Przemyślenie fizyki: Silvia Vignolini o sukcesie na pograniczu dyscyplin – Świat Fizyki

„Zawsze wolałem przedmioty ścisłe i matematykę od innych przedmiotów w szkole” – mówi Sylwia Vignolini„ale nie miałem pojęcia, czym właściwie zajmuje się fizyk”. Dorastająca w małym miasteczku pod Florencją we Włoszech ojciec Vignolini tak naprawdę chciał, aby studiowała przedmiot, który umożliwi jej „porządną pracę”, a jej droga do fizyki pojawiła się raczej przez przypadek. „Miałem świetnego nauczyciela chemii, który kazał nam czytać książki naukowe i prezentował je klasie”.

W rezultacie jej zainteresowanie tym tematem – a w szczególności astrofizyką – wzrosło po wygłoszeniu przez Vignoliniego wykładu na temat Stephena Hawkinga Krótka historia czasu. Mimo że nie rozumiała zbyt wielu zagadnień naukowych omawianych w książce, nie poddała się i zwróciła się do przyjaciela, który studiował fizykę, aby pomógł jej zrozumieć nieznane pojęcia. Potem zaczęła pożerać inne książki naukowe, w tym biografię Galileusza Bertolta Brechta.

Ale jak się okazuje, przygoda Vignoliniego z fizyką opierała się również na innym przypadkowym komentarzu. „Miałam na sobie duży sweter po mamie i czarne spodnie – miałam styl grunge – i ktoś powiedział, że byłabym naprawdę dobrym fizykiem” – wspomina ze śmiechem. „Nie uważam, że jestem jakimś szczególnym geniuszem, ale nigdy nie kwestionowałem swojej decyzji ani nie zadawałem sobie pytania, czy będę wystarczająco dobry. Pomyślałem, że studiowanie fizyki jest fajne, więc to właśnie zrobiłem.

Chciałem zajmować się astrofizyką, ale nie było to tak praktyczne, jak myślałem, więc ostatecznie wybrałem światło i optykę.

Kontynuowała naukę fizyki na Uniwersytecie im Uniwersytet we Florencjiuzyskując tytuł licencjata i magistra w tym kierunku. „Chciałem zająć się astrofizyką, ale nie było to tak praktyczne, jak myślałem, więc ostatecznie zdecydowałem się na światło i optykę” – wyjaśnia Vignolini. Jednak jako pierwsza osoba w rodzinie, która poszła na studia, rodzice nie zgodzili się z jej wyborem. Właściwie jej ojciec miał nadzieję, że zajmie się ekonomią i przejmie finanse rodzinnego sklepu. „Uważał, że fizyka będzie stratą czasu, bo nigdy nie znajdę pracy, a wtedy nie bardzo umiałem wyjaśnić, czym zajmują się fizycy”.

W 2009 roku Vignolini uzyskał stopień doktora fizyki optycznej na Uniwersytecie im Europejskie Laboratorium Spektroskopii Nieliniowej (LENS) na Uniwersytecie Florenckim. „Powiedzieli mi, że będzie to wyglądało jak moja praca magisterska, ale będzie trwało trzy lata i będzie płatne” – wspomina. „Więc powiedziałem: «dlaczego nie?»”. Zwabiona możliwością przeprowadzenia dalszych badań i wzięcia udziału w konferencjach, Vignolini przyznaje, że była raczej naiwna, jeśli chodzi o to, z czym wiąże się doktorat. „Nie byłem taki jak doktoranci, których teraz spotykam, którzy postrzegają to jako karierę”.

Nowe spotkania

Po doktoracie Vignolini została zachęcona do wyjazdu za granicę i ostatecznie odbyła staż podoktorski w Uniwersytecie im Laboratorium Cavendisha na Uniwersytecie w Cambridge w UK. Praca z fizykiem materii miękkiej Ullricha Steinerazaczęła badać właściwości optyczne roślin i zwierząt, których żywe kolory nie pochodzą od pigmentów czy barwników, ale od struktur w skali nano rozpraszających światło. Ale zmiana pól nie była łatwa. „Pomyślałem, że pojadę, bo laboratorium wygląda naprawdę fajnie, ale nie byłem pewien, czy projekt się powiedzie, więc nalegałem, aby mój przełożony przeprowadził drugi projekt, bardziej oparty na fizyce, obejmujący opracowanie nowych materiałów optycznych”.

Jak się okazało, przeprowadzka do Wielkiej Brytanii okazała się wielkim sukcesem, do czego przyczyniło się odmienne podejście do nauki w porównaniu do tego w kraju. „Czułam się doceniona i ogromnie zmotywowana, ponieważ ludzie byli wdzięczni za to, co [zrobiłam]” – mówi. „We Włoszech zazwyczaj trzeba być wdzięcznym ludziom, że mogą pracować”. Przypisuje także Cambridge otwarcie umysłu i zmianę sposobu uprawiania nauki. „Teraz patrzę tylko na pytanie oraz narzędzia i ludzi, których potrzebuję, aby rozwiązać problem”.

W 2014 roku, po otrzymaniu stypendium Philipa i Patricii Brown Next Generation Fellowship na Uniwersytecie w Cambridge, Vignolini utworzyła własną grupę badawczą na wydziale chemii Cambridge. Jej zespół postanowił zbudować sztuczne struktury fotoniczne przy użyciu naturalnych materiałów, mając nadzieję na stworzenie nowatorskich materiałów biodegradowalnych, które mogłyby zastąpić tradycyjne, potencjalnie niebezpieczne barwniki stosowane, powiedzmy, w kosmetykach, tekstyliach i etykietach zabezpieczających. „Jak dotąd intensywnie pracowaliśmy nad produkcją bardziej zrównoważonych pigmentów”.

Jako nowa liderka grupy pomogła jej zdobycie stypendium Davida Philipa od Rada ds. Badań Biotechnologii i Nauk Biologicznych (BBSRC) w 2013 r., aby zbadać, w jaki sposób rośliny wytwarzają kolory strukturalne. Zdobyła także ok „dotacja na start” z Europejska Rada ds. Badań Naukowych w 2015 r. Vignolini przyznaje jednak, że znalezienie członków grupy było wyzwaniem, ponieważ badania są powolne i wymagają naukowców łączących wiedzę z zakresu fizyki, chemii i biologii.

Znalezienie sposobów na odtworzenie naturalnego koloru strukturalnego ma ogromny potencjał komercyjny i korzyści dla środowiska. „Często tak naprawdę nie myślimy o tym, jak powstają kolory, ale pochodzą one z syntetycznych pigmentów i barwników, a ich produkcja wiąże się z ogromnymi kosztami dla środowiska” – mówi Vignolini. „Wykorzystują duże zużycie wody i energii, mogą wykorzystywać metale krytyczne lub zawierać rakotwórcze chemikalia, a wiele odpadów trafia do ścieków i oceanów”.

Chcąc komercjalizować badania prowadzone w swoim laboratorium, w 2022 roku Vignolini pomogła założyć dwie firmy typu spin-out. Sparxell jest kierowany przez Benjamina Drogueta – jeden z byłych doktorantów Vignoliniego – i próbuje na dużą skalę odtworzyć strukturalne kolory celulozy, aby uzyskać roślinne kolorowe pigmenty i brokaty (Materiały przyrodnicze 21 352). Druga firma – Materiały niemożliwe – jest prowadzona przez byłą post-doktorkę w jej grupie, Łukasz Szerteli zajmuje się komercjalizacją białych pigmentów inspirowanych Azją Południowo-Wschodnią Cyfochilos chrząszcz (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolini jest szczęśliwa, że ​​jej badania trafiają do realnego świata, ale jest też dumna z tego, że studenci i postdoktoranci jej grupy wywierają wpływ. „Mam nadzieję, że nasza technologia będzie miała pozytywny wpływ na planetę i problem globalnego ocieplenia oraz że w dalszym ciągu będziemy mogli wyciągać z ludzi to, co najlepsze” – mówi. „Mentoring jest najważniejszą częścią mojej pracy.”

Kierowanie działem

W styczniu 2023 r. Vignolini był mianowany dyrektorem nowego wydziału w Instytut Koloidów i Interfejsów im. Maxa Plancka (MPICI) w Poczdamie w Niemczech, poświęcone materiałom zrównoważonym i inspirowanym biologią. Jest pierwszą kobietą-dyrektorką MPICI. Obecnie podróżuje tam i z powrotem między Wielką Brytanią a Niemcami, wychowując jednocześnie dwójkę małych dzieci. „Nie spodziewałem się, że ta praca będzie inna, ale rzeczywiście tak jest. W mojej grupie badawczej umożliwiłam innym ludziom tworzenie czegoś dla innych” – mówi.

Dyscypliny naukowe nie muszą mieć wyraźnych granic, wszystkie są ze sobą powiązane i trzeba zachować otwarty umysł

Będąc jeszcze na wczesnym etapie swojej kariery w Niemczech, Vignolini buduje od podstaw pracownię mikroskopu elektronowego i szuka nowego zespołu. „Znalezienie odpowiednich ludzi wymaga czasu. Część członków grupy z Cambridge przeniesie się tu od września, a inni będą szukać innych stanowisk” – wyjaśnia Vignolini. „Plan jest taki, aby przenieść się tutaj w 100%, ale kończę kilka projektów w Cambridge i nadal jestem mentorem dla studentów”.

Jak Treesearch bada tajemnice materiałów leśnych za pomocą nauki synchrotronowej

W Niemczech Vignolini będzie rozwijał także inną dziedzinę badań, tzw „materia symbioniczna”, co obejmuje przyjrzenie się, jak organizmy współpracują przy pozyskiwaniu światła i manipulowaniu nim. Istnieje na przykład jeden gatunek zielonego ślimaka morskiego, który sekwestruje żywe chloroplasty ze zjadanych przez siebie glonów, dzięki czemu w komórkach ślimaka może zachodzić fotosynteza. „Dyscypliny naukowe nie muszą mieć wyraźnych granic. W rzeczywistości wszystkie są ze sobą powiązane i trzeba zachować otwarty umysł” – mówi. „Nie rozumiem już, czym jest chemia, fizyka czy biologia; Przyjmuję szersze podejście i uważam, że w ten sposób postępuje wiedza naukowa”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/