „Nem hiszem, hogy különösebben zseni lennék, de soha nem kérdőjeleztem meg a döntésemet, és nem kérdeztem meg magamtól, hogy elég jó leszek-e. Azt hittem, fizikát tanulni menő volt, ezért ezt tettem.”

Asztrofizikával szerettem volna foglalkozni, de ez nem volt olyan gyakorlatias, mint gondoltam, így végül a fény és az optika felé fordultam.

Fizikát tanult az egyetemen Firenze Egyetem, alap- és mesterfokozat megszerzése a tárgyból. „Szerettem volna asztrofizikával foglalkozni, de ez nem volt olyan gyakorlatias, mint gondoltam, így végül a fény és az optika felé fordultam” – magyarázza Vignolini. Ám mivel családjában elsőként ment egyetemre, szülei nem értettek egyet a választásával. Valójában az apja abban reménykedett, hogy közgazdász lesz, és átveszi a családi bolt pénzügyeit. „Úgy gondolta, a fizika időpocsékolás lenne, mivel soha nem találok munkát, és akkoriban nem igazán tudtam megmagyarázni, mit csinálnak a fizikusok.”

2009-ben Vignolininek felajánlották a PhD fokozatot optikai fizikából Európai Nemlineáris Spektroszkópiai Laboratórium (LENS) a firenzei egyetemen. „Azt mondták, olyan lesz, mint a diplomamunka, de három év és fizetett” – emlékszik vissza. „Tehát azt mondtam, miért ne?” Vignolini bevallja, hogy a lehetőségtől, hogy további kutatásokat végezzen és konferenciákon járjon, meglehetősen naiv volt a doktori fokozattal kapcsolatban. „Nem voltam olyan, mint a doktoranduszok, akikkel most találkozom, és akik ezt karriernek tekintik.”

Új találkozások

PhD megszerzése után Vignolinit arra ösztönözték, hogy külföldre menjen, és végül posztdoktoriként végzett az Egyesült Államokban Cavendish Laboratórium a Cambridge-i Egyetemen az Egyesült Királyságban. Együttműködés a lágyanyag-fizikussal Ullrich Steiner, olyan növények és állatok optikai tulajdonságait kezdte tanulmányozni, amelyek élénk színei nem pigmentekből vagy festékekből származnak, hanem nanoméretű struktúrákból, amelyek szórják a fényt. A területváltás azonban nem volt egyszerű. „Azt hittem, elmegyek, mert a labor nagyon jól néz ki, de nem voltam benne biztos, hogy a projekt működni fog, ezért ragaszkodtam a felettesemmel egy második, inkább fizikán alapuló projekthez, amely új optikai anyagok fejlesztését foglalja magában.”

Mint kiderült, az Egyesült Királyságba költözés nagy sikernek bizonyult, amihez hozzájárult a tudományhoz való odahazaihoz képest eltérő megközelítése. „Éreztem, hogy megbecsülnek és rendkívül motivált vagyok, mivel az emberek hálásak voltak azért, amit tettem” – mondja. "Olaszországban általában hálásnak kell lenni az embereknek, hogy dolgozhat." Cambridge-nek is köszönheti, hogy felnyitotta elméjét, és megváltoztatta a tudományt. "Most csak a kérdést nézem, és a probléma megoldásához szükséges eszközöket és embereket."

2014-ben, miután megkapta a Cambridge-i Egyetem Philip és Patricia Brown Next Generation ösztöndíját, Vignolini megalakította saját kutatócsoportját a Cambridge-i kémiai tanszéken belül. Csapata természetes anyagok felhasználásával mesterséges fotonikus szerkezetek felépítését tűzte ki célul, abban a reményben, hogy új, biológiailag lebomló anyagokat hoznak létre, amelyek helyettesíthetik a hagyományos, potenciálisan veszélyes színezékeket, amelyeket mondjuk a kozmetikumokban, textilekben és biztonsági címkékben használnak. "Eddig intenzíven dolgoztunk a fenntarthatóbb pigmentek előállításán."

Új csoportvezetőként az segített neki, hogy elnyerte a David Philip ösztöndíjat Biotechnológiai és Biológiai Tudományok Kutatótanácsa (BBSRC) 2013-ban annak tanulmányozására, hogy a növények hogyan állítanak elő szerkezeti színeket. Meg is nyert a „kezdő támogatás” tól Az Európai Kutatási Tanács 2015-ben. Vignolini azonban elismeri, hogy kihívást jelentett a csoporttagok megtalálása, mivel a kutatás lassú, és olyan tudósokra van szükség, akik egyesítik a fizika, a kémia és a biológia ismereteit.

A természetes szerkezeti színek megismétlésének módjainak megtalálása hatalmas kereskedelmi potenciállal és környezeti előnyökkel jár. „Gyakran nem igazán gondolunk a színek előállítására, de ezek szintetikus pigmentekből és színezékekből származnak, és óriási környezetvédelmi költséggel járnak” – mondja Vignolini. „Nagyon magas a víz- és energiafelhasználásuk, kiaknázhatják a kritikus fémeket, vagy tartalmazhatnak rákkeltő vegyszereket, és rengeteg hulladék kerül a szennyvízbe és az óceánunkba.”

Vignolini 2022-ben a laboratóriumában végzett kutatások kereskedelmi forgalomba hozatalára törekedett, és segített két spin-out cég alapításában. Sparxell vezeti Benjamin Droguet – Vignolini egyik volt PhD hallgatója – és a cellulóz szerkezeti színeit próbálja nagy léptékben reprodukálni, hogy növényi alapú színes pigmenteket és csillámokat készítsen (Természeti anyagok 21 352). A másik cég – Lehetetlen anyagok – csoportjának egykori posztdoktora vezeti, Lukas Schertel, és kereskedelmi forgalomba hozza a délkelet-ázsiaiak által ihletett fehér pigmenteket Cyphochilus bogár (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini boldog, hogy kutatásai utat törnek maguknak a való világba, de büszke arra is, hogy csoportja diákjai és posztdoktorijai hatással vannak. „Remélem, hogy technológiánk pozitív hatással lehet a bolygóra és a globális felmelegedés problémájára, és továbbra is a legjobbat hozza ki az emberekből” – mondja. "A mentorálás a munkám legfontosabb része."

Osztály irányítása

2023 januárjában Vignolini volt igazgatónak nevezték ki egy új osztály a Max Planck Kolloidok és Interfészek Intézete (MPICI) a németországi Potsdamban, elkötelezett a fenntartható és bio-ihlette anyagok iránt. Az MPICI első női rendezője, jelenleg oda-vissza utazik az Egyesült Királyság és Németország között, miközben két kisgyermeket is nevel. „Nem számítottam arra, hogy a munka más lesz, de valójában az. A kutatócsoportomban más embereket is lehetővé tettem, és itt építünk valamit mások számára” – mondja.

A tudományágaknak nem kell külön határokat szabniuk, mindegyik összefonódik, és nyitottnak kell lenni

Vignolini még németországi karrierjének kezdeti szakaszában egy elektronmikroszkóp szobát épít a semmiből, és új csapatot keres. „Időbe telik, amíg megtaláljuk a megfelelő embereket. A cambridge-i csoport egyes tagjai szeptembertől ideköltöznek, mások pedig más pozíciókat keresnek” – magyarázza Vignolini. „Az a terv, hogy 100%-ban ideköltözünk, de néhány projektet befejezek Cambridge-ben, és továbbra is mentorálok diákokat.”

Hogyan tanulmányozza a Treesearch az erdei anyagok titkait a szinkrotron tudomány segítségével

Németországban Vignolini egy másik kutatási területet is kidolgoz, az úgynevezett "szimbionikus anyag", amely magában foglalja annak megvizsgálását, hogy az organizmusok hogyan működnek együtt a fény begyűjtése és kezelése érdekében. Van például egy zöld tengeri csigafaj, amely élő kloroplasztiszokat von le az általa megevett algákból, hogy a fotoszintézis folytatódhasson a csiga sejtjeiben. „A tudományágaknak nem kell külön határokat szabniuk, sőt, mindegyik összefonódik, és nyitottnak kell lenni” – mondja. – Már nem igazán értem, mi az a kémia, fizika vagy biológia; Szélesebb megközelítést alkalmazok, és úgy gondolom, hogy a tudományos ismeretek így fejlődnek.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/