Roberta Alfano

Roberta R. Alfano
Obywatelstwo Stany Zjednoczone
Alma Mater



Uniwersytet Fairleigh Dickinson 1963 – licencjat (fizyka) 1964 – tytuł magistra (fizyka) New York University 1972 – doktorat (Fizyka)
Znany z


Optyka Biomedyczna Biofizyka Ultraszybka Spektroskopia Optyka i Fotonika
Nagrody Złoty Medal SPIE (2019)
Kariera naukowa
Pola Fizyka
Instytucje
City College i szkoła podyplomowa, CUNY GTE Labs
Znani studenci Anthony'ego M. Johnsona

Robert Alfano to włosko-amerykański fizyk eksperymentalny . Jest wybitnym profesorem nauk ścisłych i inżynierii w City College i Graduate School of New York na City University of New York , gdzie jest także założycielem i dyrektorem Instytutu Ultraszybkiej Spektroskopii i Laserów (1982). Jest pionierem w dziedzinie obrazowania biomedycznego i spektroskopii , ultraszybkich laserów i optyki, laserów przestrajalnych, materiałów i urządzeń półprzewodnikowych , materiały optyczne , biofizyka , optyka nieliniowa i fotonika ; zajmował się także intensywnie zagadnieniami nanotechnologii i spójnego rozpraszania wstecznego . Jego odkrycie lasera superkontinuum światła białego leży u podstaw optycznej tomografii koherentnej, która przełamuje bariery między innymi w okulistyce , kardiologii i wykrywaniu raka jamy ustnej (patrz „Lepsza rozdzielczość dzięki wielowiązkowemu OCT”, strona 28). Zapoczątkował dziedzinę znaną obecnie jako Biopsja Optyczna

Niedawno obliczył, że w trakcie swojej kariery przekazał CUNY fundusze o wartości 62 milionów dolarów, średnio 1,7 miliona dolarów rocznie. Twierdzi, że dokonał tego wyczynu „uderzając w chodnik”; wyrobił sobie nawyk agresywnego docierania do partnerów finansujących i wzbudzania ich zainteresowania swoją pracą. Alfano dokonał odkryć, które poszerzyły optykę biomedyczną, a także takie dziedziny, jak komunikacja optyczna , fizyka ciała stałego i metrologia .

Alfano może poszczycić się wyjątkowymi osiągnięciami w zakresie rozwoju instrumentów biomedycznych. Jego wkład w fotonikę udokumentowano w ponad 700 artykułach naukowych, 102 patentach, kilku tomach redakcyjnych i materiałach konferencyjnych oraz znacznie ponad 10 000 cytowań. Posiada 45 patentów i opublikował ponad 230 artykułów z zakresu samej optyki biomedycznej. Jego odkrycie lasera superkontinuum emitującego światło białe leży u podstaw optycznej tomografii koherentnej, która przełamuje bariery w okulistyce , kardiologii i raku jamy ustnej wykrywanie (patrz „Lepsza rozdzielczość dzięki wielowiązkowemu OCT”, strona 28) i innych zastosowań. Alfano przeszkoliło i było mentorem dla ponad 52 doktorantów i 50 doktorantów. Przez ostatnie dziesięć lat przeszkolił niezliczoną liczbę uczniów szkół średnich w zakresie fotoniki.

Pionier optyki biomedycznej

Alfano wniosła szereg oryginalnych wkładów w optykę biomedyczną w zakresie wykorzystania światła do nieinwazyjnego wykrywania i diagnozowania chorób; w szczególności nowotwory i miażdżyca. Jego innowacyjne zastosowanie fluorescencji , wzbudzenia , Ramana i spektroskopii z przesunięciem Stokesa do rozróżnienia tkanek prawidłowych od nowotworowych oraz łagodnych i prawidłowych guzów organizmu ludzkiego, stało się podstawą do stworzenia dziedziny zwanej biopsją optyczną .

Jego wkład w podstawy propagacji światła w mętnych ośrodkach doprowadził do opracowania różnych technik bramkowania służących do sortowania fotonów niosących obraz w celu bezpośredniego obrazowania struktur w tkankach biologicznych. Pomógł kierować rozwojem wielu technik sortowania fotonów; kieruje także poważnymi pracami poświęconymi rozwojowi technik trójwymiarowej rekonstrukcji obrazu odwróconego z wykorzystaniem sekwencji dwuwymiarowych obrazów o rozdzielczości czasowej do mammografii optycznej .

Alfano zademonstrował potencjalne zastosowanie spektroskopii optycznej w diagnostyce chorób, co następnie otworzyło dziedzinę biopsji optycznej w 1984 roku. W rzeczywistości wprowadził termin „biopsja optyczna”.

W 1981 roku Alfano zastosował spektroskopię fluorescencyjną i kinetykę czasowo-rozdzielczą do wykrywania ubytków w ludzkich zębach. W 1984 roku jako pierwszy wykrył raka za pomocą natywnej spektroskopii fluorescencyjnej tkanek bez barwników zewnętrznych. W serii eksperymentów jego grupa wykazała, że ​​te techniki spektroskopowe mogą potencjalnie zapewnić zdolność diagnostyczną umożliwiającą rozróżnienie normalnych tkanek od nowotworów, a także nowotworów złośliwych i łagodnych. Głównym przełomem było zastosowanie przez niego światła bliskiego ultrafioletu i światła niebieskiego do wzbudzania białek i aminokwasów w tkankach oraz rozpoznanie stosunku szczytowych intensywności fluorescencji emitowanych przez tkanki biologiczne przy dwóch długościach fal (takich jak pik 340 nm związany z tryptofan i pik 440 nm związany z NADH ) jako parametr umożliwiający identyfikację tkanki jako normalnej lub nowotworowej. Obserwacja ta umożliwiła nieinwazyjne wykrywanie raka w oparciu o współczynnik fluorescencji i uzyskanie mapy współczynnika fluorescencji w celu zidentyfikowania podejrzanego obszaru narządu jako normalnego, przednowotworowego lub nowotworowego z wysoką czułością i swoistością przekraczającą 90%. Jego grupa badawcza jako pierwsza zastosowała spektroskopię Ramana , począwszy od 1991 r., w celu diagnozowania nowotworów w tkance piersi u ludzi. Był pionierem w stosowaniu ultraszybkich technik rozdzielczości czasowej w zakresach pikosekundowych w celu badania dynamiki polaryzacji fluorescencji barwnika w tkance i/lub ośrodkach rozpraszających. Niedawno zademonstrował zastosowanie spektroskopii z przesunięciem Stokesa jako skutecznej metody szybkiego pomiaru widmowych odcisków palców wielu kluczowych fluoroforów związanych z karcynogenezą w tkankach jako złożonych mieszanin i uwydatnił różnice między tkankami nowotworowymi i prawidłowymi.

Szczegółowe zrozumienie propagacji światła przez silnie rozpraszające, mętne ośrodki (czyli czym jest tkanka biologiczna) ma kluczowe znaczenie dla rozwoju optycznych technik obrazowania biomedycznego. Aby rozwiązać ten problem, Alfano przeprowadziło wspólne badania eksperymentalne i teoretyczne. Prace jego grupy doprowadziły do ​​opracowania koncepcji i wyjaśnienia właściwości balistycznych , wężowe i fotony dyfuzyjne oparte na czasie przelotu fotonów w ośrodkach. Wprowadził terminy fotony balistyczne i wężowe i zidentyfikował te fotony jako nośniki informacji do bezpośredniego obrazowania Shadowgram. Zrozumienie cech tych fotonów doprowadziło do opracowania różnych technik bramkowania służących do sortowania fotonów niosących obraz w celu bezpośredniego dwuwymiarowego obrazowania niejednorodności w ogólnie mętnych ośrodkach, a w szczególności w próbkach biomedycznych.

Oprócz swojego wkładu technicznego Alfano wspiera rozwój tej dziedziny, organizując spotkania tematyczne i konferencje dla OSA i SPIE , a później współprzewodnicząc wielu konferencjom dotyczącym obrazowania optycznego z Britton Chance , podczas których zapoznawał młodych naukowców i inżynierów z optyką biomedyczną, i przyciągnął innych badaczy w tej dziedzinie.

Kariera

Oprócz stanowiska profesora w City College i Graduate School of New York, Alfano zajmował lub obecnie zajmuje szereg stanowisk dyrektorskich:

  • City College of NY 2004 – dyrektor Centrum DOD ds. nanoemiterów i czujników fotonicznych
  • City College of NY 2003–2007 Dyrektor Centrum Wyczuwania i Obrazowania Optycznego NASA
  • City University of NY 2003–2006 Dyrektor Centrum Zaawansowanych Technologii w Zastosowaniach Fotonicznych w Nowym Jorku
  • City University of NY 1993–2003 Dyrektor Centrum Zaawansowanych Technologii Ultraszybkiej Fotoniki w Nowym Jorku
  • City College of NY 1998–2002 Dyrektor DOE Center for Laser Imaging and Cancer Diagnostics
  • City College of NY 1994–2002 Dyrektor programu NASA IRA dotyczącego przestrajalnych laserów na ciele stałym i obrazowania optycznego
  • City College of NY 1987 – obecnie, dyrektor Laboratorium Medifotonicznego
  • City College of NY 1985–2007 Dyrektor Laboratorium Zastosowań Fotonicznych
  • City College of NY 1982 – obecnie, dyrektor Instytutu Ultraszybkiej Spektroskopii i Laserów
  • City College of NY 1974–1981 Dyrektor Laboratorium Lasera Pikosekundowego i Spektroskopii

Wykształcenie akademickie i początek kariery

Alfano zauważa, że ​​poszedł do college'u głównie dlatego, że jego ojciec uważał to za ważne (choć jego rodzice nie mieli takiej przewagi). Alfano wybrał Uniwersytet Fairleigh Dickinson , ponieważ znajdował się blisko jego domu z dzieciństwa w Teaneck w stanie New Jersey i rozpoczął naukę w szkole średniej, myśląc, że zostanie inżynierem elektrykiem, tak jak jego wujek. Ale w FDU odkrył, że jest w stanie wykorzystać swoje naturalne zdolności i jego życie obrało inny kierunek. Mając talent do matematyki, uczęszczał na wszystkie możliwe zajęcia matematyczne i znalazł sposób, aby uwzględnić je w swoich wymaganiach w zakresie sztuk wyzwolonych. Zdeterminowany, aby uniknąć wymagań laboratoryjnych programu nauczania przedsiębiorczości, zmienił kierunek na fizykę, która wymagała znacznie mniej. Uważa za nieco „ironiczne” to, że nienawidził wymagań laboratoryjnych związanych z uzyskaniem dyplomu z fizyki.

Alfano kontynuował naukę na FDU, aby zdobyć tytuł magistra. Po ukończeniu studiów złożył podanie o zatrudnienie w General Telephone and Electronics ( GTE ) Laboratories, obecnie Verizon (wówczas konkurent depczący po piętach Bell Telephone ) i otrzymałem list z odmową. Jednocześnie wysłał list do Sylvanii, spółki zależnej General Telephone. Prowadzący wywiad był pod wrażeniem wiedzy Alfano na temat fizyki i poprosił dr Esther Conwell, znaną teoretyczkę ciała stałego w GTE, aby dokończyła wywiad. Conwell docenił jego zrozumienie mechaniki kwantowej i wyczucie koncepcji fizyki. Firma zaproponowała mu stanowisko; a później dostał pracę, na którą został odrzucony, pracując dla Conwella.

W GTE Alfano znalazł dobry „dom” dla własnej pracy i pewne wsparcie zawodowe, które obejmowało ważnych kolegów, takich jak Stanley Shapiro, Joseph Birman i Alexander Lempicki. Na początku, pracując nad okresami życia fononów optycznych, będącymi podstawą jego pracy doktorskiej, przypadkowo odkrył laser superkontinuum światła białego. „Myślałem, że coś jest nie tak z eksperymentem” – powiedział. „Przez trzy miesiące pracowałem, aby znaleźć źródło mojego błędu, ponieważ to, co widziałem, po prostu wydawało się niemożliwe”. Żartuje, że zużył mnóstwo czarnej taśmy maskującej, próbując uszczelnić spektrograf, który według niego przepuszczał światło.

Alfano opuścił GTE tylko dlatego, że firma zreorganizowała się i przeniosła, co doprowadziło do rozpadu jego zespołu. Był bardzo zawiedziony, ponieważ wszelkie szanse, że on i Shapiro mieli na zdobycie Nagrody Nobla , zostały bezceremonialnie zniweczone. Shapiro przeniósł się na zachód, aby dołączyć do Laboratorium Narodowego w Los Alamos , a Alfano trafił do CUNY, gdzie stworzył kolejną możliwość przyczynienia się do odkryć naukowych. Za namową ówczesnego rektora Harry'ego Lustiga założył i został dyrektorem Instytutu Ultraszybkiej Spektroskopii i Laserów (IUSL). Od chwili założenia w 1983 roku IUSL stało się głównym ośrodkiem akademickim zajmującym się badaniami nad optyką biomedyczną.

Nagrody

Złoty Medal SPIE 2019 za „zastosowanie i zrozumienie zjawisk fizycznych dużych prędkości, w tym rozwój nowych technologii oraz nowe zastosowania istniejących technologii”

Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego im . Arthura Schawlowa w 2013 r. dla Laser Science za pionierski wkład w dziedzinę nauki o ultraszybkich laserach, w tym odkrycie generacji superkontinuum i nowych materiałów laserowych, a także badanie propagacji impulsów w ośrodkach silnie rozpraszających

OSA Charles Townes Award 2008 za wkład w odkrycie i badanie generacji superkontinuum oraz rozwój przestrajalnych laserów na ciele stałym na bazie czterowartościowego chromu, w szczególności laserów Forsterite, Emerald i CUNYITE (nazwanych na cześć City University of New York).

Britton Chance Biomedical Optics Award w 2012 r., honorująca jego pionierski wkład w metody optyczne w biologii i medycynie.

Nagroda za całokształt twórczości w dziedzinie optyki biomedycznej w 2002 r

Członek Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego (APS),

Członek Towarzystwa Optycznego (OSA),

Fellow, Nowojorska Akademia Nauk

Fellow, Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE)

Członek Międzynarodowego Towarzystwa Optyki i Fotoniki ( SPIE ).

W jego imponującym życiorysie internetowym znajduje się wiele innych nagród i wyróżnień.

Przykładowe publikacje

Osobisty

Alfano jest pochodzenia włoskiego . Pracując w General Telephone , nie przeszkadzało mu bycie częścią firmy „słabszej”, konkurującej z liderem. Temat ten był dla niego źródłem motywacji przez całe życie. Alfano stwierdził, że czerpie inspiracje, gdzie tylko może, i że chętnie styka się „nos w nos” z najbardziej prestiżowymi instytucjami na świecie. Dzięki niemu City College i IUSL stały się międzynarodowymi konkurentami, jednymi z najlepszych w badaniach nad fotoniką. Zapytany, co go motywuje, Alfano odpowiada: „Lubię odkrywać nowe rzeczy, znajdować coś zupełnie nieoczekiwanego… i lubię być numerem jeden”.

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Robert_Alfano&oldid=1140130150 ”