De nationalité américaine et suisse, Giorgio Margaritondo est né à Rome (Italie) en 1946. Il a reçu la Laurea cum laude en physique de l'Université de Rome en 1969.
De 1969 à 1978, il a travaillé pour le Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), à Rome, à Frascati et, pendant la période 1975-1977, chez Bell Laboratories aux Etats-Unis. De 1978 à 1990, il est professeur de physique à l'Université du Wisconsin, à Madison (Etats-Unis); en 1984, il est nommé vice-directeur au Centre de rayonnement synchrotron de la même université. En 1990, il est engagé à l'EPFL comme professeur ordinaire et dirige l'Institut de physique appliquée au Département de physique. Il a été également membre honoraire du corps professoral de l'Université Vanderbilt à Nashville.
En 2001 il a été nommé doyen de la Faculté des sciences de base de l'EPFL; en 2004, il a été nommé Vice-président pour les affaires académiques.; en 2010 et jusqu'à sa retraite de l'EPFL en 2016 il est devenu Doyen de la formation continue.
A côté de ses cours de physique générale, son activité de recherche porte sur la physique des semiconducteurs et des supraconducteurs (états électroniques, surfaces, interfaces) et des systèmes biologiques; ses principales méthodes expérimentales sont la spectroscopie et la spectromicroscopie électroniques, l'imagerie aux rayons x et la microscopie SNOM, y compris les expériences avec le rayonnement synchrotron et le laser à électrons libres.
Auteur d'environ 700 articles scientifiques et de 9 livres, il a aussi été responsable de 1995 à 1998 des programmes scientifiques du Synchrotron ELETTRA à Trieste. Depuis 1997, il a été le coordinateur de la table ronde de la Commission européenne pour le rayonnement synchrotron, et président du conseil de la "Integrated Initiative" de la Commission européenne pour les synchrotrons et les lasers à électrons libres (IA-SFS, ensuite ELISA), le plus grand réseau au monde de laboratoires dans ce domaine. En 2011-2015, il a été Editor-in-Chief du Journal of Physics D (Applied Physics).
A présent, il est vice-président du conseil de l'Università della Svizzera Italiana (USI) et président du Scientific and Technological Committee de l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT).
Il est "Fellow" de l'American Physical Society et de l'American Vacuum Society; il est également "Fellow and Chartered Physicist" de l'Institute of Physics.

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