Ponovno razmišljanje o fiziki: Silvia Vignolini o uspehu na meji med disciplinami – Physics World

»V šoli sem imel vedno raje naravoslovje ali matematiko kot druge predmete,« pravi Silvia Vignolini, "vendar nisem imel pojma, kaj fizik pravzaprav počne." Vignolinijev oče, ki je odraščal v majhnem mestecu zunaj Firenc v Italiji, je v resnici želel, da študira predmet, ki bi pripeljal do »primerne službe« in njena pot v fiziko se je zgodila precej po naključju. "Imel sem odličnega učitelja kemije, ki nas je prisilil, da smo brali znanstvene knjige in jih predstavili razredu."

Posledično se je njeno zanimanje za temo – in še posebej za astrofiziko – vzbudilo, potem ko je imel Vignolini govor o temi Stephena Hawkinga Kratka zgodovina časa. Kljub temu, da ni razumela velikega dela znanosti, obravnavane v knjigi, ni odnehala in se obrnila na prijatelja, ki je študiral fiziko, da bi ji pomagal razumeti neznane pojme. Nato je začela požirati druge znanstvene knjige, vključno z biografijo Galileja Bertolta Brechta.

A kot se je izkazalo, je Vignolinijev prodor v fiziko temeljil tudi na drugem naključnem komentarju. »Nosila sem velik mamin jopič in črne hlače – imela sem videz v slogu grunge – in nekdo je rekel, da bi bila res dobra fizičarka,« se spominja v smehu. »Ne mislim, da sem poseben genij, a nikoli nisem dvomil v svojo odločitev ali se spraševal, ali bom dovolj dober. Mislil sem, da je študij fizike kul, zato sem to tudi naredil.«

Želel sem se ukvarjati z astrofiziko, vendar ni bilo tako praktično, kot sem mislil, zato sem se na koncu odločil za svetlobo in optiko.

Nadaljevala je s študijem fizike na Univerza v Firencah, pridobil diplomo in magisterij iz predmeta. »Želel sem se ukvarjati z astrofiziko, vendar ni bilo tako praktično, kot sem mislil, zato sem se odločil za svetlobo in optiko,« pojasnjuje Vignolini. Toda kot prva oseba v svoji družini, ki je šla na univerzo, se njeni starši z njeno izbiro niso strinjali. Pravzaprav je njen oče upal, da se bo ukvarjala z ekonomijo in prevzela finance družinske trgovine. "Mislil je, da bi bila fizika izguba časa, saj nikoli ne bi našel službe in takrat si nisem znal zares razložiti, kaj počnejo fiziki."

Leta 2009 so Vignoliniju ponudili doktorat iz optične fizike na univerzi Evropski laboratorij za nelinearno spektroskopijo (LENS) na Univerzi v Firencah. »Rekli so mi, da bo to podobno moji magistrski nalogi, vendar bo trajalo tri leta in bo plačano,« se spominja. »Zato sem rekel, 'zakaj pa ne?'« Vignolinijeva, ki jo je zvabila priložnost za več raziskav in obiskovanje konferenc, priznava, da je bila precej naivna glede tega, kaj doktorat pomeni. "Nisem bil kot doktorski študenti, ki jih srečujem zdaj, ko to vidijo kot kariero."

Nova srečanja

Po doktoratu je bila Vignolinijeva spodbujena, da je odšla v tujino, na koncu pa je opravila podoktorski študij v Laboratorij Cavendish na Univerzi v Cambridgeu v Veliki Britaniji. Delo s fizikom mehke snovi Ullrich Steiner, je začela preučevati optične lastnosti rastlin in živali, katerih žive barve ne izvirajo iz pigmentov ali barvil, ampak iz nanometrskih struktur, ki sipajo svetlobo. Toda zamenjava področja ni bila lahka. "Mislil sem, da grem, ker je laboratorij videti zelo kul, vendar nisem bil prepričan, ali bo projekt deloval, zato sem pri svojem nadzorniku vztrajal pri drugem, bolj na fiziki temelječem projektu, ki bo vključeval razvoj novih optičnih materialov."

Kot se je izkazalo, se je selitev v Združeno kraljestvo izkazala za velik uspeh, k čemur je pripomogel drugačen pristop do znanosti v primerjavi z domovino. »Počutila sem se cenjeno in izjemno motivirano, saj so bili ljudje hvaležni za to, kar sem naredila,« pravi. "V Italiji moraš biti običajno hvaležen ljudem, da lahko delaš." Cambridgeu pripisuje tudi zasluge, da je odprl njen um in spremenil način, kako se ukvarja z znanostjo. "Zdaj gledam samo na vprašanje ter orodja in ljudi, ki jih potrebujem za rešitev težave."

Leta 2014 je Vignolinijeva po prejemu štipendije Philip and Patricia Brown Next Generation Fellowship Univerze v Cambridgeu ustanovila lastno raziskovalno skupino na oddelku za kemijo v Cambridgeu. Njena ekipa se je odločila zgraditi umetne fotonske strukture z uporabo naravnih materialov, z upanjem, da bo ustvarila nove biološko razgradljive materiale, ki bi lahko nadomestili tradicionalna, potencialno nevarna barvila, ki se uporabljajo na primer v kozmetiki, tekstilu in varnostnih oznakah. "Doslej smo si intenzivno prizadevali za izdelavo bolj trajnostnih pigmentov."

Kot novi vodji skupine ji je pomagala zmaga na štipendiji Davida Philipa Raziskovalni svet za biotehnologijo in biološke znanosti (BBSRC) leta 2013, da bi preučili, kako rastline proizvajajo strukturne barve. Osvojila je tudi a "začetna pomoč" Iz Evropski raziskovalni svet leta 2015. Vendar Vignolini priznava, da je bilo iskanje članov skupine zahtevno, ker je raziskava počasna in zahteva znanstvenike, ki združujejo znanje fizike, kemije in biologije.

Iskanje načinov za ponovitev naravne strukturne barve ima ogromen komercialni potencial in okoljske koristi. »Pogosto zares ne razmišljamo o tem, kako nastanejo barve, vendar izvirajo iz sintetičnih pigmentov in barvil ter imajo velike okoljske stroške,« pravi Vignolini. "Porabijo veliko vode in energije, lahko izkoriščajo kritične kovine ali vključujejo rakotvorne kemikalije, veliko odpadnega materiala pa konča v odpadni vodi in našem oceanu."

V želji po komercializaciji raziskav, opravljenih v njenem laboratoriju, je Vignolinijeva leta 2022 pomagala soustanoviti dve ločeni podjetji. Sparxell vodi ga Benjamin Droguet – eden od Vignolinijevih nekdanjih doktorskih študentov – in poskuša posnemati strukturne barve celuloze v velikem obsegu, da bi naredil rastlinske barvne pigmente in bleščice (Nature Materials 21 352). Drugo podjetje – Nemogoči materiali – jo vodi nekdanji postdoktorand v njeni skupini, Lukas Schertel, in komercializira bele pigmente, ki jih navdihuje jugovzhodna Azija Cyphochilus hrošč (ACS Nano 16 (5) 7373).

Vignolinijeva je vesela, da si njene raziskave utirajo pot v resnični svet, vendar je tudi ponosna na vpliv študentov in podoktorjev njene skupine. "Upam, da je lahko naša tehnologija pozitivna za planet in problem globalnega segrevanja ter da bo še naprej izvlekla najboljše iz ljudi," pravi. "Mentorstvo je najpomembnejši del mojega dela."

Vodenje oddelka

Januarja 2023 je bil Vignolini imenovan za direktorja novega oddelka na Inštitut Maxa Plancka za koloide in vmesnike (MPICI) v Potsdamu v Nemčiji, posvečen trajnostnim in biološko navdihnjenim materialom. Kot prva režiserka na MPICI trenutno potuje sem in tja med Združenim kraljestvom in Nemčijo, obenem pa vzgaja dva malčka. »Nisem pričakoval, da bo služba drugačna, a dejansko je. V svoji raziskovalni skupini sem omogočila drugim ljudem in tukaj se gradi nekaj za druge,« pravi.

Ni treba, da imajo znanstvene discipline jasne meje, vse so prepletene in moraš ostati odprtega duha

Medtem ko je še na začetku svoje kariere v Nemčiji, Vignolinijeva iz nič gradi sobo za elektronski mikroskop in išče novo ekipo. »Potreben je čas, da najdemo prave ljudi. Nekateri člani skupine Cambridge se bodo sem preselili od septembra, drugi pa iščejo druga delovna mesta,« pojasnjuje Vignolini. "Načrt je, da se 100-odstotno preselim sem, vendar zaključujem nekaj projektov v Cambridgeu in še vedno mentoriram študentom."

Kako Treesearch proučuje skrivnosti gozdnih materialov s sinhrotronsko znanostjo

V Nemčiji bo Vignolini razvijal tudi drugo raziskovalno področje, imenovano "simbionska snov", ki vključuje opazovanje, kako organizmi sodelujejo pri žetvi in ​​manipuliranju s svetlobo. Obstaja ena vrsta zelenega morskega polža, ki na primer izloči žive kloroplaste iz alg, ki jih poje, tako da se lahko fotosinteza nadaljuje v celicah polža. »Ni treba, da imajo znanstvene discipline jasne meje, pravzaprav so vse prepletene in moraš ostati odprtega uma,« pravi. »Pravzaprav ne razumem več, kaj je kemija, fizika ali biologija; Uporabljam širši pristop in verjamem, da tako napreduje znanstveno znanje.«

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/rethinking-physics-silvia-vignolini-on-succeeding-at-the-boundary-between-disciplines/