Opportunità uniche

Vanessa Wood appartiene a quei scienziati che si può volentieri definire «superiori»: laureata a Yale a 22 anni, dottoressa a 26, professoressa a 27 anni. Nell'intervista, la simpatica ricercatrice nel campo del nanomateriale racconta cosa l'ha attratta dal MIT (Massachusetts Institute of Technology) all'ETH, dove oggi lavora tra l'altro nel nuovo «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center».

Autore: Christine Heidemann

Signora Wood, come ha saputo che l'ETH cercava una professoressa di Nanofotonica e Nanoelettronica?
A febbraio 2010 ho ricevuto una telefonata dall'ETH. L'ETH cercava un rappresentante del mio settore e aveva sentito che mi candidavo come professoressa. Mi hanno quindi chiesto di inviare i miei documenti di candidatura, cosa che ho fatto.

Qual è stato il motivo principale che ha influenzato la sua decisione di venire a Zurigo?
Sono rimasta estremamente colpita dalle risorse a disposizione qui e dagli altri scienziati che ho incontrato durante la mia visita. Si percepiva chiaramente un forte spirito di collaborazione e molto entusiasmo per la ricerca.

Con le risorse intende soprattutto il nuovo centro di ricerca nanoscientifica a Rüschlikon, che l'ETH Zürich gestisce insieme a IBM.
Il mio team ed io abbiamo la fortuna di avere due sedi di ricerca: il laboratorio optoelettronico nel centro ETH e il laboratorio di accumulo energetico nel «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center». In questo centro c'è una camera bianca condivisa dall'ETH e IBM. È progettata appositamente per introdurre nuovi materiali e processi nella produzione standard. Una struttura del genere è fondamentale per sfruttare il potenziale scientifico e industriale della nanotecnologia. Nella maggior parte delle camere bianche non si può lavorare con nanomateriali a scopo di ricerca. Pertanto, il «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center» colma una lacuna importante e stabilisce nuovi standard.

Su cosa lavorate esattamente nei due laboratori?
Studiamo il trasporto di carica in sistemi a scala nanometrica e utilizziamo le conoscenze acquisite, ad esempio, per la progettazione di celle solari, accumulatori e diodi luminosi. Per esempio, ci concentriamo su nuovi metodi di caratterizzazione dei materiali di accumulo e sulla progettazione di architetture di batterie innovative. Quando si riduce la massa attiva delle batterie, aumenta il rapporto tra superficie e volume. Ciò permette di ottenere correnti di carica e scarica più elevate, che potrebbero essere interessanti per applicazioni in veicoli elettrici.

Di quali dimensioni parliamo quando ci riferiamo ai nanomateriali che utilizzate?
Parliamo di una scala di grandezza circa 80.000 volte più piccola del diametro di un capello umano. Nei nostri laboratori ci interessano materiali con dimensioni inferiori ai 50 nanometri. Sotto questa soglia, i materiali si comportano in modo completamente diverso rispetto a particelle più grandi dello stesso materiale.

Può fare un esempio?
Se, ad esempio, si prendono alcuni grossi pezzi di un semiconduttore fotonico, ogni pezzo assorbirà lo stesso colore di luce. Se invece si producono particelle di semiconduttore con un diametro tra due e dieci nanometri, ogni particella assorbirà una luce di colore diverso, poiché la struttura elettronica del materiale è stata modificata. Queste nanoparticelle, che chiamiamo punti quantici, sono estremamente interessanti per applicazioni in celle solari e nell'illuminazione. Questi punti quantici possiedono proprietà ottiche eccezionali, ma la loro piccola dimensione rende più difficile il trasporto di carica. Uno dei nostri progetti di ricerca nel laboratorio di nanoelettronica mira a trovare metodi per sfruttare le proprietà ottiche vantaggiose di questi materiali senza essere limitati dai problemi di trasporto di carica.

Quanto è importante la collaborazione con i ricercatori di IBM?
Gli studenti dell'ETH che lavorano nella camera bianca del «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center» hanno l'opportunità unica di condividere gli spazi, le attrezzature e le risorse di conoscenza con scienziati di IBM, leader nella ricerca e nello sviluppo nel campo della nanotecnologia. Grazie alla vicinanza spaziale e intellettuale nel centro, la nostra interazione con i ricercatori di IBM viene notevolmente favorita, e siamo entusiasti di sviluppare una collaborazione ancora più ampia con i colleghi di IBM.

Molte persone temono che i nanoparticelle possano finire incontrollatamente nell'ambiente. Cosa ne pensa?
Innanzitutto, bisogna capire che con nanotecnologia si intendono molte cose diverse: alcuni gruppi di ricerca vogliono usare nanoparticelle in campo sanitario. Il nostro laboratorio, invece, non lavora su applicazioni biologiche. Le nostre nanoparticelle sono incapsulate in dispositivi, in modo da non entrare in contatto con il corpo umano o l'ambiente. Tuttavia, tutti i nostri laboratori sono dotati di sistemi di ventilazione speciali e di procedure di smaltimento chimico specifiche per isolare le nanoparticelle. Riteniamo che si debbano adottare tutte le precauzioni necessarie per garantire la sicurezza dei ricercatori e prevenire qualsiasi impatto ambientale.

E la responsabilità degli scienziati stessi?
Credo che, nel complesso, come scienziati e ingegneri, abbiamo il dovere etico di considerare anche gli effetti della produzione e dello smaltimento dei materiali e dei prodotti che sviluppiamo. Questo vale per ogni tecnologia, non solo per i nanomateriali. Un primo passo è la ricerca sui rischi. In Svizzera, siamo fortunati di poter condurre un dialogo positivo sulla sicurezza attraverso il programma di ricerca nazionale «Opportunità e rischi dei nanomateriali», che ci permette di investire nella sicurezza e di promuovere un dibattito costruttivo.

Quando usciranno le prime celle solari nanometriche sul mercato?
L'interesse del settore economico è molto forte in questo momento; quindi, prevedo che tra qualche anno ci saranno i primi prodotti. Tuttavia, a mio avviso, ci vorranno ancora diversi anni prima che l'uso di nanomateriali nelle celle solari sia pienamente maturo. I nanomateriali non migliorano immediatamente la tecnologia. Piuttosto, dobbiamo capire come e quando utilizzarli nel modo più efficace. Ma proprio queste domande aperte sui nanomateriali, come ad esempio il modo migliore di sfruttare le loro proprietà innovative, rendono così interessante lavorare in questo campo di ricerca.

Vanessa Wood
lavora dal gennaio 2011 presso il Dipartimento di Tecnologia dell'Informazione e Ingegneria Elettrica dell'ETH Zürich. Dirige il laboratorio di nanoelettronica. In precedenza, ha svolto un postdoc sotto la guida del professor Yet-Ming Chiang e del professor Craig Carter nel dipartimento di Scienza e Tecnologia dei Materiali al Massachusetts Institute of Technology (MIT), dove ha studiato sospensioni colloidali nanostrutturate per applicazioni di accumulo energetico. Vanessa Wood ha conseguito un Master of Science e un dottorato nel dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica del MIT, dove ha condotto ricerche su nanocristalli colloidali e sul loro impiego in dispositivi optoelettronici come diodi luminosi e celle solari.