Переосмысление физики: Сильвия Виньолини об успехе на стыке дисциплин – Мир физики

«Я всегда предпочитал естествознание или математику другим предметам в школе», — говорит Сильвия Виньолини, «но я понятия не имел, чем на самом деле занимается физик». Отец Виньолини, выросший в маленьком городке недалеко от Флоренции, Италия, на самом деле хотел, чтобы она изучала предмет, который приведет к «достойной работе», и ее путь в физику произошел довольно случайно. «У меня был замечательный учитель химии, который заставлял нас читать научные книги и дарил их классу».

В результате ее интерес к этому предмету – и к астрофизике в частности – усилился после того, как Виньолини выступила с докладом о теории Стивена Хокинга. Краткая история времени. Несмотря на то, что она не понимала большей части научных тем, обсуждаемых в книге, она отказалась сдаваться и обратилась к другу, изучавшему физику, чтобы тот помог ей понять незнакомые концепции. Затем она начала поглощать другие научные книги, в том числе биографию Галилея Бертольда Брехта.

Но, как оказалось, вторжение Виньолини в физику основывалось и на другом случайном замечании. «На мне был большой джемпер от мамы и черные брюки – у меня был такой образ в стиле гранж – и кто-то сказал, что из меня выйдет действительно хороший физик», – вспоминает она со смехом. «Я не считаю себя особым гением, но я никогда не подвергал сомнению свое решение и не спрашивал себя, буду ли я достаточно хорош. Я подумал, что изучать физику — это круто, и я так и сделал».

Я хотел заниматься астрофизикой, но это оказалось не так практично, как я думал, поэтому в итоге я остановился на свете и оптике.

Она продолжила изучать физику в Университет Флоренции, получив степень бакалавра и магистра по данному предмету. «Я хотел заниматься астрофизикой, но это оказалось не так практично, как я думал, поэтому в итоге я остановился на свете и оптике», — объясняет Виньолини. Но родители были не согласны с ее выбором, так как она была первым человеком в ее семье, поступившим в университет. На самом деле ее отец надеялся, что она займется экономикой и возьмет на себя финансы семейного магазина. «Он думал, что физика будет пустой тратой времени, поскольку я никогда не найду работу, и тогда я не мог толком объяснить, чем занимаются физики».

В 2009 году Виньолини получил степень доктора оптической физики в Европейская лаборатория нелинейной спектроскопии (LENS) во Флорентийском университете. «Они сказали мне, что это будет похоже на мою магистерскую диссертацию, но будет рассчитано на три года и будет оплачиваться», - вспоминает она. «Поэтому я сказал: «Почему бы и нет?». Соблазненная возможностью проводить дополнительные исследования и посещать конференции, Виньолини признает, что она довольно наивно относилась к тому, что повлечет за собой получение степени доктора философии. «Я не был похож на аспирантов, которых я встречаю сейчас и которые рассматривают это как карьеру».

Новые встречи

После получения докторской степени Виньолини предложили поехать за границу, и в итоге она стала постдокторантом в Кавендишская лаборатория Кембриджского университета в Великобритании. Работа с физиком мягкой материи Ульрих Штайнер, она начала изучать оптические свойства растений и животных, чьи яркие цвета создаются не пигментами или красителями, а наноразмерными структурами, рассеивающими свет. Но сменить сферу деятельности было непросто. «Я подумал, что пойду, потому что лаборатория выглядит очень круто, но не был уверен, сработает ли проект, поэтому настоял на своем руководителе, чтобы у меня был второй, более физический проект, который включал бы разработку новых оптических материалов».

Как оказалось, переезд в Великобританию оказался большим успехом, чему способствовал другой подход к науке по сравнению с тем, что было дома. «Я чувствовала себя ценной и чрезвычайно мотивированной, поскольку люди были благодарны за то, что [я сделала]», — говорит она. «В Италии обычно нужно быть благодарным людям, чтобы иметь возможность работать». Она также благодарит Кембридж за то, что она открыла свой разум и изменила свой подход к науке. «Теперь я смотрю только на вопрос, а также на инструменты и людей, которые мне нужны для решения проблемы».

В 2014 году, получив стипендию Филипа и Патрисии Браун «Следующее поколение» от Кембриджского университета, Виньолини сформировала собственную исследовательскую группу на химическом факультете Кембриджа. Ее команда намеревалась создать искусственные фотонные структуры из натуральных материалов в надежде создать новые биоразлагаемые материалы, которые могли бы заменить традиционные, потенциально опасные красители, используемые, скажем, в косметике, текстиле и защитных метках. «До сих пор мы интенсивно работали над созданием более экологически чистых пигментов».

Как новому лидеру группы ей помогла стипендия Дэвида Филипа от Исследовательский совет по биотехнологии и биологическим наукам (BBSRC) в 2013 году для изучения того, как растения производят структурные цвета. Она также выиграла «стартовый грант» из Европейский исследовательский совет в 2015 году. Однако Виньолини признает, что найти членов группы было непросто, поскольку исследования идут медленно и требуют ученых, сочетающих знания в области физики, химии и биологии.

Поиск способов воспроизвести естественный структурный цвет имеет огромный коммерческий потенциал и экологические преимущества. «Мы часто не задумываемся о том, как производятся цвета, но они состоят из синтетических пигментов и красителей и наносят огромный ущерб окружающей среде», — говорит Виньолини. «Они активно используют воду и энергию, могут использовать критически важные металлы или включать канцерогенные химические вещества, а большое количество отходов попадает в сточные воды и наш океан».

Стремясь коммерциализировать исследования, проводимые в ее лаборатории, Виньолини в 2022 году помогла соосновать две дочерние компании. Спаркселл возглавляет Бенджамин Дроге – один из бывших аспирантов Виньолини – и пытается воспроизвести структурные цвета целлюлозы в больших масштабах, чтобы производить цветные пигменты и блестки на растительной основе (Природа материалы 21 352). Другая компания – Невозможные материалы – возглавляет бывший постдок в своей группе, Лукас Шертельи занимается коммерциализацией белых пигментов, вдохновленных Юго-Восточной Азией. Цифохил жук (ACS Nano 16 (5) 7373).

Виньолини рада, что ее исследования проникают в реальный мир, но она также гордится тем, что студенты и постдоки ее группы оказывают влияние. «Я надеюсь, что наши технологии смогут принести пользу планете и решению проблемы глобального потепления, а также продолжать приносить людям лучшее», — говорит она. «Наставничество — самая важная часть моей работы».

Руководство отделом

В январе 2023 года Виньолини был назначенный директор нового отдела в Институт коллоидов и интерфейсов Макса Планка (MPICI) в Потсдаме, Германия, посвященный устойчивым и биоматериалам. Первая женщина-директор MPICI, в настоящее время она путешествует между Великобританией и Германией, одновременно воспитывая двоих малышей. «Я не ожидал, что работа будет другой, но на самом деле это так. В своей исследовательской группе я помогала другим людям, и здесь это что-то создает для других», — говорит она.

Научные дисциплины не обязательно должны иметь четкие границы, все они переплетены, и вы должны сохранять непредвзятость.

Находясь на ранних стадиях своей карьеры в Германии, Виньолини с нуля строит комнату электронного микроскопа и ищет новую команду. «Чтобы найти нужных людей, нужно время. Некоторые члены кембриджской группы переедут сюда с сентября, а другие ищут другие должности», — объясняет Виньолини. «План состоит в том, чтобы переехать сюда на 100%, но я заканчиваю некоторые проекты в Кембридже и продолжаю наставлять студентов».

Как Treesearch изучает секреты лесных материалов с помощью синхротронной науки

В Германии Виньолини также будет развивать еще одну область исследований под названием «симбионическая материя», который предполагает изучение того, как организмы взаимодействуют, собирая свет и манипулируя им. Например, есть один вид зеленых морских слизней, который изолирует живые хлоропласты от водорослей, которые он поедает, чтобы фотосинтез мог продолжаться внутри клеток слизняка. «Научные дисциплины не обязательно должны иметь четкие границы, на самом деле все они переплетены, и вам нужно сохранять непредвзятость», — говорит она. «Я больше не понимаю, что такое химия, физика или биология; Я придерживаюсь более широкого подхода и считаю, что именно так развиваются научные знания».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/