ロバート・アルファノ

ロバート・アルファーノはイタリア系アメリカ人の実験物理学者です。ニューヨーク市立大学シティ・カレッジおよび同大学院の科学および工学の特別教授であり、同大学の超高速分光およびレーザー研究所の初代所長でもあります (1982 年)。アルファーノは、生物医学画像および分光法、超高速レーザーおよび光学、波長可変レーザー、半導体材料およびデバイス、光学材料、生物物理学、非線形光学およびフォトニクスの分野の先駆者であり、ナノテクノロジーおよびコヒーレント後方散乱の分野でも幅広く研究してきました。アルファーノの白色光スーパーコンティニュームレーザーの発見は、光干渉断層撮影法の根幹をなすもので、眼科学、心臓病学、口腔がん検出 (28 ページの「マルチビーム OCT による解像度の向上」を参照) などの分野で障壁を打ち破っています。アルファーノは、現在光生検として知られる分野を切り開きました。

彼は最近、これまでのキャリアでニューヨーク市立大学に 1 億 6,200 万ドル相当の資金を調達したと計算しました。これは年間平均 460 万ドルに相当します。彼はこの偉業を「地道に努力して」達成したと述べています。 ^{[要出典]彼は資金提供パートナーに積極的に働きかけ、自分の研究に興味を持ってもらう習慣を身につけました。アルファノは、}光通信、固体物理学、計測学などの分野に加えて、生物医学光学の発展につながる発見をしてきました。

アルファノ氏のフォトニクスへの貢献は、700 を超える研究論文、102 件の特許、数冊の編集本や会議議事録、そして 10,000 件を超える引用文献に記録されています。アルファノ氏は、バイオメディカル光学の分野で 45 件の特許を保有し、230 件を超える論文を発表しています。アルファノ氏は、52 名を超える博士課程の学生と 50 名を超える博士課程修了生を指導してきました。過去 10 年間、多くの高校生にフォトニクスの実践的な指導を行ってきました。

アルファノは、光を利用して病気、特に癌や動脈硬化症を非侵襲的に検出し診断するバイオメディカル光学に数多くの独創的な貢献をしてきました。蛍光、励起、ラマン、ストークスシフト分光法の技術を人体の正常組織と癌組織、良性腫瘍と正常腫瘍を区別する彼の革新的な応用は、光生検として知られる分野創設の基礎となりました。

混濁媒体における光伝播の基礎研究への貢献は、生物組織内の構造を直接画像化するために、画像を含む光子を選別するさまざまなゲーティング技術の開発につながりました。彼は、これらの光子選別技術の多くを開発するリーダーとして貢献しました。また、光マンモグラフィー用の時間分解 2 次元画像のシーケンスを使用した 3 次元逆画像再構成技術の開発に向けた主要な取り組みを主導しています。

アルファノは、病気の診断における光分光法の潜在的な応用を実証し、1984 年に光生検の分野を切り開きました。実際、彼は「光生検」という用語を導入しました。

1981年、アルファノは蛍光分光法と時間分解動力学を用いて人間の歯の虫歯を検出しました。1984年、アルファノは外因性染料を使用せずに組織のネイティブ蛍光分光法を使用して初めて癌を検出しました。一連の実験で、彼のグループはこれらの分光技術が正常組織と腫瘍、悪性腫瘍と良性腫瘍を区別する診断能力を提供する可能性があることを実証しました。大きな進歩は、組織内のタンパク質とアミノ酸を励起するために近紫外線と青色光を使用し、2つの波長（トリプトファンに関連する340 nmのピークとNADHに関連する440 nmのピークなど）で生物組織が放出するピーク蛍光強度の比率を、組織が正常か癌かを識別するためのパラメーターとして認識したことです。この観察により、蛍光比に基づく非侵襲的な癌の検出が可能になり、蛍光比マップを取得して、身体器官の疑わしい領域を正常、前癌状態、または癌として90％を超える高感度および特異度で識別できるようになりました。彼の研究グループは、1991年に初めてラマン分光法を使用して、人間の乳房組織の癌を診断しました。彼は、組織および/または散乱媒体内の染料の蛍光偏光ダイナミクスを研究するために、ピコ秒範囲で超高速時間分解技術を実施した先駆者でした。最近、彼はストークスシフト分光法を使用して、複雑な混合物としての組織内の発癌に関連する複数の主要な蛍光体のスペクトル指紋を迅速に測定する効率的な方法を実証し、癌組織と正常組織の違いを強調しました。

散乱の激しい混濁媒体（生物組織）を通る光の伝播を詳細に理解することは、光学的生物医学画像化技術の開発に不可欠です。アルファノ氏は、この問題に対処するために、実験的および理論的調査を協調的に行いました。彼のグループの研究は、媒体内の光子の飛行時間に基づいた弾道光子、スネーク光子、拡散光子の概念の開発と特性の解明につながりました。彼は、弾道光子とスネーク光子という用語を導入し、これらの光子が直接シャドウグラム画像化のための情報キャリアであることを確認しました。これらの光子の特性を理解することで、一般に混濁媒体、特に生物医学サンプルの不均一性の直接2次元画像化のために、画像を含む光子を選別するさまざまなゲーティング技術が開発されました。

アルファノ氏は技術的な貢献に加え、OSAやSPIEのテーマ別会議やカンファレンスを主催し、後にブリトン・チャンス氏とともに多くの光学イメージングカンファレンスの共同議長を務めて、若い科学者やエンジニアに生物医学光学を紹介し、他の研究者をこの分野に引き付けることで、この分野の成長を促しました。

アルファノ氏はニューヨーク市立大学および大学院の特別教授としての教職に加え、これまでに、または現在、数々のディレクター職を務めています。

• ニューヨーク市立大学 2004年 - 国防総省ナノスケールフォトニックエミッターおよびセンサーセンター所長
• ニューヨーク市立大学 2003–2007 NASA 光センシングおよびイメージングセンター所長
• ニューヨーク市立大学 2003–2006 フォトニック応用先端技術センター所長
• ニューヨーク市立大学 1993–2003 ニューヨーク州超高速フォトニクス先端技術センター所長
• ニューヨーク市立大学 1998-2002 米国エネルギー省レーザー画像・癌診断センター所長
• ニューヨーク市立大学 1994-2002 NASA IRA チューナブル固体レーザーおよび光学イメージングプログラムディレクター
• ニューヨーク市立大学 1987年～現在、メディフォトニクス研究所所長
• ニューヨーク市立大学 1985–2007 フォトニック応用研究所所長
• ニューヨーク市立大学 1982年～現在、超高速分光・レーザー研究所所長
• ニューヨーク市立大学 1974-1981 ピコ秒レーザーおよび分光法研究所所長

アルファノは、大学に通ったのは主に父親が大学進学を重要視していたからだと述べている（両親はそのような恵まれた環境ではなかったが）。アルファノはフェアリー・ディキンソン大学を選んだのは、ニュージャージー州ティーネックの幼少期の故郷に近かったからで、中等教育を始めたときから叔父のように電気技師になるつもりだった。しかしフェアリー・ディキンソン大学で、生まれ持った才能を伸ばすことができると気づき、人生は別の方向に進んだ。数学が得意だったアルファノは、できる限り数学の授業を取り、それを教養科目の要件に加算する方法を見つけた。電気工学のカリキュラムの実験室の要件を避けようと決心し、実験室の要件がはるかに少ない物理学に専攻を変更した。アルファノは、物理学の学位に必要な実験室の要件が嫌いだったことを「皮肉」に感じている。

アルファノは修士号を取得するため、FDU に進学した。卒業後、ゼネラル・テレフォン・アンド・エレクトロニクス(GTE) 研究所 (現在のベライゾン、当時はベル電話のすぐ後ろを走っていた) に就職の申し込みをしたが、不採用通知を受け取った。同時に、ゼネラル・テレフォンの子会社であるシルバニアに手紙を送った。面接官はアルファノの物理学の知識に感銘を受け、GTE の著名な固体理論家であるエスター・コンウェル博士に面接を依頼した。コンウェル博士は、アルファノの量子力学の理解と物理学の概念に対する感覚を評価した。同社はアルファノに職を提供し、アルファノは後に不採用となった仕事に就き、コンウェル博士の下で働くことになった。

GTE でアルファノは、自身の研究のための良い「居場所」と、スタンレー・シャピロ、ジョセフ・バーマン、アレクサンダー・レンピッキといった重要な同僚を含む専門家のサポートを得た。博士論文の基礎となる光学フォノンの寿命に関する研究をしていた初期に、彼は偶然に白色光スーパーコンティニュームレーザーを発見した。「実験に何か問題があると思った」と彼は言う。「3 か月間、間違いの原因を突き止めようとした。私が見ているものはまったくあり得ないように思えたからだ」。彼は、光が漏れていると思われる分光器を封印しようとして、大量の黒いマスキングテープを使ったと冗談を言う。

アルファノが GTE を去ったのは、会社が組織変更して移転し、チームが解散したためである。彼とシャピロがノーベル賞を受賞する可能性があっさりと潰されたため、彼はひどく落胆した。シャピロは西へ移りロスアラモス国立研究所に加わり、アルファノはニューヨーク市立大学に進み、科学的発見に貢献する別の道を切り開いた。当時の学部長ハリー・ラスティグの提案で、彼は超高速分光・レーザー研究所 (IUSL) を設立し、所長に就任した。1983 年の発足以来、IUSL は生物医学光学研究の主要な学術センターに成長した。

2019年SPIE ゴールドメダル、「新技術の開発および既存技術の新たな応用を含む高速物理現象の応用と理解」

2016年マイケル・S・フェルドバイオフォトニクス賞「組織や細胞における癌検出のためのラベルフリーのネイティブ蛍光、ラマン分光法、光学イメージングの多様な利用を含むバイオフォトニクス分野におけるリーダーシップと先駆的貢献に対して。」^[2]

2013年、アメリカ物理学会 アーサー・ショーロー賞（レーザー科学部門）受賞。超高速レーザー科学の分野における先駆的貢献（スーパーコンティニューム生成と新しいレーザー材料の発見、および強散乱媒体におけるパルス伝播の研究）

スーパーコンティニューム生成の発見と研究、および四価クロムベースの調整可能な固体レーザー、具体的にはフォルステライト、エメラルド、CUNYITE（ニューヨーク市立大学にちなんで命名）レーザーの開発への貢献により、2008年OSAチャールズ・タウンズ賞を受賞。

生物学や医学における光学的手法への先駆的な貢献が認められ、2012 年に ブリトンチャンス生物医学光学賞を受賞しました。

2002年コヒーレント生物医学光学生涯功労賞

アメリカ物理学会（APS） フェロー、

光学会フェロー（OSA）、

ニューヨーク科学アカデミー会員

電気電子技術者協会（IEEE） フェロー

国際光学会（SPIE）フェロー。

彼の素晴らしいオンライン履歴書には、さらに多くの賞や栄誉が記載されています。

• Alfano, R. R (1989). スーパーコンティニュームレーザー光源(PDF) .
• Alfano, Robert R (2010-10-29). スーパーコンティニュームレーザー光源: 最新の参考文献付きの基礎. Springer. ISBN 9781441920324。
• Alfano, R. R (1982)。超高速レーザー分光法による生物学的事象の調査。エルゼビア。ISBN 9780323149587。* Reyes, SM; Nolan, DA; Shi, L; Alfano, RR (2020). 「特殊なクラスの光ベクトル渦ビームはマヨラナ型光子である」. Optics Communications . 464 (1): 125425. Bibcode :2020OptCo.46425425R. doi : 10.1016/j.optcom.2020.125425 . S2CID  213970008.
• Alfano, R. R (1985)。超高速レーザー分光法による半導体の探査。エルゼビア。ISBN 9780323145466。
• Pu, Y; Wang, W. B; Yang, Y. L; Alfano, R. R (2012). 「ストークスシフト分光法は癌組織と正常ヒト組織の違いを強調する」。Opt . Lett . 37 (16): 3360–3362. Bibcode :2012OptL...37.3360P. doi :10.1364/OL.37.003360. PMID  23381257.
• Alfano, RR; Das, BB; Cleary, J; Prudente, R; Celmer, EJ (1991)。「光が癌を解明する ― 悪性腫瘍と良性組織および腫瘍の区別」ニューヨーク医学アカデミー紀要。67 (2): 143–150。PMC 1809828。PMID  2049567 。 
• Pu, Y; Achilefu, S; Alfano, RR (2013). 「スマートビーコンが癌腫瘍を標的にする」BioOptics World . 6 (4): 28–33.
• Mamani, S; Nolan, DA; Shi, L; Alfano, RR (2020). 「特殊なクラスの光ベクトル渦ビームはマヨラナ型光子である」. Optics Communications . 464 (1): 125425. Bibcode :2020OptCo.46425425R. doi : 10.1016/j.optcom.2020.125425 . S2CID  213970008.

アルファノ氏はイタリア系です。ゼネラル・テレフォン社に在籍中、アルファノ氏は「弱小企業」の一員として先頭に立つ企業と競争することを気にしませんでした。このテーマは、アルファノ氏が生涯を通じて持ち続けてきたモチベーションの源です。アルファノ氏は、インスピレーションはどこにあっても得られると述べ、世界で最も権威のある機関と「直接対決」できることを喜んでいます。アルファノ氏は、シティ・カレッジと IUSL をフォトニクス研究の最高峰として国際的な競争相手にしました。アルファノ氏は、モチベーションの源について尋ねられると、「新しいものを発見したり、まったく予想外のものを見つけたりするのが好きで、ナンバーワンになりたいです」と答えます。

• http://www1.ccny.cuny.edu/ci/iusl/upload/longcv_CURRENT-photo.pdf
• SPIE ビデオ: ロバート・アルファーノによる超連続体の歴史と将来の応用