חשיבה מחדש על הפיזיקה: סילביה ויניוליני על הצלחה בגבול בין דיסציפלינות - עולם הפיזיקה

"תמיד העדפתי מדעים או מתמטיקה על פני מקצועות אחרים בבית הספר", אומר סילביה ויניוליני, "אבל לא היה לי מושג מה בעצם עשה פיזיקאי." גדלה בעיירה קטנה מחוץ לפירנצה, איטליה, אביה של ויניוליני למעשה רצה שהיא תלמד מקצוע שיוביל ל"עבודה ראויה" והמסלול שלה לפיזיקה התרחש במקרה. "היתה לי מורה נהדרת לכימיה, שגרמה לנו לקרוא ספרי מדע ולהציג אותם לכיתה".

כתוצאה מכך, העניין שלה בנושא - ובאסטרופיזיקה בפרט - התעורר לאחר שווינוליני נשא הרצאה על סטיבן הוקינג. היסטוריה קצרה של זמן. למרות שלא הבינה הרבה מהמדע הנדון בספר, היא סירבה לוותר ופנתה לחברה שלמדה פיזיקה כדי לעזור לה להבין את המושגים הלא מוכרים. לאחר מכן החלה לזלול ספרי מדע אחרים, כולל הביוגרפיה של ברטולט ברכט על גלילאו.

אבל כפי שמתברר, הגיחה של ויניוליני לפיזיקה נשענת גם על הערה מקרית נוספת. "לבשתי מגשר גדול מאמא שלי ומכנסיים שחורים - היה לי את המראה בסגנון הגראנג' הזה - ומישהו אמר שאהפוך פיזיקאית ממש טובה", היא נזכרת בצחוק. "אני לא חושב שאני גאון מיוחד, אבל מעולם לא פקפקתי בהחלטתי או שאלתי את עצמי אם אהיה מספיק טוב. חשבתי שלמדתי פיזיקה זה מגניב, אז זה מה שעשיתי”.

רציתי לעשות אסטרופיזיקה אבל זה לא היה מעשי כמו שחשבתי, אז בסופו של דבר הלכתי על אור ואופטיקה.

היא המשיכה ללמוד פיזיקה ב- אוניברסיטת פירנצה, קבלת תואר ראשון ושני בנושא. "רציתי לעשות אסטרופיזיקה אבל זה לא היה כל כך מעשי כמו שחשבתי, אז בסופו של דבר הלכתי על אור ואופטיקה", מסביר Vignolini. אבל בתור האדם הראשון במשפחתה שהלך לאוניברסיטה, הוריה לא הסכימו עם בחירתה. למעשה, אביה קיווה שהיא תעסוק בכלכלה ותשתלט על הכספים של החנות המשפחתית. "הוא חשב שפיזיקה תהיה בזבוז זמן מכיוון שלעולם לא אמצא עבודה, ואז לא יכולתי להסביר באמת מה הפיזיקאים עשו."

בשנת 2009 הוצע לוויגנוליני תואר דוקטור בפיזיקה אופטית ב- המעבדה האירופית לספקטרוסקופיה לא ליניארית (LENS) באוניברסיטת פירנצה. "הם אמרו לי שזה יהיה כמו התזה שלי לתואר שני אבל יהיה שלוש שנים ותשלום", היא נזכרת. "אז אמרתי, 'למה לא?'" פותה על ידי ההזדמנות לעשות מחקר נוסף וללכת לכנסים, ויניוליני מודה שהיא הייתה די תמימה לגבי מה שדוקטורט יכלול. "לא הייתי כמו תלמידי הדוקטורט שאני נתקל בהם עכשיו, שם הם רואים בזה קריירה".

מפגשים חדשים

לאחר הדוקטורט שלה, עודדו את ויניוליני לצאת לחו"ל ובסופו של דבר עשתה פוסט-דוקטורט ב- מעבדת קוונדיש באוניברסיטת קיימברידג' בבריטניה. עבודה עם הפיזיקאי של החומר הרך אולריך שטיינר, היא החלה לחקור את התכונות האופטיות של צמחים ובעלי חיים שצבעיהם העזים לא מגיעים מפיגמנטים או צבעים אלא ממבנים ננומטריים שמפזרים אור. אבל החלפת תחומים לא הייתה קלה. "חשבתי שאני הולך כי המעבדה נראית ממש מגניב אבל לא הייתי בטוח אם הפרויקט יעבוד, אז התעקשתי עם המנחה שלי לעשות פרויקט שני, יותר מבוסס פיזיקה, שכולל פיתוח חומרים אופטיים חדשים."

כפי שהתברר, המעבר לבריטניה הוכיח הצלחה גדולה, בסיוע הגישה השונה למדע בהשוואה לבית. "הרגשתי מוערכת ומוטיבציה עצומה מכיוון שאנשים היו אסירי תודה על מה שעשיתי", היא אומרת. "באיטליה אתה בדרך כלל צריך להיות אסיר תודה לאנשים כדי להיות מסוגל לעבוד." היא גם מזכה את קיימברידג' על שפתחה את דעתה ושינתה את האופן שבו היא עוסקת במדע. "עכשיו, אני מסתכל רק על השאלה, ואת הכלים והאנשים שאני צריך כדי לפתור את הבעיה."

בשנת 2014, לאחר שקיבלה מלגת הדור הבא של פיליפ ופטרישיה בראון מאוניברסיטת קיימברידג', ויגנוליני הקימה קבוצת מחקר משלה במחלקה לכימיה של קיימברידג'. הצוות שלה יצא לבנות מבנים פוטונים מלאכותיים תוך שימוש בחומרים טבעיים, בתקווה ליצור חומרים מתכלים חדשים שיכולים להחליף חומרי צבע מסורתיים שעלולים להיות מסוכנים המשמשים, למשל, קוסמטיקה, טקסטיל ותגי אבטחה. "עד כה, עבדנו באינטנסיביות כדי לייצר פיגמנטים בני קיימא יותר."

כמנהיגת קבוצה חדשה, היא נעזרה בזכייה במלגת דיוויד פיליפ מה- מועצת המחקר לביוטכנולוגיה ומדעי הביולוגיה (BBSRC) בשנת 2013 כדי ללמוד כיצד צמחים מייצרים צבעים מבניים. היא גם זכתה בא "מענק התחלה" מ מועצת המחקר האירופית בשנת 2015. עם זאת, Vignolini מודה כי מציאת חברי הקבוצה הייתה מאתגרת מכיוון שהמחקר איטי ודורש מדענים המשלבים ידע בפיזיקה, כימיה וביולוגיה.

למציאת דרכים לשכפל צבע מבני טבעי יש פוטנציאל מסחרי עצום ויתרונות סביבתיים. "לעיתים קרובות אנחנו לא באמת חושבים על האופן שבו צבעים מיוצרים, אבל הם מגיעים מפיגמנטים וצבעים סינתטיים ויש להם מחיר סביבתי עצום", אומר Vignolini. "יש להם שימוש גבוה במים ובאנרגיה, הם יכולים לנצל מתכות קריטיות או לכלול כימיקלים מסרטנים, והרבה חומרי פסולת מגיעים לשפכים ולאוקיאנוס שלנו".

מתוך רצון למסחר מחקרים שבוצעו במעבדה שלה, בשנת 2022 סייעה Vignolini בהקמת שתי חברות ספין-אאוט. ספרקסל בראשות בנג'מין דרוגה - אחד מתלמידי הדוקטורט לשעבר של Vignolini - והוא מנסה לשכפל את הצבעים המבניים של תאית בקנה מידה גדול כדי ליצור פיגמנטים צבעוניים וניצנצים על בסיס צמחי (חומרי טבע 21 352). החברה השנייה - חומרים בלתי אפשריים - מנוהלת על ידי פוסט דוקטורט לשעבר בקבוצה שלה, לוקאס שרטל, וממסחרת את הפיגמנטים הלבנים בהשראת הדרום מזרח אסיה Cyphochilus חיפושית (ACS ננו 16 (5) 7373).

Vignolini שמחה שהמחקר שלה עושה את דרכו לעולם האמיתי, אבל היא גם גאה בכך שהתלמידים והפוסט-דוקטורטים של הקבוצה שלה משפיעים. "אני מקווה שהטכנולוגיה שלנו יכולה להיות חיובית לכדור הארץ ולבעיית ההתחממות הגלובלית, ולהמשיך להוציא את המיטב מאנשים", היא אומרת. "הנחיה היא החלק החשוב ביותר בעבודה שלי."

ניהול מחלקה

בינואר 2023, ויגנוליני היה מונה למנהל של מחלקה חדשה ב- מכון מקס פלנק לקולואידים וממשקים (MPICI) בפוטסדאם, גרמניה, מוקדש לחומרים ברי קיימא ובהשראת ביו. המנהלת הראשונה ב-MPICI, היא נוסעת כעת הלוך ושוב בין בריטניה לגרמניה ובמקביל מגדלת שני פעוטות. "לא ציפיתי שהתפקיד יהיה שונה, אבל למעשה זה כך. בקבוצת המחקר שלי אפשרתי לאנשים אחרים ופה זה בונה משהו לאחרים", היא אומרת.

דיסציפלינות מדעיות לא חייבות להיות גבולות ברורים, כולם שלובים זה בזה וצריך לשמור על ראש פתוח

עוד בשלבים המוקדמים של הקריירה שלה בגרמניה, Vignolini בונה חדר מיקרוסקופ אלקטרוני מאפס ומחפשת צוות חדש. "לוקח זמן למצוא את האנשים הנכונים. חלק מחברי קבוצת קיימברידג' יעברו לכאן מספטמבר ואחרים מחפשים תפקידים אחרים", מסביר ויגנוליני. "התוכנית היא לעבור לכאן ב-100%, אבל אני מסיים כמה פרויקטים בקיימברידג' ועדיין מנחה סטודנטים."

כיצד Treesearch לומד את סודות חומרי היער בעזרת מדע הסיכרוטרון

בגרמניה, ויגנוליני יפתח גם תחום מחקר נוסף בשם "חומר סימ-ביוני", הכוללת הסתכלות על האופן שבו אורגניזמים משתפים פעולה כדי לקצור ולתפעל אור. יש מין אחד של שבלול ים ירוק, למשל, שגודר כלורופלסטים חיים מהאצה שהוא אוכל כדי שהפוטוסינתזה תוכל להמשיך בתוך תאי השבלול. "דיסציפלינות מדעיות לא חייבות להיות בעלי גבולות ברורים, למעשה, כולם שלובים זה בזה וצריך לשמור על ראש פתוח", היא אומרת. "אני כבר לא ממש רואה מה זה כימיה או פיזיקה או ביולוגיה; אני נוקט בגישה רחבה יותר ומאמין שכך מתקדם הידע המדעי".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/