Stefano Goodnick

Vicedirettore
Lightworks presso l'Arizona State University
Professore
Università statale dell'Arizona
Scuola di Ingegneria Elettrica, Informatica ed Energetica
Tempe, Arizona, Stati Uniti

Formazione scolastica:

• Laurea in scienze ingegneristiche, Trinity University
• MS, Ingegneria Elettrica, Colorado State University
• Dottorato di ricerca, ingegneria elettrica, Colorado State University

Focus del lavoro:

Goodnick è professore presso la Scuola di ingegneria elettrica, informatica ed energetica dell'ASU ed è vicedirettore di ASU Lightworks, l'organizzazione ombrello per tutte le attività di energia rinnovabile dell'ASU.

Consigli agli studenti:

“La nanotecnologia è un campo molto interdisciplinare, quindi ciò che è importante in realtà è avere competenze di base in matematica, fisica, chimica e persino biologia. Avere un nucleo solido in quegli ambiti ti permette di scegliere l’area disciplinare in cui vuoi addentrarti”.

Collegamenti:

  – Lightworks presso l'Arizona State University
  – Scuola di ingegneria elettrica, informatica ed energetica dell'Arizona State University

Colloquio:  

D: Quando hai scoperto per la prima volta che il tuo percorso professionale si concentrava sulle nanotecnologie?
Goodnick: Immagino che sarebbe stato quando ho iniziato la mia formazione universitaria nei primi anni '80. Ero interessato all'energia solare e sono andato nello stato del Colorado perché lì c'era molta attività in crescita nel settore dell'energia solare. E ho iniziato a lavorare per capire come funzionano le cellule, cosa era responsabile del loro cedimento e cosa stava succedendo all'interfaccia tra due materiali. Quando guardi le interfacce tra i materiali, le interfacce si verificano su una distanza molto breve, quindi tutto accadeva su scala nanometrica. A quel tempo, ero coinvolto nell'utilizzo di strumenti analitici per scoprire cosa stava succedendo entro pochi angstrom o pochi nanometri dell'interfaccia, e questo mi ha portato a lavorare che coinvolgeva l'imaging di atomi su scala atomica. Poiché eravamo interessati a quanto ruvide fossero le interfacce tra questi due, abbiamo utilizzato nuove tecniche di imaging in cui potevamo effettivamente vedere gli atomi. Essere in grado di vedere gli atomi usando la microscopia elettronica è stato davvero fantastico. Potevi davvero capire cosa stava succedendo all'interfaccia, e questo mi ha fatto interessare sempre di più alle cose su scala atomica. E a quel tempo, tutte queste nuove tecniche stavano uscendo una dopo l'altra, il microscopio a scansione a forza atomica, il microscopio a effetto tunnel, un periodo emozionante.   

D: A quali attuali applicazioni della nanotecnologia stai lavorando?  
Goodnick: La mia ricerca è focalizzata sulla nanoelettronica, compresa la nanofotonica e la conversione dell'energia, l'elettronica molecolare e la nanoscienza computazionale. Uno degli sforzi principali al momento riguarda le applicazioni della nanotecnologia nel miglioramento delle prestazioni dei dispositivi di conversione dell'energia come le celle solari. Stiamo anche esaminando l'integrazione dei nanofili come componenti funzionali nei circuiti integrati.       

D: Qual è la cosa più gratificante nel lavorare con la nanotecnologia?
Goodnick: Penso che la nanotecnologia sia gratificante poiché offre modi per creare nuovi materiali che potrebbero portare a nuove applicazioni. È come un parco giochi in cui abbiamo tutti questi nuovi strumenti e nuove possibilità materiali che anni fa non esistevano. Ad esempio, le prime celle solari commerciali furono realizzate negli anni ’50 e l’efficienza delle celle solari è cresciuta lentamente nel tempo. La nanotecnologia ci offre la possibilità di affrontare nuovamente queste sfide: possiamo creare nuovi materiali che facciano funzionare una cella solare in modo molto più efficiente? Allo stesso tempo, questo vale in molti altri campi come l’elettronica e la biomedicina. All'improvviso hai questa nuova cassetta degli attrezzi piena di materiali e concetti che possono avere un grande impatto in campi già consolidati. Quindi è davvero una tecnologia abilitante che offre molte opportunità.

D: C'è un esempio che puoi fornire che mostra come qualcosa su cui hai lavorato ha avuto un impatto positivo sul mondo?
Goodnick: Tutti gli scienziati apportano così tanti contributi che fanno parte di un corpus di lavoro più ampio che ha un impatto su un campo. Quindi potrei pensare che il mio lavoro di comprensione del ruolo delle interfacce nei dispositivi elettronici, ad esempio, abbia contribuito a rendere tali dispositivi più veloci, più piccoli e più economici. Ed è ancora un ambito in cui il ruolo delle interfacce sulle prestazioni dei dispositivi è ancora in crescita.    

D: Qual è secondo te l'impatto più grande che la nanotecnologia ha avuto finora sul mondo?  
Goodnick: Alcune persone non la riconoscono come nanotecnologia finché non glielo fai notare, ma penso che l'intera industria dei semiconduttori sia un'industria delle nanotecnologie. Tutti i microprocessori e le memorie all’avanguardia – e tutta la tecnologia dei circuiti integrati attualmente in produzione – si basano sulla nanotecnologia. Lo stesso vale per tutte le dimensioni critiche dei transistor al silicio e delle celle di memoria: hanno tutte dimensioni critiche su scala nanometrica. Quindi, in realtà, l'intero settore informatico è basato sulla nanotecnologia, e molte persone non si rendono conto di questo fatto perché sta accadendo da molti decenni, con le dimensioni delle funzionalità che diventano sempre più piccole. Ad un certo punto abbiamo oltrepassato una soglia in cui non era nano e ora lo è, ed è davvero una soglia morbida. In realtà, tutta la tecnologia dell’informazione e della comunicazione di cui disponiamo oggi si basa sulla nanotecnologia.  

D: Per favore, fornisca un esempio di ciò che prevede che le applicazioni nanotecnologiche porteranno in futuro. 
Goodnick: In termini di elettronica, la promessa della nanoelettronica è quella di fornire capacità rivoluzionarie in tutti i settori della scienza e della tecnologia, dalla fisica, ai campi dell'informatica, della medicina, della biologia e dei materiali. L’alta velocità rivoluzionerà le comunicazioni e le prestazioni dei computer. Tra i concetti previsti ci sono l’informatica quantistica, i supercomputer su chip, i computer istantanei, i dispositivi di monitoraggio medico impiantati, le protesi neurali, i robot autocoscienti e adattivi e i sistemi di sorveglianza autonomi, che mostrano tutti opportunità di invenzione e impresa tecnologica. Penso che un'altra grande area sia la nanomedicina, perché penso che vedremo un grande impatto sulla salute umana e sulle biotecnologie perché possiamo produrre elettronica sulla stessa scala dei sistemi biologici su cui stiamo cercando di influenzare . Questo è molto importante per la medicina: vedremo nuova diagnostica e nuove terapie basate sulla nanotecnologia. Lavori allo stesso livello delle cellule e delle entità biologiche del corpo, quindi lavoriamo davvero a livello molecolare e cellulare. Inoltre, penso che la nanotecnologia nel settore energetico aiuterà a rendere possibile questo campo così come lo sviluppo di nuove tecnologie di conversione dell'energia e di tecnologie per le batterie: sta già accadendo adesso.    

D: Ti ritrovi a lavorare di più in una situazione di squadra o più da solo?
Goodnick: La nanotecnologia, immagino per definizione, è multidisciplinare e quindi è quasi impossibile lavorare da soli. Mi ritrovo a lavorare con gruppi che abbracciano molti campi.     

D: Se lavori di più in squadra, quali sono le altre aree di competenza dei membri del tuo team?   
Goodnick: Per me è più pratico e interessante lavorare insieme a fisici, chimici e biologi in quest'area perché la nanotecnologia, credo, consente lo sviluppo della tecnologia al nesso tra tutti questi diversi campi. 

D: La tua formazione universitaria ti ha aiutato nel tuo lavoro sulle nanotecnologie?
Goodnick: Penso di sì. Quando andavo a scuola, anche se c’era meno enfasi sui team rispetto ad adesso, avevo comunque una formazione abbastanza buona nel team building perché frequentavo un piccolo istituto universitario. Abbiamo lavorato in team durante tutta la mia formazione universitaria. Come studente laureato, lavori più individualmente, ma nel particolare ambiente in cui mi trovavo - un gruppo di ricerca relativamente ampio in cui c'erano altri master, dottorandi e postdoc - lavoravamo tutti insieme. Tutte le pubblicazioni che avevamo erano pubblicazioni di più autori. Quindi immagino che per me sia stato naturale lavorare in squadra nella ricerca scientifica, perché era semplicemente più facile collaborare e utilizzare tecniche diverse che non potresti realizzare da solo.    

D: Hai un mentore? Lo hai fatto durante gli anni del college?
Goodnick: Direi che il mio relatore di dottorato è stato per me un grande mentore, prima di tutto in termini di integrità scientifica, e ovviamente nella ricerca che ho svolto. Ma nell’area più ampia del modo in cui si lavora insieme – gli aspetti della ricerca etica – è stato un buon modello in questo senso. Mi ha fatto da mentore su come comportarmi e lavorare con persone con cui non sei d'accordo e su come funzionare in un ambiente collaborativo.  

D: Se dovessi rifare tutto da capo, ti concentreresti ancora sulle applicazioni delle nanotecnologie?
Goodnick: Molto probabilmente sì. Chissà come finiamo in percorsi di carriera diversi. In gran parte è un caso e ti capita di cogliere un'opportunità e di sfruttarla al massimo. Quindi non è che ho scelto la nanotecnologia, perché all'epoca non esisteva, ma le cose semplicemente convergevano in termini di vita, e ci sono finito. Probabilmente ci finirei di nuovo, ma ora è molto diverso da quando ho iniziato.  

D: Che consigli hai per gli studenti pre-universitari?
Goodnick: La nanotecnologia è un campo molto interdisciplinare, quindi ciò che è importante in realtà è avere competenze di base in matematica, fisica, chimica e persino biologia. Avere un nucleo solido in quegli ambiti ti permette di scegliere l’area disciplinare in cui vuoi approfondire. Non è sempre chiaro cosa vuoi fare, ma finché possiedi quelle competenze, quelle competenze di base, puoi muoverti in molti campi. Finirai per interessarti a qualche particolare area applicativa, che potrebbe decidere quale dipartimento o percorso disciplinare sarà importante per te, ma è importante che tu segua corsi al di fuori di quella specifica disciplina per poterti muovere. Hai bisogno di basi in scienze e matematica e, una volta ottenute, essere in grado di essere flessibile nel lavorare tra le discipline, il che significa prendere o studiare materiale che è più ampio della semplice disciplina, è molto importante.