Impulsi laser ultra brevi per studiare la materia

«Tutti noi ingegneri qui impariamo a costruire cose, io ho imparato a costruire dei laser ultraveloci». Margherita Maiuri, ricercatrice del Dipartimento di Fisica parla così del suo lavoro al Politecnico di Milano. Nei laboratori di spettroscopia ultraveloce si utilizzano impulsi laser brevi per studiare la materia. Questa ricerca utilizza tecnologie e metodologie innovative nel settore dei laser, con importanti ricadute nel campo dell’ottica, delle comunicazioni ottiche e della diagnostica per i materiali.

Margherita di cosa si occupa nello specifico la sua ricerca?

«Nella mia attività di ricerca mi occupo di fotonica. Nel nostro laboratorio impieghiamo i laser per sondare le proprietà ottiche dei materiali da un punto di vista transiente. Usiamo delle tecniche di spettroscopia che ci permettono di studiare la risposta dei materiali a degli stimoli luminosi al variare del tempo, dove per noi il tempo è un tempo ultraveloce. Studio principalmente complessi che hanno a che fare con l’assorbimento della luce e la conversione di questa in energia. All’inizio della mia ricerca, durante il dottorato, ho iniziato a studiare le proprietà ottiche di sistemi naturali biologici, una ricerca che combina la fisica, la chimica, e la biologia. Ho indagato le molecole che si trovano all’interno delle piante (carotenoidi e clorofille), studiando in particolare i primi istanti che riguardano la fase luminosa del processo di fotosintesi. Le molecole contenute all’interno elle piante (detti pigmenti fotosintetici) reagiscono alla luce su scale temporali veloci, la assorbono e la convertono in energia chimica. La parte centrale della mia ricerca è proprio capire come queste molecole compiano questi processi, in particolare come avvengano i trasferimenti di energia su queste scale ultrarapide all’interno delle piante».

Quali campi di applicazione può avere questa ricerca?

«La mia è una ricerca di base multidisciplinare, che coinvolge settori differenti e ha diversi campi di applicazione. Da un punto di vista biologico, i nostri studi possono essere molto utili. Ad esempio, per capire come la pianta risponde a uno stimolo luminoso più o meno intenso, e quindi come si protegge. Oppure nel campo della ricerca di nuovi materiali per le energie rinnovabili, capire esattamente come funziona la fotosintesi naturale ci ha permesso di identificare i principi guida che si devono applicare per creare un dispositivo che converte energia pulita, una “foglia artificiale”».

Laboratorio laser a femtosecondi del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano
Laboratorio laser a femtosecondi del Dipartimento di Fisica
Qual è il futuro della sua ricerca sull’utilizzo di impulsi ultra brevi?

«Negli ultimi mi sto interessando anche allo studio dei materiali nano strutturati, che rispondono sempre alla luce. Dalla loro composizione stiamo imparando proprietà che permettono di controllare e modulare la luce. La mia idea è quella di unire questi due mondi: come controllare delle reazioni chimiche tramite materiali nano strutturati». 

Che strumentazioni utilizzate nel Laboratorio di spettroscopia ultra breve?

«Nei nostri laboratori del Politecnico di Milano gli studenti, i dottorandi e i ricercatori lavorano a ricerche differenti, utilizzando strumenti che sono tutti progettati e costruiti all’interno del Dipartimento di Fisica. Sono laser molto complessi con cui noi riusciamo a generare impulsi luminosi brevissimi (durate di femtosecondi). Collaboriamo con molti gruppi di ricerca italiani e internazionali, per approfondire tematiche che riguardano la cattura e conversione dell’energia, come quella della fotocatalisi, del fotovoltaico o, appunto, la fotosintesi».

Era questo il lavoro che immaginava di fare da bambina? Come si è avvicinata alle STEM e alla ricerca?

«Da piccola non giocavo col piccolo chimico e non ho neanche frequentato il liceo Classico, quindi non ho avuto un contatto con le materie scientifiche molto approfondito. Però a casa mia si respirava aria di ricerca, entrambi i miei genitori sono professori universitari, in ambito medico. Quasi per caso nel 2004 ho seguito dei corsi di orientamento organizzati dal Politecnico di Milano e dalla Normale di Pisa. Ricordo che si parlava di nanotecnologie e io rimasi affascinata, avevo l’impressione di poter utilizzare uno strumento piuttosto potente per fare cose all’avanguardia. Penso che l’idea sia nata con questi corsi, che mi hanno indirizzata verso le materie STEM».

Margherita Maiuri, ricercatrice del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano
Margherita Maiuri ricercatrice del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano
Si parla molto di gender gap in tanti ambiti, anche in quello della ricerca: lei avverte il peso di questo “divario”?

«Quando mi sono iscritta al Politecnico di Milano nel 2005, su circa cento matricole del mio corso, le ragazze erano solo una ventina. Adesso, i numeri stanno migliorando, sono raddoppiati in generale. Da studentessa non ho vissuto male questo gap. Quello che mancava forse erano dei role model femminili all’interno dell’università. Non ho avuto tante docenti donne, ce n’erano un paio, ed erano modelli di riferimento per noi. Durante il periodo del dottorato nel gruppo dove ho lavorato c’erano molte ragazze insieme a me, e lo stesso durante il post-doc in America. Purtroppo le professoresse ordinarie, ad oggi, sono ancora meno rispetto ai professori. Penso che i motivi di questo divario di genere soprattutto nelle posizioni di vertice di una carriera, possono essere diversi, culturali, sociali. Conciliare la vita personale, la famiglia, i figli con gli impegni lavorativi è molto complesso, c’è bisogno di grande supporto e collaborazione sia in casa che al lavoro, per dedicare il giusto tempo a tutto. Io sono mamma da poco più di un anno e sono fortunata ad avere un marito e i miei colleghi che mi sostengono molto».

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