Tenke fysikk på nytt: Silvia Vignolini om å lykkes ved grensen mellom disipliner – Physics World

"Jeg har alltid foretrukket naturfag eller matematikk fremfor andre fag på skolen," sier Silvia Vignolini, "men jeg hadde ingen anelse om hva en fysiker faktisk gjorde." Da hun vokste opp i en liten by utenfor Firenze, Italia, ønsket faren til Vignolini at hun skulle studere et emne som ville føre til "en skikkelig jobb", og veien hennes til fysikk skjedde ganske ved en tilfeldighet. "Jeg hadde en flott kjemilærer, som fikk oss til å lese naturvitenskapelige bøker og presentere dem for klassen."

Som et resultat ble interessen hennes for emnet – og spesielt astrofysikk – vekket etter at Vignolini holdt et foredrag om Stephen Hawkings En kort historie av tid. Til tross for at hun ikke forsto mye av vitenskapen som ble diskutert i boken, nektet hun å gi opp og henvendte seg til en venn som studerte fysikk for å hjelpe henne å forstå de ukjente konseptene. Hun begynte deretter å sluke andre vitenskapelige bøker, inkludert Bertolt Brechts biografi om Galileo.

Men som det viser seg, hvilet Vignolinis inntog i fysikk også på en annen tilfeldig kommentar. "Jeg hadde på meg en stor genser fra mamma og svarte bukser - jeg hadde denne grunge-stilen - og noen sa at jeg ville bli en veldig god fysiker," minnes hun med en latter. «Jeg tror ikke jeg er et spesielt geni, men jeg stilte aldri spørsmål ved avgjørelsen min eller spurte meg selv om jeg ville være god nok. Jeg syntes det var kult å studere fysikk, så det var det jeg gjorde.»

Jeg ønsket å gjøre astrofysikk, men det var ikke så praktisk som jeg trodde, så jeg endte opp med å gå for lys og optikk.

Hun fortsatte med å studere fysikk ved Universitetet i Firenze, få en bachelor- og mastergrad i faget. "Jeg ønsket å gjøre astrofysikk, men det var ikke så praktisk som jeg trodde, så jeg endte opp med å gå for lys og optikk," forklarer Vignolini. Men som den første personen i familien som gikk på universitetet, var ikke foreldrene enige i valget hennes. Faktisk hadde faren hennes håpet at hun ville drive med økonomi og overta økonomien til familiebutikken. "Han trodde fysikk ville være bortkastet tid, siden jeg aldri ville finne en jobb, og den gang kunne jeg egentlig ikke forklare hva fysikere gjorde."

I 2009 ble Vignolini tilbudt en doktorgrad i optisk fysikk ved Europeisk laboratorium for ikke-lineær spektroskopi (LENS) ved universitetet i Firenze. "De sa til meg at det ville bli som masteroppgaven min, men at det ville være tre år og betalt," husker hun. «Så jeg sa, 'hvorfor ikke?'» Lokket av muligheten til å gjøre mer forskning og gå på konferanser, innrømmer Vignolini at hun var ganske naiv i forhold til hva en doktorgrad ville innebære. "Jeg var ikke som doktorgradsstudentene jeg møter nå der de ser på dette som en karriere."

Nye møter

Etter doktorgraden ble Vignolini oppfordret til å reise til utlandet og endte opp med å ta en post-dok Cavendish Laboratory ved University of Cambridge i Storbritannia. Jobber med mykstofffysikeren Ullrich Steiner, begynte hun å studere de optiske egenskapene til planter og dyr hvis livlige farger ikke kommer fra pigmenter eller fargestoffer, men fra strukturer i nanoskala som sprer lys. Men det var ikke lett å bytte felt. "Jeg trodde jeg skulle gå fordi laboratoriet ser veldig kult ut, men var ikke sikker på om prosjektet kom til å fungere, så jeg insisterte med veilederen min på å ha et andre, mer fysikkbasert prosjekt som innebar utvikling av nye optiske materialer."

Det viste seg at flyttingen til Storbritannia var en stor suksess, hjulpet av den annerledes tilnærmingen til vitenskap sammenlignet med hjemme. "Jeg følte meg verdsatt og enormt motivert ettersom folk var takknemlige for det [jeg gjorde]", sier hun. "I Italia må du vanligvis være takknemlig for folk for å kunne jobbe." Hun gir også æren for Cambridge for å ha åpnet sinnet og endret måten hun driver med vitenskap på. "Nå ser jeg bare på spørsmålet, og verktøyene og menneskene jeg trenger for å løse problemet."

I 2014, etter å ha mottatt et Philip og Patricia Brown Next Generation Fellowship fra University of Cambridge, dannet Vignolini sin egen forskningsgruppe innen Cambridges kjemiavdeling. Teamet hennes satte seg fore å bygge kunstige fotoniske strukturer ved hjelp av naturlige materialer, med håp om å skape nye biologisk nedbrytbare materialer som kan erstatte tradisjonelle, potensielt farlige fargestoffer brukt i for eksempel kosmetikk, tekstiler og sikkerhetsmerker. "Så langt har vi jobbet intensivt for å lage mer bærekraftige pigmenter."

Som ny gruppeleder ble hun hjulpet ved å vinne et David Philip-stipend fra Forskningsrådet for bioteknologi og biologiske vitenskaper (BBSRC) i 2013 for å studere hvordan planter produserer strukturelle farger. Hun vant også en «startstipend» fra European Research Council i 2015. Vignolini erkjenner imidlertid at det var utfordrende å finne gruppemedlemmer fordi forskningen er treg og krever forskere som kombinerer kunnskap om fysikk, kjemi og biologi.

Å finne måter å gjenskape naturlige strukturelle farger på har et enormt kommersielt potensial og miljømessige fordeler. "Vi tenker ofte egentlig ikke på hvordan farger produseres, men de kommer fra syntetiske pigmenter og fargestoffer og har en enorm miljøkostnad," sier Vignolini. "De har høy bruk av vann og energi, kan utnytte kritiske metaller eller inkludere kreftfremkallende kjemikalier, og mye avfallsmateriale havner i avløpsvannet og havet vårt."

Vignolini var opptatt av å kommersialisere forskning utført i laboratoriet hennes, og i 2022 var Vignolini med på å grunnlegge to spin-out-selskaper. Sparxell ledes av Benjamin Droguet – en av Vignolinis tidligere doktorgradsstudenter – og prøver å gjenskape de strukturelle fargene til cellulose i stor skala for å lage plantebaserte fargede pigmenter og glitter (Nature Materials 21 352). Det andre selskapet – Umulige materialer – blir ledet av en tidligere postdoktor i gruppen hennes, Lukas Schertel, og kommersialiserer de hvite pigmentene inspirert av Sørøst-Asia Cyphochilus bille (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini er glad for at forskningen hennes er på vei inn i den virkelige verden, men hun er også stolt over at gruppens studenter og postdoktorer gjør inntrykk. "Jeg håper at teknologien vår kan være positiv for planeten og problemet med global oppvarming, og fortsette å bringe det beste ut av mennesker," sier hun. "Mentoring er den viktigste delen av jobben min."

Leder en avdeling

I januar 2023 var Vignolini utnevnt direktør av en ny avdeling ved Max Planck Institute of Colloids and Interfaces (MPICI) i Potsdam, Tyskland, dedikert til bærekraftige og bioinspirerte materialer. Den første kvinnelige direktøren ved MPICI, reiser for tiden frem og tilbake mellom Storbritannia og Tyskland, samtidig som hun oppdrar to småbarn. «Jeg hadde ikke forventet at jobben skulle bli annerledes, men faktisk er den det. I forskergruppen min gjorde jeg andre mennesker mulig, og her er det å bygge noe for andre, sier hun.

Vitenskapsdisipliner trenger ikke å ha distinkte grenser, de er alle sammenvevd og du må ha et åpent sinn

Mens hun fortsatt er i de tidlige stadiene av karrieren i Tyskland, bygger Vignolini et elektronmikroskoprom fra bunnen av og søker etter et nytt team. – Det tar tid å finne de rette menneskene. Noen medlemmer av Cambridge-gruppen vil flytte hit fra september og andre ser etter andre stillinger, forklarer Vignolini. "Planen er å flytte 100% hit, men jeg fullfører noen prosjekter i Cambridge og veileder fortsatt studenter."

Hvordan Treesearch studerer hemmelighetene til skogmaterialer med synkrotronvitenskap

I Tyskland vil Vignolini også utvikle et annet forskningsfelt kalt "sym-bionisk materie", som innebærer å se på hvordan organismer samarbeider for å høste og manipulere lys. Det er en art av grønn sjøsnegl, for eksempel, som binder levende kloroplaster fra algen den spiser slik at fotosyntesen kan fortsette inne i sneglens celler. "Vitenskapsdisipliner trenger ikke å ha distinkte grenser, faktisk er de alle sammenvevd og du må ha et åpent sinn," sier hun. «Jeg ser egentlig ikke lenger hva kjemi eller fysikk eller biologi er; Jeg tar en bredere tilnærming og tror at det er hvordan vitenskapelig kunnskap utvikler seg.»

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/