デブリナ・サルカーは、インドの電気技師[ 1 ]であり発明家で、西ベンガル州コルカタ生まれ[ 2 ] [ 3 ] 。マサチューセッツ工科大学( MIT)の助教授であり、 MITメディアラボのAT&Tキャリア開発チェア教授でもある。サルカーは、ナノサイズにスケールアップしてナノエレクトロニクスバイオセンサーに使用できる超薄型量子機械トランジスタの発明で国際的に認められている。MITのナノサイバネティックバイオトレックラボ[ 4 ]の主任研究員として、サルカーは学際的な研究者チームを率いて、ナノテクノロジーと合成生物学の間のギャップを埋め、生物学的機能を調査および強化するための新しいナノデバイスと生命機械インターフェース技術を構築する。
生い立ちと学業経歴
サルカールはインドの西ベンガル州コルカタで生まれ、インドのダンバードにあるインド工科大学(インド鉱山学校)で電気工学の学部教育を受けた。学部在学中は、ナノスケールデバイス設計とスピントロニクスの研究に重点を置き、その研究で国際的に評価された。[ 5 ] 2007年に発表した論文では、ダブルゲートMOSFETの有効性について検討した。[ 6 ]学位取得前に、ドイツのヴュルツブルク大学のローレンス・モレンカンプの研究室でインターンとして夏を過ごし、スピントロニクスの研究を行った。[ 5 ] 2008年に学士号を取得し、カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)で修士号と博士号を取得するために米国に移住した。
UCSBでは、サルカーはカウスタフ・バネルジーの指導の下、ナノエレクトロニクスのトレーニングを受け、ナノデバイスのエネルギー効率を向上させる技術を開拓し、二硫化モリブデン(MoS2)を使用した新しい電界効果トランジスタバイオセンサーを開発しました。[ 7 ] 2015年に博士号を取得した後、サルカーはMITの合成神経生物学グループで博士研究員として働き始めました。[ 8 ]エドワード・ボイデンの指導の下、サルカーは脳の構造と機能をマッピングする新しい技術を開発しました。
2020年、サーカーはMITの助教授として教員に加わり、MITメディアラボのAT&Tキャリア開発チェア教授となった。[ 9 ]彼女はナノサイバネティックバイオトレックラボと名付けた研究者グループの主任研究員となった。[ 9 ]サーカーはグループ名を分解して、その名前が彼らが取り組んでいる科学的な疑問と冒険を表している理由を説明した。[ 9 ]「ナノ」はチームがナノスケールデバイスを構築していることを指し、「サイバネティック」はコンピューティング、生物、またはハイブリッドシステムを制御するためにテクノロジーを使用することを指し、「バイオ」は生物学の統合を表し、「トレック」は彼らが着手した科学的な冒険を表している。[ 9 ]
研究と発明
原子的に薄いチャネルを持つサブサーマルトランジスタ
サルカーは、原子的に薄く層状半導体チャネルトンネルFET(ATLAS-TFET)と呼ばれる量子力学的トランジスタを発明しました。[ 10 ]このデバイスは、従来のトランジスタの電力における根本的な熱的制限を克服し、量子力学的トンネル効果に基づくキャリア輸送により、サブサーミオンサブスレッショルドスイングを実現します。効率的なトンネル効果は、ドープされたゲルマニウムソース、原子的に薄いMoS2チャネル、および大きなトンネル領域からなる独自のヘテロ構造設計によって実現されています。 [ 10 ]このトランジスタは、情報技術の寸法と電力のスケーラビリティの問題の両方に対処するのに役立ちます。[ 10 ]サルカーによるこの量子力学的トランジスタの構築への取り組みは、Natureに掲載されました。[ 10 ]この研究は、 Nature News and Viewsで「フラットトランジスタが限界に挑戦」として取り上げられました。[ 11 ]
超高感度電気バイオセンサー
Sarkarは、グラフェンよりも74倍高い高感度を提供するだけでなく、2D原子層構造を持つため、パターン形成やデバイス製造が容易なMoS 2を使用した新しい電界効果トランジスタベースのバイオセンサーを開発しました。 [ 12 ]彼女の開発は生体組織に適合し、単一分子を検出する新しい方法を提供し、次世代バイオセンサーにおけるMoS 2材料の力を強調しています。 [ 12 ]さらに、Sarkarは、バンド間トンネルなどの新しい技術によって得られる急峻なターンオン特性により、従来の電気バイオセンサーと比較して、感度が約4桁高く、検出時間が10分の1に短縮されるという、前例のない性能向上をもたらすことができることを示しました。[ 13 ]これにより、ウェアラブル/埋め込み型医療機器やポイントオブケアアプリケーションのための新しい道が開かれる可能性があります。
グラフェンの高周波モデル
Sarkar 氏らは、2D 層状構造の DC から高周波インピーダンスを正確に評価するための詳細な方法論を開発しました。[ 14 ]このモデルは、オンチップ 2D 相互接続とインダクタの物理に関する洞察を提供し、グラフェンの異常な表皮効果を初めて明らかにしました。オームの法則の単純化された仮定を超えて、このモデルは、平均自由行程内の電界変動と非局所電界に対する電流依存性の影響を考慮して、グラフェンの高周波挙動を正確に捉えます。インターカレーション ドープされた多層グラフェン相互接続の高周波抵抗が銅やカーボン ナノチューブ(CNT) よりも低いことを初めて示しました。さらに、グラフェンベースのインダクタでは、銅や CNT と比較して品質係数がそれぞれ 32% および 50% も向上する可能性があります。[ 15 ]このモデルは、「オール2D」集積回路を含む新興技術における高周波/RFデバイスの構築に不可欠であり、柔軟で適合性のあるコンピュータや義肢デバイスにつながる可能性がある。
脳のナノスケールマッピング
サルカー氏らは、反復直接拡張顕微鏡法(idExM)と呼ばれる新しいツールを開発しました。これは、組織を拡張することで研究者がナノスケール構造に光学的にアクセスできるようにするものです。[ 16 ]ニューロン間のシナプスなどの細胞構造は、抗体やその他の標識ツールのアクセスを妨げる分子で密に詰まっています。[ 17 ]さらに、標的分子は回折限界を超えている可能性があり、光学顕微鏡では生物学的単位の細かい詳細と解像度を捉えることができません。[ 17 ]ナノスケールの生物学的構造を可視化し、最も密度の高い生物学的構造にも標識アクセスできるようにするために、サルカー氏らはidExMを開発しました。これは、組織をハイドロゲルに埋め込み、機械的力と静電力の両方を使用して、組織をほぼ100倍に線形拡張するものです。[ 17 ]この技術により、脳組織内のナノスケールのシナプス間構造と、アルツハイマー病に関連するアミロイドβプラークの複雑な組織が明らかになりました。[ 17 ]
受賞歴と栄誉
- 優秀科学者賞(全国で3名の受賞者のうちの1人)(2023年)[ 18 ]
- 材料研究学会の若手優秀プレゼンター(2023年) [ 18 ]
- サイエンスニュースが選ぶ注目すべき科学者10人(2023年)[ 18 ]
- Nature Neuroscience (2023)に掲載されました[ 18 ]
- MIND賞(神経科学発見におけるイノベーションの最大化)(2023年)[ 18 ]
- Abundance 360 スカラー(2022-2023) [ 18 ]
- AT&Tキャリア開発講座教授職(2019-2023)[ 18 ]
- 女性科学者協会(AWIS)のニュース速報(2022年)に掲載されました[ 18 ]
- NIH ディレクターズ ニュー イノベーター賞(2022) [ 18 ]
- NIHによる完璧でめったに達成されないインパクトスコア10(2022年)[ 18 ]
- MIT.nanoの「ナノ時代の探検家」という特集では、世界をより良い場所にするために活動しているMITの8人の先駆的なナノテクノロジー研究者が紹介されました[ 18 ]。
- 全米工学アカデミーによる革新的な若手エンジニア賞(2022年)[ 18 ]
- IEEEナノテクノロジー早期キャリア賞(世界で唯一の受賞者)(2022年)[ 18 ]
- United for Medical Researchによる次世代を担う科学者(2021年) [ 18 ]
- iCANX若手科学者賞(2021年) [ 18 ]
- IEEE Electron Devices Society (EDS) 特集(2021) [ 18 ]
- 「イマジネーション・イン・アクション」で特集されました:世界で最も魅力的な人々を紹介するシリーズ(2021年)[ 18 ]
- Neuron (2020)に掲載[ 18 ]
- マイクロシステムおよびナノエンジニアリング分野の若手科学者優秀賞(ネイチャー)(2020年)[ 18 ]
- IITより「若手功労者」として優秀卒業生賞を受賞(2020年) [ 18 ]
- テクノロジーレビュー誌の35歳以下のイノベーター(インド出身の10人のうちの1人)(2018年)[ 18 ]
- NIH K99/R00 独立への道賞(2018) [ 18 ]
- MITトランスレーショナルフェロー(2017年)[ 18 ]
- 米国とカナダの数学、物理科学、およびすべての工学部門におけるトップ3の博士論文の1つ(2016年)[ 18 ]
- 2014年から2016年の期間にUCSBの数学、物理科学、およびすべての工学部で提出された最優秀博士論文に対するランカスター賞(2016) [ 18 ]
- 構造生物学と医療診断における物理学に関するマスタークラス を発表した世界中の若手科学者4人のうちの1人、リンダウ・ノーベル賞受賞者会議(2016年)[ 18 ]
- MRS大学院生賞(2015年)[ 18 ]
- 電気工学およびコンピュータサイエンス分野のライジングスター(2015年)[ 18 ]
- UCSDのFalling Walls Lab若手イノベーター賞(3名の受賞者のうちの1人)(2015年) [ 18 ]
- KAUST-NSF会議で「ブライトマインド」賞を受賞(米国からの受賞者4名のうちの1名)(2015年) [ 18 ]
- 博士論文フェローシップ、UCSB(2014)[ 18 ]
- IEEE EDS PhDフェローシップ賞(アメリカ大陸からは1名のみ、世界でも3名のみ受賞)(2011年)[ 18 ]
- 米国大統領フェローシップ(大学院研究のため)(2008年)[ 18 ]
- 優秀博士課程候補者フェローシップ(2008年)[ 18 ]
主な出版物
- 反復直接膨張顕微鏡法。D. Sarkar、A. Wassie、J. Kang、T. Tarr、A. Tang、TA Blanpied、ES Boyden。神経科学学会、2019 [ 19 ]
- FETベースのバイオセンサー用2D材料。D. Sarkar。2D材料の基礎とセンシング応用、編:CS Rout、DJ Late、Hywel Morgan、Woodhead Publishing Series、Elsevier、2019 [ 19 ]
- 免疫染色およびナノスコピーにおけるPFAの代替としてのグリオキサール。KN Richter、NH Revelo、KJ Seitz、MS Helm、D. Sarkar 他。The EMBO Journal、2017年。[ 19 ]
- 光反射測定法による単一光ファイバーに沿った多重神経記録。SG Rodriques、AH Marblestone、J. Scholvin、J. Dapello、D. Sarkar、M. Mankin、R. Gao、L. Wood、ES Boyden。Journal of Biomedical Optics、Vol. 21、No. 5、pp. 057003、2016。[ 19 ]
- 原子的に薄いチャネルを備えたサブサーミオニックトンネル電界効果トランジスタ。 Deblina Sarkar、Xuejun Xie、Wei Liu、Wei Cao、Jiahao Kang、Yongji Gong、Stephan Kraemer、Pulickel M. Ajayan、およびKaustav Banerjee。ネイチャー (ジャーナル)、Vol. 526、91–95ページ 、2015年[ 19 ]
- 遷移金属ジカルコゲナイドの金属ナノ粒子による機能化:ドーピングとガスセンシングへの応用。Deblina Sarkar、Xuejun Xie、Jiahao Kang、Haojun Zhang、Wei Liu、Jose Navarrete、Martin Moskovits、Kaustav Banerjee。Nano Letters、Vol. 15、No. 5、pp. 2852–2862、2015 。[ 19 ]
- 次世代ラベルフリーバイオセンサー用の MoS2 電界効果トランジスタ。デブリナ・サーカール、ウェイ・リウ、謝雪軍、アーロン・アンセルモ、サミール・ミトラゴトリ、カウスタフ・バネルジー。ACS ナノ、Vol. 8、No. 4、3992–4003ページ 、2014年。[ 19 ]
- 生体分子の超高感度検出のための衝撃イオン化電界効果トランジスタベースのバイオセンサー。Deblina Sarkar、Harald Gossner、Walter Hansch、Kaustav Banerjee。Applied Physics Letters、Vol. 102、No. 20、203110、2013。[ 19 ]
- 超高感度かつラベルフリーのバイオセンサーとしてのトンネル電界効果トランジスタの提案。Deblina Sarkar およびKaustav Banerjee。Applied Physics Letters、100、No. 14、143108、2012。[ 19 ]
- 金属ナノ粒子支援によるバンド間トンネル電流の増強。Deblina Sarkar およびKaustav Banerjee。Applied Physics Letters、Vol. 99、No. 13、pp. 133116、2011 年 9 月 26 日。[ 19 ]
- グラフェンベースの相互接続の高周波特性—パート I: インピーダンスモデリング。Deblina Sarkar、Chuan Xu、Hong Li、およびKaustav Banerjee。IEEE Transactions on Electron Devices、Vol. 58、No. 3、pp. 843–852、2011 年 3 月。[ 19 ]
- 新規強化型電界衝撃イオン化MOSトランジスタ。Deblina Sarkar、Navab Singh、Kaustav Banerjee。IEEE Electron Device Letters、Vol. 31、No. 11、pp. 1175–1177、2010年11月。[ 19 ]
参考文献
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