www BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto Concept e coordinamento Francesca Cagnoni e Valeria delle Cave Research Organization Office, IIT Alberto Diaspro Vice Direttore per l’Outreach, IIT Direttore, Nanophysics, IIT Sezione ritratti Agnese Abrusci Research Organization Office, IIT Progetto grafico Nicholas Dring Digital Unit, IIT Con la collaborazione di: Claudia Diaspro Con la partecipazione di: 2 Stampa Giuseppe Lang Arti Grafiche S.r.l. Tutti i diritti riservati © Istituto Italiano di Tecnologia © Redazione srl Direttore editoriale Mario Bottaro Via dei Santi Giacomo e Filippo 19/6 16122 Genova [email protected] www.e-redazione.it Prima edizione, dicembre 2013 Sommario / Contents Beyond Science 3 Roberto Cingolani 4 Martin Chalfie 6 Alberto Diaspro 8 Giuria / Panel of experts11 Vincitori / Winners 16 Claudia Diaspro 18 Foto / Photos 19 Agnese Abrusci 100 Ritratti / Portraits 101 BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 2 Beyond Science “Beyond science. La scienza in uno scatto” nasce come un concorso fotografico che l’Istituto Italiano di Tecnologia ha rivolto ai propri ricercatori per coinvolgerli in una riflessione sull’importanza della comunicazione della scienza verso il pubblico. Degli oltre cento scatti inviati, circa cinquanta sono stati selezionati da una giuria di professionisti in base a originalità, abilità tecnica e impatto visivo. La giuria è stata composta da: Massimiliano Clausi (fotografo), Andrea Paolella (chimico e fotografo), Laura Sicignano (regista e direttrice, Teatro Cargo) e Giovanni Spataro (redattore, Le Scienze). Le foto risultate vincenti sono: Prima classificata: “La grande onda di Kanagawa. Vista dall’alto” di Francesco Greco e Virgilio Mattoli Seconda classificata: “Le onde del mare e la serendipità” di Ermanno Miele e Mario Malerba Terzo posto (pari merito): “Neuroni elettroporati in utero” di Gabriele Deidda e “Dune” di Sandro Meucci Tutte le immagini selezionate dalla giuria sono state esposte in una mostra a Palazzo Ducale, Genova, dal 6 dicembre 2013 al 19 gennaio 2014. “Beyond Science. La scienza in uno scatto” is the result of a photographic competition that the Istituto Italiano di Tecnologia proposed to all the IIT researchers in order to think about the importance of public science communication. Out of the 100 pictures submitted, about 50 were selected by a panel of experts according to the criteria of originality, technical skill and visual impact. The jury was composed by: Massimiliano Clausi (photographer), Andrea Paolella (chemist and photographer), Laura Sicignano (manager of Teatro Cargo, and director), Giovanni Spataro (news editor of Le Scienze). The winners are: First place: “The Great Wave off Kanagawa. Top View” by Francesco Greco and Virgilio Mattoli Runner-up: “Sea waves and serendipity” by Ermanno Miele and Mario Malerba Joint-third place: “In utero electroporated neurons” by Gabriele Deidda and “Dunes” by Sandro Meucci Images selected by the panel of experts have been exhibited at Palazzo Ducale, Genova, from 6 December 2013 to 19 January 2014. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 3 Roberto Cingolani La conoscenza scientifica permette all’uomo di indagare la natura per comprenderne le leggi e i meccanismi, e di definire modelli per costruire un ecosistema di tecnologie bio-ispirate che riprendono, semplificandola e ottimizzandola dal punto di vista ingegneristico, l’evoluzione degli esseri viventi. L’organizzazione delle strutture atomiche e molecolari, il funzionamento dei sistemi biologici a scale dimensionali differenti e con complessità crescenti, la loro interazione e l’emersione dell’intelligenza, sono alcuni esempi di tale evoluzione. E sono anche realtà la cui conoscenza attuale non ha esaurito le domande, ma al contrario ne ha proposte di nuove, portandoci oltre il dato acquisito e oltre quell’intuizione della natura che per lo scienziato è una sfida continua. La scienza, cioè, conduce un pensiero che non è mai fermo e che prova continuamente se stesso oltre i limiti che ha costruito, con metodo e rigore, prendendo gli strumenti da diverse discipline, costruendo un futuro che è immaginazione e risultato concreto. Grazie alla raccolta di immagini “Beyond Science. La scienza in uno scatto” il pubblico sperimenta il senso d’avanguardia della scienza e tecnologia sviluppate all’Istituto Italiano di Tecnologia. Potrà guardare ciò che gli scienziati studiano, analizzano e inventano con tecniche avanzate e la natura che indagano con strumenti che sono più potenti della nostra vista. Con questa mostra abbiamo voluto mostrare la scienza come conoscenza che supera sempre se stessa, dove l’immaginazione spinge ad andare oltre. A innovare, a cercare, a non sostare mai troppo a lungo davanti all’immagine, bellissima, di quello che sappiamo. Il sostegno delle istituzioni è stato e continuerà a essere importante affinché la ricerca scientifica, non solo possa procedere nei suo processi di innovazione, ma anche raccontarsi ai cittadini. In particolare, per il supporto ricevuto nella realizzazione della mostra, si ringraziano la Camera di Commercio di Genova e Genova Palazzo Ducale Fondazione per la Cultura. Roberto Cingolani, Direttore Scientifico, IIT 4 Scientific knowledge allows men to investigate the nature in order to understand its laws and mechanisms and define models that can help building an ecosystem of bio-inspired technologies. This ecosystem reflects, from the “engineering” point of view, the simplified and optimized evolution of living beings. The atomic and molecular structure organization; the biological systems operation at different length scales and with increasing complexity; their interaction and the development of intelligence are a few examples of this evolution. It is also a matter of fact that current knowledge has not run out of questions, but on the contrary it has more of them to answer to, looking for explanations over the acquired data and beyond nature’s intuition: this is the ongoing challenge for the scientist. Science carries on a stream of thoughts that is never still, that always push itself beyond the limits, with method and stringency, borrowing different disciplines’ tools, building a future that is both imagination and pragmatic result. Thanks to the collection of images “Beyond Science. La scienza in uno scatto” the visitor will experience the sense of cutting-edge science and technology developed at the Istituto Italiano di Tecnologia. He will look at what scientists study, analyse and invent with the help of advanced techniques that can probe nature with powerful and unordinary investigation tools. With this exhibition we intend to show science as knowledge that overcomes itself: imagination pushes us to innovate, to seek. It helps us going beyond the (often) beautiful image of what we know. The support of the institutions has been and will always be crucial for scientific research, as it allows its proceeding through innovation and its explanation to the people. In particular, we would like to thank the Chamber of Commerce of Genoa and the Fondazione Palazzo Ducale in Genoa for their support in the realization of this exhibition. Roberto Cingolani, Scientific Director, IIT istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 5 Martin Chalfie Molti progressi scientifici vengono raggiunti grazie alla capacità di osservare ciò che non si era mai potuto vedere prima. Il primo sguardo di Antoni van Leeuwenhoek ai microorganismi ha cambiato le nostre vite, così come la prima osservazione di una cellula da parte di Robert Hooke, quelle di Galileo Galilei delle lune di Giove, e le prime immagini ai raggi X di Wilhelm Röntgen della mano di sua moglie. I progressi nell’imaging, che si tratti di indagare il molto piccolo o il molto grande, modificano continuamente la nostra percezione e la nostra conoscenza dell’universo e fanno sorgere nuove domande. Nel corso degli anni la nostra capacità di osservare il mondo è migliorata costantemente, così oggi è possibile “vedere” ciò che solo pochi anni fa appariva impossibile. Queste nuove immagini stupiscono, insegnano, informano, e donano anche nuovi esempi di bellezza e meraviglia che, spesso, nascono in luoghi inaspettati. I nuovi metodi di osservazione, inoltre, possono diventare mezzi innovativi di espressione artistica. In questa mostra i ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia condividono con tutti noi la bellezza, la meraviglia e (talvolta) la comicità che si può trovare nelle immagini del loro lavoro. Le fotografie selezionate per la mostra li hanno entusiasmati e, mi auguro, entusiasmeranno anche voi, non solo per il loro valore scientifico, ma come fonte di godimento estetico. Queste immagini sono sorprendenti. Martin Chalfie, Premio Nobel per la Chimica, 2008 6 Many of the advances in science come from being able to see what has never been seen before. Those first looks of Antoni van Leeuwenhoek at microorganisms, Robert Hooke at cells, Galileo Galilei at the moons of Jupiter, and Wilhelm Röntgen at his wife’s hand with X-ray changed our lives. Advances in imaging, whether by looking at the very small or the very large, continue to alter our perception and knowledge of the universe. And they introduce new questions. Over the years our abilities to view our world have steadily improved, so that today we “see” what was unimaginable only a few years ago. These new images, however, do not only amaze, teach, and inform. They also give us new examples of beauty and wonder, often in places where we least expect to find it. And the new ways of looking at the world give artists new tools for expression. In this exhibition, researchers from the Istituto Italiano di Tecnologia let you share the beauty, the awe, and (sometimes) the humor of images from their work. The pictures they have chosen for this exhibition excited them, as I hope they do you, as more than just scientific data, but as sources of aesthetic enjoyment. The images are astounding. Martin Chalfie, Nobel Prize in Chemistry, 2008 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 7 Alberto Diaspro “Beyond Science. La scienza in uno scatto” è un progetto fortemente voluto e desiderato che si realizza. É un entrare e uscire nel mondo dell’Istituto Italiano di Tecnologia. Un entrare e uscire che accomuna lo scienziato e il visitatore. Attraverso le immagini offrire e cogliere momenti di una realtà quotidiana proiettata verso un futuro da scrivere e costruire insieme. Partecipare alla ricerca e alla sua rappresentazione, alle mille sfaccettature e angolazioni attraverso le quali può essere vissuta, osservata, visitata o immaginata. Gli scatti fotografici, prodotti da comuni macchine fotografiche o realizzati con straordinari strumenti di investigazione scientifica, realizzano una specie di oblò dove avvicinare gli occhi, schiacciare il naso da fuori per vedere cosa succede là dentro… da là dentro per immaginare il fuori che osserva, che vuole capire. Immagini per dilatare e trasmettere quel senso di meraviglia che ci pervade, come scienziati e come persone. La meraviglia e il momento della scoperta, la consapevolezza di essere privilegiati testimoni di qualcosa di nuovo, quando la ricerca che facciamo ci dà la possibilità di comprendere cose nuove e di ampliare gli orizzonti del nostro senso estetico verso una nuova bellezza. Mi è caro rispolverare la lettura giovanile di Borges, l’immaginazione e la fantasia concreta dello scrittore. “Visitatore da qui ti tufferai in cantina. Lì sono indispensabili l’oscurità, l’immobilità, un certo adattamento dell’occhio […] fisserai lo sguardo sul diciannovesimo gradino della scala. […] Dopo pochi minuti vedrai l’Aleph. Il microcosmo di alchimisti e cabalisti, il nostro concreto amico del proverbio, il “multum in parvo” […] Sì, il luogo dove si trovano senza confondersi, tutti i luoghi della terra, visti da tutti gli angoli… Naturalmente, se non lo vedi, la tua incapacità non invalida la mia testimonianza...” (tratto e liberamente adattato da J. L. Borges, L’Aleph (El Aleph 1949), Feltrinelli 1959). Alberto Diaspro, Vice Direttore per l’Outreach di IIT Direttore, Nanophysics, IIT 8 “Beyond Science. La scienza in uno scatto” is a strongly desired photographic project coming to life. It is a journey in and out the Istituto Italiano di Tecnologia. A journey where scientists and visitors travel side by side. Images allow us to offer and enjoy moments of our daily life and of a future that can be built together. Through this project we can live and observe the scientific research, we can experience and imagine science from many different perspectives. Scientific photographs are shot both with standard cameras and incredibly sophisticated scientific research instruments. These images are like a window: we can look through pressing our noses against the glass, and see what’s going on inside... or we can look out imaging the outside observing the inside and trying to understand it. Images can be used to enhance and communicate the wonder we experience as scientists and individuals. These feelings stem from discovery, making us deeply aware of the privilege we have when unravelling something new: we can thus expand our aesthetic understanding toward a new idea of beauty. On this occasion I would like to mention Borges, a youthful literary passion, and his pragmatic imagination. “From here, visitor, down you dive into the cellar. Where total darkness, immobility, and a certain ocular adjustment will also be necessary […] focus your eyes on the nineteenth step […] Just a few minutes and you’ll see the Aleph. The microcosm of alchemists and Kabbalists, our true friend, the “multum in parvo” […] Yes, the place where all places can be found, and yet cannot be confused, where they can be seen from all sides... of course, if you don’t see it, your incapacity will not invalidate what I have witnessed...” (loosely based on J. L. Borges, The Aleph (El Aleph 1949)). Alberto Diaspro, Vice Director for Outreach, IIT Director, Nanophysics, IIT istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 9 BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 10 Giuria / Panel of experts Giovanni Spataro Giovanni Spataro, chimico di formazione, è redattore di “Le Scienze”. È stato redattore di “Radio3 Scienza” e collaboratore del giornale di scienza on line “Galileo”. Impossibile non pensare al titolo della relazione con cui Richard Feynman per primo, alla fine del 1959, illustrava le potenzialità di un nuovo modo con cui manipolare la materia alla scala atomica e molecolare, una nuova via che oggi chiamiamo nanotecnologia. “C’è un sacco di spazio là in fondo”, scriveva il fisico statunitense premiato con il Nobel, ed è stato emozionante osservare come molte delle immagini presentate al concorso abbiano cercato in questo spazio assai piccolo, riverberi del nostro macromondo, come onde del mare oppure alberi, per esempio. Nulla più dell’immaginazione stimola la ricerca, e le foto del concorso lo hanno dimostrato ancora una volta. Giovanni Spataro, degree in Chemistry, is news editor at “Le Scienze”. He worked for “Radio3 Scienza” and for the online science magazine “Galileo”. In his famous 1959 lecture Richard Feynman was the first to highlight the possibility offered by a new method of matter manipulation at atomic and molecular level: a new research field which today is known as nanotechnology. “There’s plenty of room at the bottom”, wrote the American Nobel Laureate in Physics. It has been exciting and moving seeing how many images participating to the contest focused on the very little and how they looked for similarities with elements of our macroworld like sea waves or trees. Nothing more than the imagination inspires research and these contest’s photographs are here to uphold it. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 11 Massimiliano Clausi Massimiliano Clausi, è nato a Genova il 10 maggio 1979. Dopo la laurea in Scienze della comunicazione, Massimiliano segue il corso di fotogiornalismo presso la Scuola Danese di Giornalismo ad Aarhus, Danimarca. Nel 2006 vince il Premio Canon Giovani Fotografi nella sezione “borsa di studio” e inizia a lavorare come fotoreporter, interessandosi a questioni umanitarie e sociali in ambito internazionale. I suoi servizi sono pubblicati da testate nazionali e internazionali, tra le quali “L’Espresso”, “Vanity Fair”, “Time” e “Wired”. Ha ricevuto numerosi riconoscimenti e menzioni in concorsi fotografici internazionali: Unicef Picture of the Year Award, Paris Photo, China Press Photo Contest e Anthropographia Award. Dal 2012 vive in pianta stabile nella sua amata Genova e sta sperimentando nuovi percorsi narrativi basati sull’interattività e i nuovi media. “La bellezza è negli occhi di chi guarda” ci insegna Goethe. L’uomo cerca la bellezza, non può farne a meno. E sempre la trova, o lei trova i suoi occhi, gli si para davanti. Così l’oculare del microscopio diventa il mirino della macchina fotografica, nella cui composizione di forme le cose si abbandonano e sembrano vicine a tradire il loro ultimo segreto. Il microcosmo e il macrocosmo, atomi come sistemi solari, neuroni come tronchi in una fluttuante foresta pietrificata. Questa collezione di immagini porta la testimonianza della possibile riconciliazione tra scienza ed estetica, per troppo tempo nel nostro paese forzatamente separate, ma nei secoli destinate a camminare mano nella mano, accomunate dalla nostra sete di bellezza. Massimiliano Clausi was born in Genoa on May 10, 1979. After graduating in Communication science, Massimiliano attended a photojournalism course at the Danish School of Media and Journalism in Aarhus. In 2006 he won the Canon Young Photographer Award in the Scholarship section; soon after he started working as a photojournalist, specialising in international social and humanitarian issues. His photo reportages have been published on national and international magazines such as “L’Espresso”, “Vanity Fair”, “Time”, and “Wired”. He has received several mentions and acknowledgements in international photographic contests: Unicef Picture of the Year Award, Paris Photo, China Press Photo Contest and Anthropographia Award. In 2012 Massimiliano returned to Genoa where he currently lives, working and experimenting on innovative and interactive narrative frames and new media. In Goethe’s words “beauty is in the eye of the beholder”. Mankind inevitably looks for beauty, and always finds it, or is found by it. Microscope eyepieces can become a camera viewer, and looking through the shapes and objects seem to be close to unveil their last secret. Microcosmos and macrocosmos come together, atoms become solar systems, neurons are trees in a floating petrified forest. These images testify the possibility to reconcile science and aesthetics that, in our country, have lived unnaturally separated existences for too long. The future will certainly see their reunion while longing for the quest of beauty. 12 Laura Sicignano Laura Sicignano. Laureata in Storia del teatro all’Università Cattolica di Milano. Negli Anni Novanta: giornalista pubblicista; assistente alla regia di Santagata e Morganti, Elio De Capitani Teatro dell’Elfo; Federico Tiezzi - Magazzini; Tonino Conte - Teatro della Tosse; ha poi lavorato al Teatro Stabile di Genova, dove ha svolto i ruoli di Marketing, Relazioni Esterne e Attività Culturali. Nel 1994 fonda e dirige TEATRO CARGO, Onlus, riconosciuta dal Ministero Italiano per i Beni e le Attività Culturali e membro di European Theatre Conference (ETC). Per TEATRO CARGO ha firmato tutte le regie e molta parte dei testi. E’ stata membro del Comitato Scientifico del Museo Biblioteca dell’Attore. Ha collaborato con l’Editore Laterza per le conferenze dedicate alla Storia di Genova. E’ stata candidata indipendente alle regionali 2010. I suoi testi e regie sono rappresentati a livello internazionale. Sono passati mesi da quando ho dato la mia valutazione alle foto di IIT. Quel che mi è rimasto in mente è soprattutto un caleidoscopio di geometrie dai colori fluorescenti o in bianco e nero, che creano disegni astratti, ma evocativi a volte di forme ironiche. L’ironia appare anche nelle immagini più quotidiane del lavoro degli scienziati. In questa congiunzione di misteriose armonie e senso dell’umorismo si respira una grande e umile passione umana per la ricerca che ispira una rara fiducia nel futuro. Laura Sicignano graduated in Theatre history at Università Cattolica in Milan. In the 1990s she worked as a freelance journalist, and assistant director with Santagata and Morganti, Elio Caprini at the Teatro dell’Elfo, Federico Tiezzi - Magazzini; Tonino Conte - Teatro della Tosse. She later worked at the Teatro Stabile in Genoa, in marketing, public relations and organisation of cultural events. In 1994 she founded and directed TEATRO CARGO, a non-profit organisation recognised by the Italian Ministry of Cultural Heritage and Activities and member of the European Theatre Conference (ETC). At TEATRO CARGO Laura Sicignano directed every show and authored many of the scripts. She was member of the Scientific Committee at the Museo Biblioteca dell’Attore. She collaborated with the Editore Laterza for the realisation of conferences dedicated to the history of Genoa. She ran as an independent candidate in 2010 regional elections. Her plays are internationally performed. Months after evaluating the photographs of the IIT competition as part of the jury, I still retain vivid memories of the kaleidoscopic geometries created by phosphorescent colours or black and white contrasts, which create abstract, evocative and sometimes ironic shapes. The irony is striking even in the photographs that captured the scientists’ daily work. Mysterious harmonies and sense of humour become intertwined and let us breathe a great and humble passion for research that infuses a rare trust in our future. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 13 Andrea Paolella Andrea Paolella é nato a Reggio Emilia nel 1984. Ha studiato chimica all’Università di Bologna e ha conseguito un dottorato di ricerca nel 2013 all’IIT di Genova. Fotografa dal 2004. Ha pubblicato Questi Qui (Silvana Editoriale 2009), I luoghi di Pasolini (Silvana Editoriale 2010 – Centro Studi Pier Paolo Pasolini), La strage dei trent’anni (Clueb 2010 – Associazione 2 agosto 1980 Familiari Vittime Strage di Bologna), L’emiliano Postmoderno – in viaggio con Pier Vittorio Tondelli (PostCart 2013). Sue fotografie sono conservate presso la BNF – Biblioteque Nationale de France a Parigi. Nell’era della fotografia di massa ognuno di noi è un voyeur, e vuole godere di sempre più immagini. Il rischio é finire come il protagonista della Ricotta di Pasolini, che di indigestione ne é morto. Le belle immagini vengono mangiate insieme alle brutte. Muore così la critica fotografica (e con essa la fotografia) perché l’occhio non é capace di intuire la bellezza essendo assuefatto alla bruttezza. Sembrano molto lontani i bellissimi progetti di Luigi Ghirri e Gabriele Basilico, che erano fotografi eccezionali anche senza la macchina fotografica. Per esempio la sensibilità che aveva Luigi Ghirri nel riprendere i silenzi delle pianure erano frutto di una lunga meditazione e contemplazione. L’atto fotografico era temporalmente poca cosa rispetto all’atto progettuale. Ghirri e Basilico erano fotografi ventiquattro ore al giorno semplicemente perché avevano un progetto da compiere: interpretare la realtà attraverso solo poche immagini essenziali. Oggi un fotografo cerca le belle immagini nel mucchio. Il ragionamento corretto dovrebbe essere: solo attraverso il progetto, che esprime un’ansia di vita da estinguere, le belle immagini arriveranno. E arriviamo al progetto della mostra Beyond Science. Cosa è lo scienziato se non un progetto? Cosa é un dottorato di ricerca se non un progetto da scrivere? La fotografia scientifica forse resta l’ultima vera fotografia concettuale nel mondo dominato dalla pornografia. Hanno vinto qui immagini prese al microscopio elettronico, figlie di un progetto scientifico. L’elettrone possiede, così, una nuova natura e una nuova dignità: oltre a quella corpuscolare e ondulatoria, mentre pesante ondeggia, ha anche una vocazione all’arte. 14 Andrea Paolella was born in Reggio Emilia in 1984. He studied Chemistry at Bologna University, and in 2013 he earned his PhD at IIT in Genoa. He has been working as a photographer since 2004. Andrea Paolella published Questi Qui (Silvana Editoriale 2009), I luoghi di Pasolini (Silvana Editoriale 2010 – Centro Studi Pier Paolo Pasolini), La strage dei trent’anni (Clueb 2010 – Associazione 2 agosto 1980 Familiari Vittime Strage di Bologna), and L’emiliano Postmoderno – in viaggio con Pier Vittorio Tondelli (PostCart 2013). His photos are at the BNF – Biblioteque Nationale de France in Paris. Mass photography brought out the most voyeuristic traits of our personality, we crave for more and more images. We risk the same fate as the protagonist in Pasolini’s Ricotta: death from indigestion. Beautiful images and horrible ones are eaten together. It is the end of photographic critics and of photography itself. Our eyes have become addicted to ugliness, thus losing the ability to recognise beauty.The splendid creations by Luigi Ghirri and Gabriele Basilico seem to belong to a distant world. They were exceptional photographers even without a camera in their hands; Luigi Ghirri’s fine ability to capture silence in the plains is the result of a deep contemplation and mediation. The act of photography constituted just the last step of the creative process. Both Ghirri and Basilico were photographers in every instant of their lives since they had a goal in mind: to represent reality with few, essential images. Contemporary photographers look for beauty in bunches of images. The most sensible approach should be to design a powerful project able to soothe the life anxiety: beautiful photographs will come. Beyond Science is a project, scientists and PhDs are projects as well, both of which need to be turned into pages and words. Science photography may very well be the last example of conceptual photography in a world dominated by pornography. Most of the winning images are from electronic microscopes, results of a scientific project. Electrons gain a new dignity, and a new nature: they are particles and waves, and through their oscillations they rise to artistic expression as well. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 15 Vincitori / Winners 16 Francesco Greco, Virgilio Mattoli Mario Malerba, Ermanno Miele La grande onda di Kanagawa (vista dall’alto) Kanagawa - Oki Nami Ura, The great wave off Kanagawa (top view) Le onde del mare e la serendipità Seawaves and serendipity Center for MicroBiorobotics Istituto Italiano di Tecnologia, Pontedera (PI) Department of Nanostructures Istituto Italiano di Tecnologia, Genova Un tentativo (fallito!) di micro-fresatura della superficie con un fascio ionico focalizzato ha danneggiato il materiale (polistirene termoretraibile) che appare come un mare in tempesta. Le “enormi” creste spumeggianti sembrano in procinto di rompersi, abbattendosi sulla costa e minacciando il bosco. L’immagine al microscopio elettronico somiglia (con una visuale diversa, dall’alto) a uno dei capolavori dell’arte giapponese degli ukiyo-e (xilografie, stampe artistiche giapponesi): “Kanagawa - Oki Nami Ura” (La grande onda di Kanagawa, c. 1829-32), dell’artista giapponese Katsushika Hokusai. Pilastri polimerici di dimensioni micrometriche (il diametro è circa un centesimo di millimetro), trasportati alla deriva da un’ondata di solvente evaporato in maniera anomala. La scarsa adesione li ha concentrati là dove il mare si è poi ritirato. Che sia lì, in mezzo a quelle onde, che si nasconde la serendipità? E se fossero onde del destino? Dietro ogni errore si cela nascosta la bellezza, la presenza di qualcosa di utile, bello, buono. Sta a noi cercare e trovare. A (failed!) micro-milling of the surface with a Focused Ion Beam (FIB) damaged the material (thermo-retractable polystyrene) that now resembles a stormy sea with polystyrene “waves” protruding from the surface. The “enormous” billows seem about to break upon the coast, threatening the wood. The image was obtained with electron microscopy and it resembles (in top view) the famous ukiyo-e (Japanese woodblock prints): “Kanagawa - Oki Nami Ura” (The Great Wave off Kanagawa, ca. 1829-32) by the Japanese artist Katsushika Hokusai. Micrometric polymeric pillars (their diameter is about one hundredth of millimeter) drift in an unevenly dried solvent wave. Poor adhesion created a cluster in the area where the sea withdrew. Could serendipity be hiding between those waves? Are those the waves of fate? Errors possess a hidden beauty, they reveal the presence of something useful, beautiful and good: we just need to look for it. Gabriele Deidda Sandro Meucci Neuroni elettroporati in utero In utero electroporated neurons Dune Dunes Dept. of Neuroscience and Brain Technologies Istituto Italiano di Tecnologia, Genova Center for Nanotechnology Innovation Istituto Italiano di Tecnologia, Pisa Con questa foto in bianco e nero ho voluto comunicare, con semplicità, la complessità della struttura del nostro cervello. «I do indeed believe that there is a certain contrast between, say, people in scientific professions and people working in the arts. […] Fortunately there is no one who actually has only feeling or only thinking properties. […] It is clear that feeling and understanding are not necessarily opposites but that they complement each other » M. C. Escher This black and white picture represents the complex structure of our brain, with simplicity. I capolavori di Escher hanno mostrato la portata emotiva dell’ordine geometrico. Il ritmico succedersi delle dune nel deserto e i giochi di ombre creati delle nuvole sulla loro superficie possono essere richiamati alla mente anche da una nanostruttura composta da linee parallele. Escher’s masterpieces clearly show the emotional quality of geometry. We can perceive a hint of the rhythm of desert dunes and the fascinating shadows created by clouds even on a nanostructure with its parallel grooves. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 17 Claudia Diaspro Avete mai pensato che un’ immagine acquisita al microscopio elettronico possa essere tanto suggestiva da ricordare il frangersi di un’onda dell’oceano, riprendendo celebri motivi artistici tra cui quello del pittore Hokusai (1760 – 1849)? O che l’organizzazione delle cellule del cervello possa evocare una foresta di alberi brulli, o che l’ossido di zinco assomigli a meravigliose stelle alpine? Questa è la “magia” della scienza: le cose più complicate possono essere viste anche da altri punti di vista. È proprio questa l’idea da cui nasce la mostra “Beyond Science. La scienza in uno scatto”: un concorso fotografico in cui gli scienziati dell’Istituto Italiano di Tecnologia hanno liberato la fantasia in scatti vivaci e accattivanti, così da unire il loro valore scientifico e sperimentale ad una componente creativa capace di incuriosire il pubblico. Nel secolo scorso un grande artista come Andy Wharol (1928 – 1987) aveva portato l’oggetto di vita quotidiana su grandi tele, i famosi barattoli della zuppa Campbell che fecero il giro del mondo inaugurando la fortunata stagione della Pop Art. Ancora prima, Marcel Duchamp (1887 – 1968) aveva proposto i suoi Readymade, trasformando in arte oggetti di uso comune, come ruote di biciclette o scolabottiglie, una volta isolati dal loro contesto originale. Oggi gli scienziati dell’IIT si raccontano portando la scienza su stampe, incorniciando così il loro lavoro e diventando artisti e narratori di un mondo all’apparenza complicato. Lasciamoci quindi condurre alla scoperta di nuovi mondi attraverso immagini colorate, talvolta “Pop”, e permettiamo che queste risveglino la nostra curiosità: la ricerca è passione, meraviglia e futuro. Would you believe a microscope image to be as fascinating as waves breaking on the coast? So fascinating, in fact, as to resemble the wonderful prints by Hokusai (1760 - 1849)? Would you believe brain cell networks to be able to evoke the image of skeletal trees in a forest, or zinc oxide to resemble edelweiss? This is the “magic” of science, complex phenomena can be seen from different points of view. This is the driving force that led to “Beyond Science, la scienza in uno scatto”: a photographic contest in which scientists from Istituto Italiano di Tecnologia freed their creativity in lively and captivating shots. Their scientific and experimental value is here coupled with a more artistic and fascinating side. Great artists like Andy Wharol (1928 – 1987) transformed everyday objects into works of (pop) art, the famous Campell’s soup cans for example. Marchel Duchamp (1887 – 1968) before him had created his Readymade, simple objects like bicycle tyres or bottle racks that, removed from their usual contexts, were turned into art. IIT scientists today narrate science with their photographs, reserchers become artists and narrators of an apparently complex world. Let’s wander into new worlds thanks to colourful and sometimes “Pop” images, let our curiosity be awakened: research is passion, marvel, and future. 18 Foto / Photos istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 19 Francesco Greco, Virgilio Mattoli La grande onda di Kanagawa (vista dall’alto) Kanagawa - Oki Nami Ura, The great wave off Kanagawa (top view) Immagine che mostra la superficie di un foglio plastico termoretraibile in polistirene, ristretto per effetto di un riscaldamento, dopo aver subito un trattamento al plasma di ossigeno. A causa del restringimento, la superficie presenta corrugazioni superficiali e granulosità su scala submicrometrica (porzione verde dell’immagine). Un tentativo di microfresatura della superficie con l’ausilio di un fascio ionico focalizzato ha causato il danneggiamento del materiale che appare come un mare in tempesta con “onde” di polistirene che si protendono dalla superficie. Le “enormi” creste spumeggianti sembrano in procinto di rompersi, abbattendosi sulla costa e minacciando il bosco. L’immagine somiglia (con una visuale diversa, dall’alto) a uno dei capolavori dell’arte giapponese degli ukiyo-e (xilografie, stampe artistiche giapponesi realizzate con blocchi di legno): “Kanagawa- Oki Nami Ura” (神奈川沖浪裏, lett. Sotto un’onda di Kanagawa, conosciuta come “La grande onda di Kanagawa” o “La grande onda”, ca. 1829-32), dell’artista giapponese Katsushika Hokusai. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione e processata in falsi colori. Image showing the surface of a heat shrinkable plastic material (namely, polystyrene) treated with oxygen plasma after shrinking due to thermal heating. The shrunk material presents surface corrugations and granulosity at a sub-micrometric level (green section). Micro-milling using a focused ion beam was attempted, the process damaged the material which now resembles a stormy sea with polystyrene waves. The “enormous” billows seem about to break upon the coast, dangerously close to the wood.The image resembles a Japanese ukiyo-e (woodcut, woodblock prints) art masterpiece though from a different, top-down, view: “Kanagawa- Oki Nami Ura” (神奈川沖浪裏, lit. “Under a Wave off Kanagawa” or “The Great Wave”, ca. 1829-32), by the Japanese artist Katsushika Hokusai. Scanning electron microscope image. False colour processing. 20 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 21 22 Mario Malerba, Ermanno Miele Le onde del mare e la serendipità Seawaves and serendipity Immagine di un supporto di silicio su cui sono stati depositati due strati sottili di due differenti polimeri (policaprolattone e resist ottico). I cilindri visibili nell’immagine sono il risultato di litografia ottica. Lo scopo del processo sarebbe stato creare una struttura per un ulteriore processamento della superficie del primo strato di polimero. La litografia è riuscita ma l’adesione tra i due strati di polimero non era sufficientemente forte. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Image of two thin layers of different polymers (polycaprolactone and optical resist) on a silicon substrate. The cylinders in the image have been obtained by optical lithography. The process aimed at creating a structure for further processing of the surface of the first polymeric layer. The photolithographic process was successful, but the adhesion between the two polymer layers was not strong enough. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 23 Gabriele Deidda Neuroni elettroporati in utero In utero electroporated neurons Neuroni di ratto resi singolarmente visibili grazie alla tecnica di elettroporazione in utero. Nonostante le diverse specie animali differiscano grandemente nel loro comportamento, i neuroni che ne sono responsabili hanno in comune la stessa struttura. La tecnica utilizzata per rendere singolarmente visibili i neuroni (in realtà immersi in una rete più complicata) si chiama “elettroporazione in utero”, così detta perché permette di “marcare” (elettroporare) i neuroni quando stanno ancora nascendo, cioè durante la vita intrauterina. La foto mostra neuroni totalmente maturi e nella loro posizione finale. Rat neurons imaged with the in utero electroporation technique. While different animal species have characteristic behaviour patterns, the neurons responsible for this behaviour have identical structures. The in utero electroporation technique used for visualizing individual neurons (part of a more complex network) allows to “mark” (electroporate) neurons while they are still developing in utero. The photograph shows mature neurons in their final position. 24 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 25 26 Sandro Meucci Dune Dunes Nano-struttura composta da una batteria di solchi paralleli che diffrangono la luce e quindi appaiono iridescenti ad occhio nudo. Al microscopio la natura elastomerica del materiale crea motivi molto simili alla sabbia sulle dune del deserto. Immagine al microscopio elettronico a scansione di un nano-reticolo di polidimetilsilossano (PMDS) composto da linee di 500 nm visto in sezione. Sub-micrometric structure made of a series of parallel grooves that diffract light and appear iridescent to the naked eye. The characteristics of this elastomeric material create patterns resembling sand dunes in a desert. Cross-section image acquired by scanning electron microscope of a polydimethylsiloxane nano-grating with 500 nm wide lines. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 27 Joanna Szczurkowska Ippocampo nevrotico Neurotic hippocampus Neuroni piramidali nella regione CA1 dell’ippocampo di topo. L’ippocampo è la struttura responsabile del consolidamento della memoria. Un corretto funzionamento dell’ippocampo è essenziale e ci permette di non dimenticare. Un ippocampo danneggiato è presente nei pazienti con il morbo di Alzheimer che mostrano sostanziali perdite di memoria. I neuroni sono marcati con una proteina fluorescente mediante la tecnica di elettroporazione in utero. Pyramidal neurons in the CA1 region of a mouse hippocampus. Hippocampus is responsible for memory consolidation. Proper function of hippocampus is essential and allows us not to forget. Dysfunctional hippocampus occurs in patients with Alzheimer disease who display sever memory loss. Neurons were electroporated in utero with a fluorescent protein. 28 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 29 Joanna Szczurkowska Scalando il cervello Climbing the brain Neuroni embrionali di topo che migrano lungo le glia radiali. Le glia radiali creano una specifica struttura che permette la migrazione dei neuroni attraverso la corteccia verso la posizione finale. Con lo sviluppo del cervello, i neuroni neonati raggiungono la loro posizione finale, sviluppano assoni e dendriti e diventano completamente maturi. La migrazione neuronale è essenziale per il corretto posizionamento e la connessione tra neuroni. Difetti nella migrazione neuronale possono portare a molteplici disordini neurologici come l’epilessia, la schizofrenia e disturbi dello spettro autistico. I neuroni sono marcati con una proteina fluorescente mediante la tecnica di elettroporazione in utero. Newborn mouse neurons migrating along radial glia. Radial glia creates a specific scaffold for migrating neurons; it helps them to move through the cortex to their final position. With the progress of brain development, newborn neurons reach their final position in brain, extend axon and dendrites, and become fully mature. Neuronal migration is essential for proper location and wiring of neurons during development. Defects in neuronal migration can lead to many neurodevelopmental disorders such as epilepsy, schizophrenia or autism spectrum disorders. Neurons were electroporated in utero with a fluorescent protein. 30 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 31 Joanna Szczurkowska Pioggia al tramonto Rain at sunset Neuroni immaturi in un embrione di topo che migrano verso la loro posizione finale nella corteccia. La migrazione neuronale è essenziale per il posizionamento e la connessione dei neuroni durante lo sviluppo. Difetti nella migrazione neuronale possono portare a molteplici disordini neurologici come l’epilessia, la schizofrenia e disturbi dello spettro autistico. I neuroni sono marcati con una proteina fluorescente mediante la tecnica di elettroporazione in utero. Immature neurons migrating in mouse embryonic brain to their final position in the cortex. Neuronal migration is essential for proper location and wiring of neurons during development. Defects in neuronal migration can lead to many neurodevelopmental disorders such as epilepsy, schizophrenia or autism spectrum disorders. Neurons were electroporated in utero with a fluorescent protein. 32 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 33 Joanna Szczurkowska Foresta cerebrale Brain forest Neuroni piramidali degli strati II e III della corteccia somatosensoriale di topo. I neuroni vengono marcati con una proteina fluorescente mediante la tecnica di elettroporazione in utero che ne permette di visualizzare la morfologia dettagliata. Una corretta morfologia neuronale assicura la adeguata connettività e attività cellulare e di conseguenza la funzionalità cerebrale. Pyramidal neurons in layer II and III of a mouse somatosensory cortex. Neurons were marked with a fluorescent protein using the in utero electroporation technique for detailed visualization of cell morphology. Proper morphology of neurons assures their proper connectivity and activity, thus proper functioning of the brain. 34 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 35 36 Carlo Fortunato Natale Painting Painting Monostrato di cellule MC3T3-E1 colorate con falloidina TRITC. Le cellule sono state seminate e coltivate su un substrato di polidimetilsilossano (PDMS) che presenta sulla propria superficie una microtopografia di tipo sinusoidale. Immagine acquisita al microscopio confocale. Monolayer of MC3T3-E1 cell culture stained with phalloidin TRITC. Cell seeding and cultivation have been carried out on a polydimethylsiloxane (PDMS) substrate with a synusoidal microtopography. Confocal microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 37 38 Marco Dal Maschio, Diego Ghezzi, Gabriele Deidda, Laura Cancedda Barriera corallina Coral reef Cellule del Purkinje nel cervelletto di ratto elettroporate in utero con una proteina fluorescente. Purkinje cells in rat cerebellum marked with a fluorescent protein using the in utero electroporation technique. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 39 40 Alberto Ansaldo Darth Vader’s TIE Fighter Darth Vader’s TIE Fighter Porta campione in quarzo all’interno di un tubo vitreo riscaldato a 900° C durante un processo di crescita da vapore chimico di nanotubi di carbonio. Fotografia digitale, fotocamera compatta a CCD. Quartz sample holder inside a glass tube at 900°C during a growth process by chemical vapour of carbon nanotubes. Digital photograph, compact CCD camera. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 41 Alberto Ansaldo Carbon nanotube Mandelbrot Carbon nanotube Mandelbrot Sintesi catalitica localizzata di nanotubi di carbonio allineati verticalmente secondo schemi determinati dall’asciugatura del catalizzatore liquido su un substrato di silicio ossidato. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione ad alta risoluzione e processata in falsi colori. Localised catalytic synthesis of carbon nanotubes vertically aligned according to the drying pattern of the catalytic liquid onto an oxided silicon substrate. High resolution scanning electron microscope image. False colour processing. 42 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 43 44 Alberto Ansaldo Magiche sfere di carbonio Carbon magic spheres Sfere di carbonio vetroso ottenute per deposizione chimica da vapore su punte di tungsteno acuminate. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione ad alta risoluzione e processata in falsi colori. Glassy carbon spheres obtained by chemical vapour deposition on sharp tungsten tips. High resolution scanning electron microscope image. False colour processing. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 45 Alberto Ansaldo Isola di carbonio Carbon island Ciuffo di nanotubi di carbonio sintetizzati a 850° C per deposizione chimica da vapori di etanolo su un film di oro evaporato. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione e processata in falsi colori. Carbon nanotube fluff synthesized at 850° C by ethanol vapour chemical deposition on an evaporated gold film. Scanning electron microscope image. False colour processing. 46 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 47 48 Mario Malerba Immagini SEM di strutture plasmoniche 3D SEM images of 3D plasmonic structures Micro e nanostrutture al microscopio elettronico a scansione ad alta risoluzione. Mentre la fotografia ottica utilizza come sorgente la luce riflessa dagli oggetti, questa tecnica sfrutta un fascio di elettroni altamente focalizzato: una sorta di piccolissima sonda (grande non più di un paio di nanometri, milionesimi di millimetro) che interagendo con la superficie del campione viene riflessa e assorbita in misura diversa a seconda della morfologia. Superfici piatte appariranno più scure, superfici inclinate più luminose. Rilevando questi elettroni diffusi, si ricostruisce un’immagine in scala di grigi, con un’altissima risoluzione. Qui mostriamo una selezione di dispositivi plasmonici della dimensione di pochi millesimi di millimetro prevalentemente usati come sensori per la rilevazione e la caratterizzazione di molecole in bassissima concentrazione. High resolution scanning electron microscope image of micro- and nanostructures. While the light reflected by objects is the source used in standard photography, this imaging technique, instead, employs a highly focused electron beam, a sort of very small probe (with spot size no bigger than a couple of nanometer, a millionth of a millimeter), that interacts with the sample surface and has different reflection and absorption depending on local geometry. Flat sides have a darker coloured profile, while inclined sides have lighter coloured features. By detecting the scattered electrons it is possible to create a grey-scale high resolution image. This is a selection of plasmon-based devices, which have dimensions no bigger than few thousandths of a millimeter and are mainly used to detect and characterise molecules at very low concentrations. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 49 Duilio Farina Operazione a cuore aperto Open heart surgery Molte volte capita che sofisticati strumenti come i laser a impulsi si rompano. Uno dei compiti dei ricercatori è di ripararli per proseguire l’attività di ricerca. Siamo chirurghi che operano a cuore aperto su una macchina “ammalata”. Un ringraziamento speciale a Mar Bernal. Pulsed lasers and other sophisticated instruments often stop working: researchers must be able to carry out maintenance on their instruments in order to continue their activities. We are like surgeons performing “open heart surgery” on “sick” machinery. A special thank you to Mar Bernal. 50 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 51 52 Duilio Farina Il futuro del brain imaging The future of brain imaging Il futuro del “brain imaging” secondo l’immaginazione dell’autore. Un semplice raggio laser a bassa potenza incide sulla fronte del soggetto e proietta alle sue spalle l’immagine dei neuroni presenti all’interno del cervello. Tutto ciò non rappresenta l’attuale stato della tecnologia: chissà se la ricerca un giorno ci porterà anche a questo? E’ stato usato un laser blu continuo classe II. Le cellule raffigurate sono reali neuroni di ratto visualizzati con un microscopio confocale. Un ringraziamento speciale a Tony Ortega e Ignacio Fernandez. Author’s idea about the future of brain imaging. A low-power laser beam hits the subject’s forehead and projects an image of his neurons behind him. This is not the current state of the art, however it is possible to speculate whether research will reach these results. Realised with a class II continuous blue laser. These are real rat neurons imaged with a confocal microscope. A special thank you to Tony Ortega and Ignacio Fernandez. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 53 54 Alessandra Totaro La ricerca è passione Research is passion Microstruttura porosa di gelatina. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Porous gelatin microscaffold. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 55 56 Alessandra Totaro Cellula ragno Spider cell Cellula umana staminale mesenchimale adesa a particelle di policaprolattone. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Human mesenchimal stem cell adhered to particles of polycaprolactone. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 57 58 Alessandra Totaro Serpente di connessina Connexin snake Immunofluorescenza su tessuto cardiaco di ratto: in blu sono evidenziati i nuclei, in verde l’alpha-actina sarcomerica tipica del citoscheletro cardiaco e in rosso la connessina 43. Immunofluorescence on rat heart tissue. Nuclei in blue, sarcomeric alpha-actin, a typical protein of cardiac cytoskeleton, in green, connexin 43 in red. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 59 Diego Manfredi Edelweiss Edelweiss Microstrutture di ossido di zinco ottenute per sintesi idrotermale a bassa temperatura. La morfologia a fiore è dovuta ad uno specifico rapporto molare dei reagenti chimici utilizzati nella soluzione di partenza. Immagine al microscopio elettronico ad effetto di campo. Zinc oxide microstructures prepared by lowtemperature hydrothermal synthesis. The typical flower-like structure is due to the characteristic molar ratio of the chemical reagents used in the starting solution. Field-effect scanning electron microscope image. 60 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 61 62 Diego Manfredi Petali Petals Nanoparticelle d’argento ottenute per sintesi idrotermale a temperatura ambiente. Variando la concentrazione dell’agente anisotropico è possibile ottenere diverse morfologie simili a forme naturali come i “nano-petali” della fotografia. Immagine al microscopio elettronico ad effetto di campo. Silver nanoparticles prepared by hydrothermal synthesis at room temperature. It is possible to obtain different bio-inspired morphologies, such as nano-petals, thanks to variations in the anisotropic agent concentration. Field-effect scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 63 Diego Manfredi Shangai Shangai Bastoncini di dimensioni micrometriche di ossido di zinco ottenuti per sintesi idrotermale miscelando i reagenti chimici di partenza in uno specifico rapporto molare. Immagine al microscopio elettronico ad effetto di campo. Micrometric zinc oxide rods prepared by hydrothermal synthesis mixing the chemical reagents with a specific molar ratio. Field-effect scanning electron microscope image. 64 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 65 66 Diego Manfredi Seta di nanotubi di carbonio Silk of carbon nanotubes Matassa di nanotubi di carbonio a parete singola estremamente lunghi, utilizzati come rinforzante in matrice polimerica. Immagine al microscopio elettronico ad effetto di campo. Single-walled coiled carbon nanotubes used as filler in a polymeric matrix. Field-effect scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 67 68 Alessandro Garziano Monaco Monk Microstruttura atipica per colture cellulari 3D ottenuta con la tecnica della doppia emulsione acqua-olio-acqua. Atypical microstructure for 3D cell culture realised by double emulsion technique (oil-in-water-in-oil). istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 69 Francesca Tramacere Muco del polpo Octopus mucus Sostanza mucosa che ricopre la pelle del polpo. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Mucus covering octopus skin. Scanning electron microscope image. 70 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 71 72 Francesca Tramacere Cristalli Crystals Cristalli di glutaraldeide formatisi durante il processo di criofissazione di sezioni del polpo. Immagine al microscopio elettronico a scansione. Glutaraldehyde crystals formed during the cryofixation process of parts of an octopus. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 73 Francesca Tramacere Peli del polpo Octopus hair Peli scoperti nelle ventose del polpo. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Hair discovered in octopus suckers. Scanning electron microscope image. 74 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 75 76 Francesca Tramacere Fibra muscolare del polpo Octopus muscle fiber Fibra muscolare della ventosa del polpo. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Muscle fiber of octopus sucker. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 77 78 Gianni Ciofani Ciliegie Cherries Microsfere di elastina contenenti nanoparticelle magnetiche per il trasporto ed il rilascio controllato di farmaci. Immagine al microscopio elettronico a scansione processata in falsi colori. Elastin microspheres loaded with magnetic microparticles used in drug delivery and release. Scanning electron microscope image. False colour processing. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 79 80 Costantino Casale Mostro Monster Pelle umana cresciuta in vitro a partire da fibroblasti e cheratinociti estratti da biopsie. Utilizzando particolari condizioni è possibile ottenere una riproduzione pressoché identica al tessuto originale. In blu la matrice di collagene (derma), in rosso lo strato epidermico. Colorazione ottenuta con il metodo istologico tricromatico di Masson. In vitro human skin made of endogenous extracellular matrix. By using fibroblasts and keratinocytes extracted from human biopsy and in specific culture condictions, it is possible to obtain a faithful replica of the native tissue. The collagenous matrix (dermis) has been marked in blue, the epidermal layer in red. The cell culture has been coloured by using Masson’s trichrome histological staining protocol. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 81 82 Gabriele Deidda Neurone piramidale Pyramidal neuron Neurone piramidale degli strati II e III della corteccia somatosensoriale di ratto elettroporato in utero con una proteina verde fluorescente. Pyramidal neuron of layer II and III of a rat somatosensory cortex electroporated in utero with a fluorescent protein (green fluorescent protein, GFP). istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 83 84 Sandro Meucci Albero a margine di un campo arato Tree on a plowed field Nano-reticolo polimerico (cyclic olefin copolymer, COC) composto da linee parallele di 500 nm di ampiezza e periodo di 1 micron visto dall’alto. Una particella, probabilmente un difetto, casualmente depositata a margine della struttura ricorda un albero cresciuto su un campo arato. Immagine al microscopio elettronico a scansione. Top view of a polymeric nano-grid (cyclic olefin copolymer, COC) with parallel grooves 500 nm wide and with a 1-micron distance from each other. A particle, probably a random defect deposited on the edge of the structure, resembles a tree on a plowed field. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 85 Ermanno Miele Il circuito delle idee è la chiave The circuit of ideas is the key “Pilastri” di materiale polimerico che compongono il motivo su una superficie superidrofobica ricoperta d’oro. Tali strutture possono essere usate come punti di aggancio per molecole complesse quali il DNA. La realizzazione di un simile dispositivo richiede la collaborazione tra scienziati di formazione apparentemente lontana quali un biochimico e un fisico. Dall’interazione tra discipline differenti saranno generate idee nuove ed originali, tanto più innovative quanto più distanti sono gli approcci dei singoli. La circolazione delle idee e l’applicazione creativa delle conoscenze tra i diversi campi di ricerca generano conoscenza. Il circuito delle idee è la chiave. Immagine acquisita al microscopio elettronico a scansione. Polymeric pillars patterned on a super-hydrophobic gold surface. These structures can be used to anchor complex molecules, like DNA. Cooperation between scientists with very different backgrounds, such as a biochemist and a physicist, is crucial to this approach. Interactions between different sciences help creating innovative, original ideas: the greater the differences in the approach, the newer the outcome. The circulation of ideas and its creative application among sciences generate new knowledge. The circuit of ideas is the key. Scanning electron microscope image. 86 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 87 88 Ermanno Miele Natura conforme a se stessa Nature compliant with herself Cristalli di ossido di zinco cresciuti su nano-antenne plasmoniche. Le figure ottenute in base a leggi naturali di ottimizzazione energetica e concentrazione dei precursori ricordano la crescita di alberi nello spazio verso la luce. Immagine al microscopio elettronico a scansione. Zinc oxide crystals on plasmonic nano-antennas. The shape of the crystals results from the natural laws for energy minimisation and precursor concentration, and resembles the one of trees growing in the surrounding space toward sunlight. Scanning electron microscope image. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 89 Andrea Nuzzi Io parlo I talk Il progetto europeo “ITALK” (Interactive and Transfer of Action and Language Knowledge in Robots) si propone di sviluppare nei robot abilità comportamentali, cognitive e linguistiche attraverso l’apprendimento sociale. Questa foto simula la comunicazione del robot umanoide iCub attraverso il primo strumento usato dall’umanità per diffondere in tempo reale il proprio pensiero a distanza: la radio. The European project “ITALK” (Interactive and Transfer of Action and Language Knowledge in Robots) aims at developing behavioural, cognitive, and linguistic skills in robots through social learning. The photograph is a simulation of communication by the humanoid robot iCub using the first mankind tool for real time long-distance communication: the radio. 90 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 91 Andrea Nuzzi Alla ricerca di nuove medicine Detecting new medicines Composizione di oggetti di laboratorio. Il chimico come un detective utilizza le reazioni chimiche per ricercare nuove molecole responsabili della cura delle malattie. Chemistry laboratory tools. Chemists work like detectives: they use chemical reactions in their search for new molecules and new medical treatments. 92 istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 93 94 Paolo Bianchini Ciambelle bianche White donuts Particolare di un microscopio ottico a super-risoluzione. Parte della luce (luce bianca di tipo laser) viene intrappolata al suo passaggio attraverso filtri di fase, assumendo una forma ad anello, o ciambella, detta toroide. Questo processo permette di catturare dettagli finissimi di un’immagine su scala nanometrica. Detail of a super-resolution optical microscope. Part of the light (white laser light) gets trapped when the beam moves through some phase filters assuming a ring or donut shape, namely, a toroid. This process allows the capture of highly detailed images at nanometric level. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 95 96 Davide De Tommaso Spatial augmented reality Spatial augmented reality Interazione tra reale e virtuale: un robot sovraimpone un elemento virtuale, il cuore, su un oggetto reale, il soggetto. An interaction between real and virtual reality: a robot superimposes a virtual element, the heart, on a real object, the subject of the photograph. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 97 98 Matteo Leonetti Photos Graphia Photos Graphia Fotografia con una esposizione di 30 secondi, in cui un braccio robotico disegna una “testa luminosa” per il robot umanoide COMAN. Photograph of a robotic arm drawing a luminous head for the humanoid robot COMAN. 30-second exposure. istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 99 Agnese Abrusci “Una vita senza ricerca non è degna di essere vissuta” diceva Socrate. I ricercatori sono i protagonisti di un mondo sconosciuto alla maggior parte delle persone. Attraverso i loro occhi e i loro sguardi si intuisce la voglia di guardare oltre, di cercare nuove sfide e provare ad immaginare un futuro migliore. La fotografia, come la ricerca, è solo un altro mezzo per arrivarci. Agnese Abrusci (Fisica e fotografa) Socrates said “A life without research is not worth living”. The researchers are the protagonists of a world that remains unknown to most people. Through their eyes you can sense the desire to look beyond, to seek new challenges and try to imagine a better future. And photography, like research, is a great means of getting there. Agnese Abrusci (Physicist and photographer) 100 Ritratti / Portraits Claudio Semini, Marco Frigerio, Jake Goldsmith (da sinistra a destra / from left to right) Ingegnere elettrico, informatico, progettista / Electrical engineer, computer scientist, design engineer istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 101 Tony Ortega Chimico / Chemist 102 Duilio Farina Fisico / Physicist Andreas Riedinger Chimico / Chemist Chandramohan George Chimico / Chemist istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 103 Francesco De Donato Chimico / Chemist Anatolii Polovitsyn Chimico / Chemist 104 Elisabetta Ferrari Psicologa / Psychologist Daniela Pizzirani Chimica / Chemist Ignacio Fernandez Veterinario / Vet istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 105 Marianna Semprini Ingegnere biomedico Biomedical engineer Matteo Laffranchi Ingegnere meccatronico Mechatronic engineer Marie Noedl Biologa dello sviluppo Developmental biologist Arash Ajoudani Ingegnere biomedico Biomedical engineer istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 107 Nikolaos Karavas Ingegnere elettrico / Electrical engineer 108 Loris Fichera Ingegnere informatico / Computer engineer istituto italiano di tecnologia BEYOND SCIENCE la scienza in uno scatto 109 Indice delle fotografie/ Photo Index 110 Francesco Greco,Virgilio Mattoli La grande onda di Kanagawa (vista dall’alto) Kanagawa - Oki Nami Ura, The great wave off Kanagawa (top view) Mario Malerba, Ermanno Miele Gabriele Deidda Sandro Meucci Joanna Szczurkowska Joanna Szczurkowska Joanna Szczurkowska Joanna Szczurkowska Carlo Fortunato Natale Marco Dal Maschio, Diego Ghezzi, Gabriele Deidda, Laura Cancedda Alberto Ansaldo Alberto Ansaldo Alberto Ansaldo Alberto Ansaldo Mario Malerba Duilio Farina Duilio Farina Alessandra Totaro Alessandra Totaro Alessandra Totaro Diego Manfredi Diego Manfredi Diego Manfredi Diego Manfredi Alessandro Garziano Francesca Tramacere Francesca Tramacere Francesca Tramacere Francesca Tramacere Gianni Ciofani Costantino Casale Gabriele Deidda Sandro Meucci Ermanno Miele Ermanno Miele Andrea Nuzzi Andrea Nuzzi Paolo Bianchini Davide De Tommaso Matteo Leonetti Le onde del mare e la serendipità / Seawaves and serendipity Neuroni elettroporati in utero / In utero electroporated neurons Dune / Dunes Ippocampo nevrotico / Neurotic hippocampus Scalando il cervello / Climbing the brain Pioggia al tramonto / Rain at sunset Foresta cerebrale / Brain forest Painting Barriera corallina / Coral reef Darth Vader’s TIE Fighter Carbon nanotube Mandelbrot Magiche sfere di carbonio / Carbon magic spheres Isola di carbonio / Carbon island Immagini SEM di strutture plasmoniche 3D / SEM images of 3D plasmonic structures Operazione a cuore aperto / Open heart surgery Il futuro del brain imaging / The future of brain imaging La ricerca è passione / Research is passion Cellula ragno / Spider cell Serpente di connessina / Connexin snake Edelweiss Petali / Petals Shangai Seta di nanotubi di carbonio / Silk of carbon nanotubes Monaco / Monk Muco del polpo / Octopus mucus Cristalli / Crystals Peli del polpo / Octopus hair Fibra muscolare del polpo / Octopus muscle fiber Ciliegie / Cherries Mostro / Monster Neurone piramidale / Pyramidal neuron Albero a margine di un campo arato / Tree on a plowed field Il circuito delle idee è la chiave / The circuit of ideas is the key Natura conforme a se stessa / Nature compliant with herself Io parlo / I talk Alla ricerca di nuove medicine / Detecting new medicines Ciambelle bianche / White donuts Spatial augmented reality / Spatial augmented reality Photos Graphia / Photos Graphia 16,20 16,23 17,24 17,27 28 30 32 34 37 39 41 42 45 46 49 50 53 55 57 59 60 63 64 67 69 70 73 74 77 79 81 83 85 86 89 90 92 95 97 99