Fysica heroverwegen: Silvia Vignolini over slagen op de grens tussen disciplines – Physics World

“Ik gaf altijd de voorkeur aan natuurkunde of wiskunde boven andere vakken op school”, zegt Silvia Vignolini, “maar ik had geen idee wat een natuurkundige eigenlijk deed.” Vignolini's vader groeide op in een klein stadje buiten Florence, Italië, en wilde eigenlijk dat ze een onderwerp zou studeren dat zou leiden tot 'een goede baan', en haar route naar de natuurkunde kwam eerder toevallig tot stand. ‘Ik had een geweldige scheikundeleraar, die ons wetenschappelijke boeken liet lezen en die aan de klas presenteerde.’

Als gevolg hiervan werd haar interesse in het onderwerp – en astrofysica in het bijzonder – gewekt nadat Vignolini een lezing hield over Stephen Hawking’s Een korte geschiedenis van de tijd. Ondanks dat ze niet veel begreep van de wetenschap die in het boek wordt besproken, weigerde ze op te geven en wendde ze zich tot een vriendin die natuurkunde studeerde om haar te helpen de onbekende concepten te begrijpen. Vervolgens begon ze andere wetenschappelijke boeken te verslinden, waaronder Bertolt Brechts biografie van Galileo.

Maar het blijkt dat Vignolini's uitstapje naar de natuurkunde ook berustte op een andere toevallige opmerking. “Ik droeg een grote trui van mijn moeder en een zwarte broek – ik had een grunge-look – en iemand zei dat ik een heel goede natuurkundige zou zijn,” herinnert ze zich lachend. “Ik denk niet dat ik een bepaald genie ben, maar ik heb nooit getwijfeld aan mijn beslissing en heb mezelf nooit afgevraagd of ik goed genoeg zou zijn. Ik vond een natuurkundestudie cool, dus dat heb ik gedaan.”

Ik wilde astrofysica gaan doen, maar dat was niet zo praktisch als ik dacht, dus koos ik uiteindelijk voor licht en optica.

Ze ging natuurkunde studeren aan de Universiteit van Amsterdam Universiteit van Florence, het behalen van een bachelor- en masterdiploma in het onderwerp. “Ik wilde astrofysica gaan doen, maar dat was niet zo praktijkgericht als ik dacht, dus koos ik uiteindelijk voor licht en optica”, legt Vignolini uit. Maar omdat ze de eerste persoon in haar familie was die naar de universiteit ging, waren haar ouders het niet eens met haar keuze. Haar vader had eigenlijk gehoopt dat ze economie zou gaan doen en de financiën van de familiewinkel zou overnemen. “Hij dacht dat natuurkunde tijdverspilling zou zijn, omdat ik nooit een baan zou vinden en ik destijds niet echt kon uitleggen wat natuurkundigen deden.”

In 2009 kreeg Vignolini een doctoraat aangeboden in de optische natuurkunde aan de Universiteit van Californië Europees laboratorium voor niet-lineaire spectroscopie (LENS) aan de Universiteit van Firenze. "Ze vertelden me dat het zou lijken op mijn masterscriptie, maar dat het drie jaar zou duren en betaald zou worden", herinnert ze zich. “Dus ik zei: 'waarom niet?'” Vignolini, gelokt door de mogelijkheid om meer onderzoek te doen en naar conferenties te gaan, geeft toe dat ze nogal naïef was over wat een doctoraat zou inhouden. “Ik was niet zoals de promovendi die ik nu tegenkom en die dit als een carrière zien.”

Nieuwe ontmoetingen

Na haar PhD werd Vignolini aangemoedigd om naar het buitenland te gaan en deed ze uiteindelijk een postdoc in de Cavendish Laboratorium aan de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk. Werken met de natuurkundige van de zachte materie Ullrich Steinerbegon ze de optische eigenschappen te bestuderen van planten en dieren waarvan de levendige kleuren niet afkomstig zijn van pigmenten of kleurstoffen, maar van structuren op nanoschaal die licht verstrooien. Maar het wisselen van veld was niet eenvoudig. "Ik dacht dat ik ging omdat het lab er echt cool uitziet, maar ik wist niet zeker of het project zou werken, dus drong ik er bij mijn supervisor op aan om een ​​tweede, meer op natuurkunde gebaseerd project te starten, waarbij nieuwe optische materialen moesten worden ontwikkeld."

Het bleek dat de verhuizing naar Groot-Brittannië een groot succes bleek, mede dankzij de andere benadering van de wetenschap dan thuis. “Ik voelde me gewaardeerd en enorm gemotiveerd omdat mensen dankbaar waren voor wat [ik deed]”, zegt ze. “In Italië moet je mensen meestal dankbaar zijn dat ze kunnen werken.” Ze dankt Cambridge ook voor het openstellen van haar geest en het veranderen van de manier waarop ze wetenschap beoefent. “Nu kijk ik alleen naar de vraag, en naar de tools en mensen die ik nodig heb om het probleem op te lossen.”

In 2014, na het ontvangen van een Philip en Patricia Brown Next Generation Fellowship van de Universiteit van Cambridge, vormde Vignolini haar eigen onderzoeksgroep binnen de scheikundeafdeling van Cambridge. Haar team wilde kunstmatige fotonische structuren bouwen met behulp van natuurlijke materialen, in de hoop nieuwe biologisch afbreekbare materialen te creëren die de traditionele, potentieel gevaarlijke kleurstoffen zouden kunnen vervangen die worden gebruikt in bijvoorbeeld cosmetica, textiel en beveiligingslabels. “Tot nu toe hebben we intensief gewerkt aan het maken van duurzamere pigmenten.”

Als nieuwe groepsleider werd ze geholpen door het winnen van een David Philip-beurs van de Onderzoeksraad voor Biotechnologie en Biologische Wetenschappen (BBSRC) in 2013 om te bestuderen hoe planten structurele kleuren produceren. Ze won ook een “startsubsidie” van het Europese Onderzoeksraad in 2015. Vignolini erkent echter dat het vinden van groepsleden een uitdaging was omdat het onderzoek traag verloopt en wetenschappers vereist die kennis van natuurkunde, scheikunde en biologie combineren.

Het vinden van manieren om natuurlijke structurele kleuren te repliceren heeft een enorm commercieel potentieel en voordelen voor het milieu. “We denken er vaak niet echt over na hoe kleuren worden geproduceerd, maar ze zijn afkomstig van synthetische pigmenten en kleurstoffen en brengen enorme milieukosten met zich mee”, zegt Vignolini. “Ze gebruiken veel water en energie, kunnen kritische metalen exploiteren of kankerverwekkende chemicaliën gebruiken, en veel afvalmateriaal komt terecht in het afvalwater en in onze oceanen.”

Vignolini wilde het onderzoek dat in haar laboratorium werd uitgevoerd graag commercialiseren en hielp in 2022 mee aan de oprichting van twee spin-outbedrijven. Sparxell wordt geleid door Benjamin Droguet – een van Vignolini's voormalige PhD-studenten – en probeert de structurele kleuren van cellulose op grote schaal te repliceren om op planten gebaseerde gekleurde pigmenten en glitters te maken (Natuur materialen 21 352). Het andere bedrijf – Onmogelijke materialen – wordt geleid door een voormalige postdoc in haar groep, Lucas Schertel, en commercialiseert de witte pigmenten geïnspireerd door Zuidoost-Azië Cyphochilus kever (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini is blij dat haar onderzoek zijn weg vindt naar de echte wereld, maar ze is ook trots op het feit dat de studenten en postdocs van haar groep een impact hebben. “Ik hoop dat onze technologie positief kan zijn voor de planeet en het probleem van de opwarming van de aarde, en dat we het beste uit mensen kunnen blijven halen”, zegt ze. “Mentorschap is het belangrijkste onderdeel van mijn werk.”

Het aansturen van een afdeling

In januari 2023 was Vignolini dat benoemd tot directeur van een nieuwe afdeling aan de Max Planck Instituut voor colloïden en interfaces (MPICI) in Potsdam, Duitsland, gewijd aan duurzame en bio-geïnspireerde materialen. Ze is de eerste vrouwelijke directeur van het MPICI en reist momenteel heen en weer tussen Groot-Brittannië en Duitsland, terwijl ze ook twee peuters opvoedt. “Ik had niet verwacht dat de baan anders zou zijn, maar eigenlijk is dat wel zo. In mijn onderzoeksgroep heb ik andere mensen mogelijk gemaakt en hier bouw je iets op voor anderen”, zegt ze.

Wetenschapsdisciplines hoeven geen duidelijke grenzen te hebben, ze zijn allemaal met elkaar verweven en je moet er open voor staan

Terwijl ze zich nog in de beginfase van haar carrière in Duitsland bevindt, bouwt Vignolini een elektronenmicroscoopkamer helemaal opnieuw en is ze op zoek naar een nieuw team. “Het kost tijd om de juiste mensen te vinden. Sommige leden van de Cambridge-groep verhuizen hier vanaf september, anderen zijn op zoek naar andere functies”, legt Vignolini uit. “Het plan is om 100% hierheen te verhuizen, maar ik ben bezig met het afronden van een aantal projecten in Cambridge en ben nog steeds bezig met het begeleiden van studenten.”

Hoe Treesearch de geheimen van bosmateriaal bestudeert met synchrotronwetenschap

In Duitsland gaat Vignolini ook een ander onderzoeksgebied ontwikkelen, genaamd “symbonische materie”, waarbij wordt gekeken naar hoe organismen samenwerken om licht te oogsten en te manipuleren. Er is bijvoorbeeld één soort groene zeeslak die levende bladgroenkorrels van de alg die hij eet, afzondert, zodat de fotosynthese in de cellen van de slak kan doorgaan. “Wetenschapsdisciplines hoeven geen duidelijke grenzen te hebben, sterker nog, ze zijn allemaal met elkaar verweven en je moet er open voor staan”, zegt ze. “Ik zie niet echt meer wat scheikunde, natuurkunde of biologie is; Ik hanteer een bredere aanpak en geloof dat dit de manier is waarop wetenschappelijke kennis vooruitgaat.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/