ทบทวนฟิสิกส์: Silvia Vignolini กับการประสบความสำเร็จในขอบเขตระหว่างสาขาวิชา - Physics World

ทบทวนฟิสิกส์: Silvia Vignolini กับการประสบความสำเร็จในขอบเขตระหว่างสาขาวิชา - Physics World

ประทับเวลา: 26 กันยายน 2023 6:00 น.

ซิลเวีย วิญญูลินีนักฟิสิกส์ที่ศึกษาโครงสร้างโฟโตนิกตามธรรมชาติ พูดคุยกับ Julianna Photopoulos เกี่ยวกับการทำงานข้ามขอบเขตทางวิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิม การร่วมก่อตั้งบริษัทสตาร์ทอัพ และการก่อตั้งแผนกใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น

ซิลเวีย วิญญูลินี
ทำลายขอบเขต Silvia Vignolini ทำงานเกี่ยวกับ "แสงที่มีโครงสร้าง" ในระบบธรรมชาติ ซึ่งต้องอาศัยความเชี่ยวชาญไม่เพียงแค่ฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเคมีและชีววิทยาด้วย (เอื้อเฟื้อโดย: Sebastian Rost Fotografie)

“ฉันชอบวิชาวิทยาศาสตร์หรือคณิตศาสตร์มากกว่าวิชาอื่นๆ ในโรงเรียนเสมอ” กล่าว ซิลเวีย วิญญูลินี“แต่ฉันไม่รู้ว่าจริงๆ แล้วนักฟิสิกส์ทำอะไรอยู่” ด้วยความที่เติบโตขึ้นมาในเมืองเล็กๆ นอกเมืองฟลอเรนซ์ ประเทศอิตาลี พ่อของ Vignolini ต้องการให้เธอเรียนวิชาที่จะนำไปสู่ ​​"งานที่เหมาะสม" และเส้นทางสู่วิชาฟิสิกส์ของเธอเกิดขึ้นโดยบังเอิญ “ฉันมีครูสอนเคมีที่เก่งคนหนึ่ง ซึ่งจะสอนให้เราอ่านหนังสือวิทยาศาสตร์และนำเสนอในชั้นเรียน”

เป็นผลให้ความสนใจของเธอในเรื่องนี้ – และโดยเฉพาะฟิสิกส์ดาราศาสตร์ – เพิ่มขึ้นหลังจากที่วิโญลินีบรรยายเกี่ยวกับผลงานของสตีเฟน ฮอว์คิง ประวัติย่อของเวลา. แม้จะไม่เข้าใจวิทยาศาสตร์ที่กล่าวถึงในหนังสือมากนัก แต่เธอก็ปฏิเสธที่จะยอมแพ้และหันไปหาเพื่อนที่กำลังเรียนฟิสิกส์เพื่อช่วยให้เธอเข้าใจแนวคิดที่ไม่คุ้นเคย จากนั้นเธอก็เริ่มกลืนกินหนังสือวิทยาศาสตร์เล่มอื่นๆ รวมถึงชีวประวัติกาลิเลโอของแบร์ทอลต์ เบรชต์

แต่เมื่อปรากฎว่า การจู่โจมทางฟิสิกส์ของ Vignolini ก็ขึ้นอยู่กับความคิดเห็นโอกาสอื่นเช่นกัน “ฉันสวมเสื้อจัมเปอร์ตัวใหญ่กับแม่และกางเกงขายาวสีดำ ฉันมีลุคสไตล์กรันจ์ และมีคนบอกว่าฉันจะเป็นนักฟิสิกส์ที่เก่งมาก” เธอเล่าพร้อมกับหัวเราะ “ฉันไม่คิดว่าตัวเองมีอัจฉริยะเป็นพิเศษ แต่ฉันไม่เคยตั้งคำถามกับการตัดสินใจของตัวเองหรือถามตัวเองว่าฉันจะดีพอหรือไม่ ฉันคิดว่าการเรียนฟิสิกส์มันเจ๋ง ฉันก็เลยทำแบบนั้น”

ฉันอยากทำฟิสิกส์ดาราศาสตร์แต่ไม่ได้ลงมือปฏิบัติจริงอย่างที่คิด ดังนั้นฉันจึงเลือกเรียนเรื่องแสงและทัศนศาสตร์

เธอไปเรียนฟิสิกส์ที่ มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์, สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีและปริญญาโทในสาขาวิชานี้ “ฉันอยากทำดาราศาสตร์ฟิสิกส์ แต่มันก็ไม่ได้ลงมือปฏิบัติจริงอย่างที่คิด ดังนั้นฉันจึงเลือกเรียนเรื่องแสงและทัศนศาสตร์” วิโญลินีอธิบาย แต่เนื่องจากเป็นคนแรกในครอบครัวที่ได้เข้าเรียนมหาวิทยาลัย พ่อแม่ของเธอจึงไม่เห็นด้วยกับการเลือกของเธอ ในความเป็นจริง พ่อของเธอหวังว่าเธอจะทำงานด้านเศรษฐศาสตร์และเข้ามาดูแลการเงินของร้านค้าของครอบครัว “เขาคิดว่าฟิสิกส์คงจะเสียเวลาเพราะฉันไม่เคยหางานทำ และในตอนนั้น ฉันอธิบายไม่ได้จริงๆ ว่านักฟิสิกส์ทำอะไร”

ในปี 2009 Vignolini ได้รับปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์เชิงแสงที่ ห้องปฏิบัติการยุโรปสำหรับสเปกโทรสโกปีแบบไม่เชิงเส้น (LENS) ที่มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ “พวกเขาบอกฉันว่ามันจะเหมือนกับวิทยานิพนธ์ปริญญาโทของฉัน แต่จะใช้เวลาสามปีและได้รับค่าตอบแทน” เธอเล่า “ฉันก็เลยพูดว่า 'ทำไมจะไม่ได้ล่ะ'” ด้วยโอกาสที่จะค้นคว้าเพิ่มเติมและเข้าร่วมการประชุม Vignolini ยอมรับว่าเธอค่อนข้างไร้เดียงสาเกี่ยวกับสิ่งที่ปริญญาเอกจะนำมาซึ่ง “ฉันไม่เหมือนนักศึกษาปริญญาเอกที่ฉันเจอตอนนี้โดยที่พวกเขามองว่านี่เป็นอาชีพ”

การเผชิญหน้าครั้งใหม่

หลังจากสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก Vignolini ได้รับการสนับสนุนให้ไปต่างประเทศและลงเอยด้วยการทำ post-doc ใน ห้องทดลองคาเวนดิชแห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในสหราชอาณาจักร การทำงานร่วมกับนักฟิสิกส์เนื้ออ่อน อุลริช สไตเนอร์เธอเริ่มศึกษาคุณสมบัติทางแสงของพืชและสัตว์ที่มีสีสดใสไม่ได้มาจากเม็ดสีหรือสีย้อม แต่มาจากโครงสร้างระดับนาโนที่กระจายแสง แต่การเปลี่ยนเขตข้อมูลไม่ใช่เรื่องง่าย “ฉันคิดว่าจะไปเพราะห้องแล็บดูเจ๋งจริงๆ แต่ไม่แน่ใจว่าโปรเจ็กต์นี้จะได้ผลหรือเปล่า ฉันจึงยืนกรานกับหัวหน้างานของฉันที่จะมีโปรเจ็กต์ที่เน้นฟิสิกส์เป็นลำดับที่สองมากขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาวัสดุเชิงแสงใหม่ๆ”

ปรากฏว่าการย้ายมาอยู่สหราชอาณาจักรประสบความสำเร็จอย่างมาก โดยได้รับความช่วยเหลือจากแนวทางทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างเมื่อเทียบกับเมื่อเปรียบเทียบกับที่บ้าน “ฉันรู้สึกมีคุณค่าและมีแรงบันดาลใจอย่างมากเมื่อผู้คนรู้สึกซาบซึ้งกับสิ่งที่ [ฉันทำ]” เธอกล่าว “ในอิตาลี คุณมักจะต้องขอบคุณผู้คนที่สามารถทำงานได้” เธอยังให้เครดิตกับเคมบริดจ์ที่เปิดใจและเปลี่ยนแปลงวิธีการทำงานด้านวิทยาศาสตร์ของเธอ “ตอนนี้ ฉันดูแค่คำถาม รวมถึงเครื่องมือและคนที่ฉันต้องการในการแก้ปัญหา”

ในปี 2014 หลังจากได้รับทุน Philip and Patricia Brown Next Generation Fellowship จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ Vignolini ได้ก่อตั้งกลุ่มวิจัยของเธอเองขึ้นภายในแผนกเคมีของเคมบริดจ์ ทีมงานของเธอเริ่มสร้างโครงสร้างโฟโตนิกเทียมโดยใช้วัสดุธรรมชาติ โดยหวังว่าจะสร้างวัสดุใหม่ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งสามารถทดแทนสารสีแบบดั้งเดิมที่อาจเป็นอันตรายที่ใช้ในเครื่องสำอาง สิ่งทอ และป้ายรักษาความปลอดภัย “จนถึงตอนนี้ เราได้ทำงานอย่างเข้มข้นเพื่อสร้างเม็ดสีที่มีความยั่งยืนมากขึ้น”

ในฐานะผู้นำกลุ่มคนใหม่ เธอได้รับความช่วยเหลือจากการได้รับมิตรภาพจาก David Philip จาก สภาวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพและวิทยาศาสตร์ชีวภาพ (BBSRC) ในปี 2013 เพื่อศึกษาว่าพืชสร้างสีโครงสร้างได้อย่างไร เธอยังได้รับรางวัลก “ทุนเริ่มต้น” จาก สภาวิจัยยุโรปในปี 2015. อย่างไรก็ตาม วิกโนลินียอมรับว่าการค้นหาสมาชิกกลุ่มเป็นเรื่องที่ท้าทายเนื่องจากการวิจัยช้าและต้องใช้นักวิทยาศาสตร์ที่ผสมผสานความรู้ด้านฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยาเข้าด้วยกัน

ภาพสีโครงสร้างระดับนาโน
ทั้งหมดที่เปล่งประกาย งานที่ดำเนินการโดย Silvia Vignolini และเพื่อนร่วมงานของเธอในการเลียนแบบสีเชิงโครงสร้างของเซลลูโลส ได้นำไปสู่การก่อตั้งบริษัทที่แยกตัวออกมาเพื่อผลิตเม็ดสีและแวววาวจากพืช (เอื้อเฟื้อโดย: Droguet, BE, Liang, HL., Frka-Petesic, B. et al. การผลิตฟิล์มนาโนคริสตัลเซลลูโลสที่มีโครงสร้างสีขนาดใหญ่และเม็ดสีเอฟเฟกต์ (แนท. Mater. 21 352) doi.org/10.1038/s41563-021-01135-8)

การหาวิธีทำซ้ำสีโครงสร้างตามธรรมชาติมีศักยภาพทางการค้ามหาศาลและมีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม “เรามักจะไม่ค่อยคิดถึงวิธีการผลิตสี แต่พวกมันมาจากเม็ดสีและสีย้อมสังเคราะห์ และมีค่าใช้จ่ายด้านสิ่งแวดล้อมมหาศาล” Vignolini กล่าว “พวกมันมีการใช้น้ำและพลังงานสูง สามารถใช้ประโยชน์จากโลหะที่สำคัญหรือรวมถึงสารเคมีที่ก่อมะเร็ง และของเสียจำนวนมากก็จบลงในน้ำเสียและในมหาสมุทรของเรา”

ด้วยความตั้งใจที่จะทำการวิจัยที่ดำเนินการในห้องแล็บของเธอในเชิงพาณิชย์ ในปี 2022 Vignolini ได้ช่วยร่วมก่อตั้งบริษัทที่แยกตัวออกมาสองแห่ง สปาร์เซลล์ กำลังมุ่งหน้าไป เบนจามิน ดร็อกเก็ต – หนึ่งในอดีตนักศึกษาปริญญาเอกของ Vignolini – และกำลังพยายามจำลองสีเชิงโครงสร้างของเซลลูโลสในวงกว้างเพื่อสร้างเม็ดสีและแวววาวจากพืช (วัสดุธรรมชาติ 21 352). บริษัทอื่น— วัสดุที่เป็นไปไม่ได้ – นำโดยอดีต post-doc ในกลุ่มของเธอ ลูคัส เชอร์เทลและกำลังจำหน่ายเม็ดสีสีขาวที่ได้รับแรงบันดาลใจจากเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ไซโฟชิลัส ด้วง (ACS Nano 16 (5) 7373).

ด้วงไซโฟชิลัส
อัศจรรย์แห่งธรรมชาติ อีกบริษัทหนึ่งที่แยกตัวออกมาจากงานวิจัยของ Silvia Vignoli กำลังพยายามขายเม็ดสีที่ได้รับแรงบันดาลใจจากเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ไซโฟชิลัส ด้วงซึ่งมีเกล็ดสีขาวสว่างผิดปกติปกคลุมทั้งโครงกระดูกภายนอก (เอื้อเฟื้อโดย: iStock/Elisa Irmalia)

Vignolini มีความสุขที่งานวิจัยของเธอกำลังเข้าสู่โลกแห่งความเป็นจริง แต่เธอก็ภูมิใจที่นักศึกษาในกลุ่มของเธอและนักศึกษาหลังปริญญาเอกที่สร้างความแตกต่าง “ฉันหวังว่าเทคโนโลยีของเราจะส่งผลดีต่อโลกและปัญหาภาวะโลกร้อน และนำสิ่งที่ดีที่สุดออกมาจากผู้คนต่อไป” เธอกล่าว “การให้คำปรึกษาเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในงานของฉัน”

กำกับแผนก

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2023 วิโญลินีเป็น กรรมการที่ได้รับการแต่งตั้ง ของแผนกใหม่ที่ สถาบันคอลลอยด์และอินเทอร์เฟซมักซ์พลังค์ (MPICI) ในเมืองพอทสดัม ประเทศเยอรมนี อุทิศตนเพื่อวัสดุที่ยั่งยืนและได้รับแรงบันดาลใจทางชีวภาพ เธอเป็นผู้กำกับหญิงคนแรกของ MPICI ปัจจุบันเธอเดินทางไปมาระหว่างสหราชอาณาจักรและเยอรมนี ในขณะเดียวกันก็เลี้ยงลูกวัยเตาะแตะสองคนด้วย “ฉันไม่ได้คาดหวังว่างานจะแตกต่างออกไป แต่จริงๆ แล้วมันเป็นอย่างนั้น ในกลุ่มวิจัยของฉัน ฉันช่วยเหลือผู้อื่น และนี่คือการสร้างบางสิ่งเพื่อผู้อื่น” เธอกล่าว

สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ไม่จำเป็นต้องมีขอบเขตที่ชัดเจน แต่เกี่ยวพันกัน และคุณต้องเปิดใจให้กว้าง

ขณะที่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นอาชีพการงานในเยอรมนี Vignolini กำลังสร้างห้องกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนตั้งแต่เริ่มต้นและค้นหาทีมใหม่ “ต้องใช้เวลาในการหาคนที่เหมาะสม สมาชิกบางคนของกลุ่ม Cambridge จะย้ายมาที่นี่ตั้งแต่เดือนกันยายน และคนอื่นๆ กำลังมองหาตำแหน่งอื่น” Vignolini อธิบาย “แผนคือย้ายมาที่นี่ 100% แต่ฉันกำลังทำบางโปรเจ็กต์ในเคมบริดจ์ให้เสร็จและยังคงให้คำปรึกษาแก่นักเรียนอยู่”

ในประเทศเยอรมนี Vignolini จะพัฒนางานวิจัยอีกสาขาหนึ่งที่เรียกว่า “สสารซิมไบโอนิก”ซึ่งเกี่ยวข้องกับการดูว่าสิ่งมีชีวิตร่วมมือกันอย่างไรในการเก็บเกี่ยวและควบคุมแสง มีทากทะเลสีเขียวชนิดหนึ่งที่แยกคลอโรพลาสต์ที่มีชีวิตออกจากสาหร่ายที่มันกินเข้าไป เพื่อให้การสังเคราะห์แสงดำเนินต่อไปภายในเซลล์ของทากได้ “สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ไม่จำเป็นต้องมีขอบเขตที่ชัดเจน อันที่จริง สาขาวิชาเหล่านี้เชื่อมโยงกัน และคุณต้องเปิดใจให้กว้าง” เธอกล่าว “ฉันไม่เห็นจริงๆ แล้วว่าเคมี ฟิสิกส์ หรือชีววิทยาคืออะไรอีกต่อไป ฉันใช้วิธีการที่กว้างขึ้นและเชื่อว่านั่นคือความก้าวหน้าของความรู้ทางวิทยาศาสตร์”

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์