Роберт Альфано - Robert Alfano

Роберт Альфано итало-американский физик-экспериментатор. Он является заслуженным профессором науки и техники в Городской Колледж и Высшая школа Нью-Йорка Городской университет Нью-Йорка, где он также является директором-основателем Института сверхбыстрой спектроскопии и Лазеры (1982). Он пионер в области Биомедицинская визуализация и Спектроскопия, Сверхбыстрые лазеры и оптика, перестраиваемые лазеры, полупроводниковые материалы и устройства, оптические материалы, биофизика, нелинейная оптика и фотоника; он также много работал в нанотехнологии и когерентное обратное рассеяние. Его открытие лазера суперконтинуума белого света лежит в основе оптической когерентной томографии, которая разрушает барьеры в офтальмология, кардиология, и рак ротовой полости обнаружение (см. «Лучшее разрешение с многолучевым ОКТ», стр. 28) среди других приложений. Он положил начало направлению, известному сейчас как оптическая биопсия.

Недавно он подсчитал, что за свою карьеру он принес CUNY финансирование на сумму 62 миллиона долларов, что составляет в среднем 1,7 миллиона долларов в год. Он заявляет, что совершил этот подвиг, «ударившись о тротуар»; он выработал привычку активно обращаться к партнерам по финансированию и заинтересовывать их своей работой. Альфано сделал открытия, которые способствовали развитию биомедицинской оптики, в дополнение к таким областям, как оптическая связь, физика твердого тела, и метрология.

Альфано имеет выдающийся послужной список достижений в области разработки биомедицинских инструментов. Его вклад в фотонику задокументирован в более чем 700 исследовательских статьях, 102 патентах, нескольких отредактированных томах и трудах конференций, а также в более чем 10 000 ссылок. Он имеет 45 патентов и опубликовал более 230 статей только в области биомедицинской оптики. Его открытие лазера суперконтинуума белого света лежит в основе оптической когерентной томографии, которая разрушает барьеры в офтальмология, кардиология, и рак ротовой полости обнаружение (см. «Лучшее разрешение с многолучевым ОКТ», стр. 28) среди других приложений. Альфано подготовил и обучил более 52 кандидатов наук и 50 докторантов. За последние десять лет он обучил бесчисленных старшеклассников руки вверх фотоника.

Пионер биомедицинской оптики

Альфано внес ряд оригинальных вкладов в биомедицинскую оптику для использования света для неинвазивного обнаружения и диагностики заболеваний; в частности, онкологические заболевания и атеросклероз. Его новаторское применение флуоресценция, возбуждение, Раман, и Стокса Shift Спектроскопические методы, позволяющие различать нормальные и раковые ткани, а также доброкачественные и нормальные опухоли человеческого тела, послужили основой для создания области, известной как оптическая биопсия.

Его вклад в основы распространения света в мутных средах привел к разработке различных методов стробирования для сортировки несущих изображение фотонов для прямого построения изображений структур в биологических тканях. Он помог вести разработку многих из этих методов сортировки фотонов; он также возглавляет основные усилия, посвященные разработке методов реконструкции трехмерных обратных изображений с использованием последовательности двумерных изображений с временным разрешением для оптическая маммография.

Альфано продемонстрировал потенциальное применение оптической спектроскопии в диагностике заболеваний, что затем открыло сферу оптической биопсии в 1984 году. Фактически, он ввел термин «оптическая биопсия».

В 1981 году Альфано использовал флуоресцентную спектроскопию и кинетику с временным разрешением для обнаружения кариеса в человеческих зубах. В 1984 году он первым обнаружил рак с помощью нативной флуоресцентной спектроскопии ткани без внешних красителей. В серии экспериментов его группа продемонстрировала, что эти спектроскопические методы могут обеспечить диагностическую способность различать нормальные ткани и опухоли, а также злокачественные и доброкачественные опухоли. Главным прорывом стало использование им ближнего ультрафиолетового и синего света для возбуждения белков и аминокислот в тканях, а также распознавание соотношения пиковых интенсивностей флуоресценции, испускаемых биологическими тканями на двух длинах волн (например, пик 340 нм, связанный с триптофан и пик 440 нм, связанный с НАДН ) как параметр для идентификации ткани как нормальной или злокачественной. Это наблюдение позволило неинвазивно выявить рак на основе коэффициента флуоресценции и получить карту коэффициента флуоресценции, чтобы идентифицировать подозрительную область органа тела как нормальную, предраковую или злокачественную с высокой чувствительностью и специфичностью более 90%. Его исследовательская группа была первой, кто использовал Рамановская спектроскопия, начиная с 1991 г., для диагностики рака в ткани груди человека. Он был пионером в области применения сверхбыстрых методов с временным разрешением в пикосекундных диапазонах для изучения динамики поляризации флуоресценции красителя в ткани и / или рассеивающих средах. Недавно он продемонстрировал использование спектроскопии со сдвигом Стокса в качестве эффективного способа быстрого измерения спектральных отпечатков нескольких ключевых флуорофоров, связанных с канцерогенезом в тканях, в виде сложных смесей, и подчеркнул различия между раковыми и нормальными тканями.

Детальное понимание распространения света через сильно рассеивающую мутную среду (чем и является биологическая ткань) имеет решающее значение для развития методов оптической биомедицинской визуализации. Альфано провел согласованные экспериментальные и теоретические исследования, чтобы решить эту проблему. Работа его группы привела к разработке концепции и выяснению свойств баллистический, змейка и диффузные фотоны, основанные на времени пролета фотонов в среде. Он ввел термины баллистические и змеиные фотоны и определил эти фотоны как носители информации для прямой визуализации теневых диаграмм. Понимание характеристик этих фотонов привело к разработке различных методов стробирования для сортировки несущих изображение фотонов для прямого двумерного отображения неоднородностей в мутной среде в целом и биомедицинских образцах в частности.

В дополнение к своему техническому вкладу Альфано стимулировал рост отрасли, организовывая тематические встречи и конференции для OSA и SPIE, а позже был сопредседателем многих конференций по оптическим изображениям с Бриттон Ченс, посредством чего он познакомил молодых ученых и инженеров с биомедицинской оптикой и привлек к этой области других исследователей.

Карьера

В дополнение к должности почетного профессора Городского колледжа и Высшей школы Нью-Йорка, Альфано занимал или в настоящее время занимает ряд руководящих должностей:

• Городской колледж штата Нью-Йорк, 2004 г. - директор Центра наномасштабных фотонных излучателей и датчиков Министерства обороны США.
• Городской колледж штата Нью-Йорк 2003-2007 Директор Центра оптического зондирования и визуализации НАСА
• Городской университет штата Нью-Йорк, 2003-2006 гг., Директор Центра передовых технологий в фотонных приложениях штата Нью-Йорк.
• Городской университет штата Нью-Йорк, 1993–2003 гг., Директор Центра передовых технологий сверхбыстрой фотоники штата Нью-Йорк
• Городской колледж штата Нью-Йорк 1998-2002 Директор Центра лазерной визуализации и диагностики рака Министерства энергетики США
• Городской колледж штата Нью-Йорк 1994-2002 Директор программы НАСА IRA по перестраиваемым твердотельным лазерам и оптическим изображениям
• Городской колледж Нью-Йорка с 1987 г. по настоящее время, директор лаборатории медифотоники.
• Городской колледж штата Нью-Йорк 1985-2007 Директор лаборатории фотонных приложений
• Городской колледж штата Нью-Йорк с 1982 г. по настоящее время, директор Института сверхбыстрой спектроскопии и лазеров
• Городской колледж штата Нью-Йорк 1974–1981 Директор лаборатории пикосекундного лазера и спектроскопии

Академическое образование и начало карьеры

Альфано отмечает, что он учился в колледже в основном потому, что его отец считал это важным (хотя у его родителей не было такого преимущества). Альфано выбрал Университет Фэрли Дикинсона потому что это было недалеко от дома его детства в Тинек, Нью-Джерси, и начал свое среднее образование, думая, что в конечном итоге он станет инженером-электриком, как его дядя. Но в FDU он обнаружил, что может развить свои природные способности, и его жизнь пошла в другом направлении. Обладая способностями к математике, он посещал все математические классы, какие только мог, и нашел способ, чтобы они учитывались в соответствии с его требованиями по гуманитарным наукам. Будучи преисполнен решимости избежать лабораторных требований учебного плана EE, он переключил свою специальность на физику, на которую требовалось гораздо меньше. Он находит немного «ироничным» то, что он ненавидел требования лаборатории для получения степени по физике.

Альфано продолжил обучение в FDU, чтобы получить степень магистра. После окончания он подал заявление о приеме на работу в General Telephone and Electronics (GTE ) Лаборатории, сейчас Verizon (в то время конкурент наступил на пятки Белл Телефон ) и получил письмо с отказом. Одновременно он отправил письмо в Sylvania, дочернюю компанию General Telephone. Интервьюера впечатлили знания Альфано в области физики, и он обратился к д-ру Эстер Конвелл, известному теоретику твердого тела из GTE, для завершения интервью. Конвелл признал его понимание квантовой механики и понимание физических концепций. Компания предложила ему должность; Позже он получил работу, на которую ему отказали, работая на Conwell.

В GTE Альфано нашел хороший «дом» для своей работы и некоторой профессиональной поддержки, в которую входили такие важные коллеги, как Стэнли Шапиро, Джозеф Бирман и Александр Лемпицки. Вначале, работая над временем жизни оптических фононов, лежащим в основе его докторской диссертации, он случайно открыл лазер суперконтинуума белого света. «Я думал, что с экспериментом что-то не так, - сказал он. «Три месяца я работал, чтобы найти источник моей ошибки, потому что то, что я видел, казалось невозможным». Он шутит, что израсходовал много черной малярной ленты, пытаясь заклеить спектрограф, который, как он предполагал, пропускал свет.

Альфано покинул GTE только потому, что компания была реорганизована и переехала, в результате чего его команда распалась. Он был очень разочарован, потому что у него с Шапиро был шанс выиграть Нобелевская премия был бесцеремонно аннулирован. Шапиро переехал на запад, чтобы присоединиться Лос-Аламосская национальная лаборатория, и Альфано нашел свой путь в CUNY, где он создал еще один способ внести свой вклад в научные открытия. По предложению тогдашнего ректора Гарри Люстига он основал и стал директором Института сверхбыстрой спектроскопии и лазеров (IUSL). С момента своего основания в 1983 году IUSL превратился в крупный академический центр исследований в области биомедицинской оптики.

Награды

Золотая медаль SPIE, 2019 за «применение и понимание высокоскоростных физических явлений, включая разработку новых технологий, а также новые приложения существующих технологий»

Американское физическое общество Премия Артура Шавлоу в 2013 году для Laser Science за новаторский вклад в область сверхбыстрых лазерных исследований, включая открытие генерации суперконтинуума и новых лазерных материалов, а также исследование распространения импульсов в сильно рассеивающих средах

OSA Премия Чарльза Таунса 2008 г. за вклад в открытие и исследование генерации суперконтинуума и разработку перестраиваемых твердотельных лазеров на основе четырехвалентного хрома, в частности лазеров Forsterite, Emerald и CUNYITE (названных в честь Городского университета Нью-Йорка).

Бриттон Ченс Премия «Биомедицинская оптика» в 2012 году в честь его новаторского вклада в оптические методы для биологии и медицины.

Награда за заслуги в области биомедицинской оптики в 2002 г.

Товарищ, Американское физическое общество (APS),

Парень, Оптическое общество (OSA),

Парень, Нью-Йоркская академия наук

Парень, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE)

Сотрудник Международного общества оптики и фотоники (SPIE ).

У него много других наград и наград, перечисленных в его впечатляющих биографических данных в Интернете.

Образцы публикаций

• Альфано Р. Р. (1989). Лазерный источник суперконтинуума (PDF).
• Альфано, Роберт Р. (2010-10-29). Лазерный источник суперконтинуума: основы с обновленными ссылками. ISBN  9781441920324.
• Альфано Р. Р. (1982). Биологические события, подтвержденные сверхбыстрой лазерной спектроскопией. ISBN  9780323149587.
• Альфано Р. Р. (1985). Полупроводники, исследованные с помощью сверхбыстрой лазерной спектроскопии. ISBN  9780323145466.
• Pu, Y; Wang, W. B; Ян, Й. Л; Альфано Р. Р. (2012). «Спектроскопия стоксова сдвига подчеркивает различия раковых и нормальных тканей человека». Опт. Латыш. 37 (16): 3360–3362. Bibcode:2012OptL ... 37.3360P. Дои:10.1364 / OL.37.003360. PMID  23381257.
• Альфано, Р.Р .; Дас, ВВ; Клири, Дж; Prudente, R; Целмер, EJ (1991). «Свет проливает свет на рак, позволяя отличить злокачественные опухоли от доброкачественных тканей и опухолей». Бюллетень Нью-Йоркской медицинской академии. 67 (2): 143–150. ЧВК  1809828. PMID  2049567.
• Pu, Y; Achilefu, S; Альфано, Р.Р. (2013). «Умные маяки нацелены на раковые опухоли». Мир Биооптики. 6 (4): 28–33.

Личное

Альфано из Итальянский спуск. Хотя в Общий Телефон, он не возражал против того, чтобы стать частью компании «аутсайдеров», соревнуясь с лидером. Эта тема была источником мотивации, которую он нес на протяжении всей своей жизни. Альфано заявил, что он черпает вдохновение везде, где его можно найти, и что он счастлив идти «нос к носу» с самыми престижными учреждениями мира. Он сделал Городской колледж и IUSL международным конкурентом, одним из лучших в исследованиях в области фотоники. На вопрос, что его мотивирует, Альфано ответил: «Мне нравится открывать для себя новое, находить что-то совершенно неожиданное… и мне нравится быть номером один».

Рекомендации

• http://www1.ccny.cuny.edu/ci/iusl/upload/longcv_CURRENT-photo.pdf
• Видео SPIE: Роберт Альфано о суперконтинууме: история и будущее применение