タラピル・プラディープ

T.プラディープ
T. プラディープ教授の研究室にて 2015
生まれる	タラピル・プラディープ
国籍	インド人
母校	インド科学研究所（バンガロール）、カリフォルニア大学バークレー校、 パデュー大学（ウェストラファイエット）
受賞歴	エニ賞（2023年）、ヴィンフューチャー賞（2022年）、スルタン・ビン・アブドゥルアズィーズ国際水賞（2022年）、パドマ・シュリー賞（2020年）、日経アジア賞（2020年）、TWAS賞（2018年）、シャンティ・スワルプ・バトナガル賞（2008年）
科学者としてのキャリア
フィールド	分子材料と表面
機関	インド工科大学 マドラス校
Webサイト	翻訳：

タラピル・プラディープ^[1]は、インド工科大学マドラス校化学部の研究所教授および教授であり、ディーパック・パレック教授も務めています。2020年には科学技術分野での優れた業績によりパドマ・シュリー賞を受賞しました。 ^[2]日経アジア賞（2020年）、世界科学アカデミー（TWAS）賞（2018年）、2008年には科学産業研究評議会よりシャンティ・スワルプ・バトナガル科学技術賞を受賞しています。^{[3] [4]}

T. プラディープは、1963 年 7 月 8 日にインドのケーララ州パンタヴォールで、タラピル家の故 T. ナラヤナン ナイルとプラカット パナンパッタヴァラピル家の故 PP クンジラクシュミ アンマの息子として生まれました。両親はともに教師でした。父親も作家で、NN タラピルというペンネームを持ち、マラヤーラム語で 14 冊の本を執筆しました。

プラディープはずっと公立学校で教育を受けました。5年生から10年生までは、父親がマラヤーラム語を、母親が社会科を教えていた、ムーククタラの政府立高等学校で教育を受けました。この学校は、シュリ・パカラヴォール・チトラン・ナンブーティリパッド氏によって建てられたもので、彼は政府に1ルピーの記念価格で寄付しました。ほとんどの日、彼はほとんどのクラスメートと同じように、4キロの距離を歩いて通学しました。その後、彼は、カリカット大学傘下のポンナニのMESカレッジで予備課程を修了し、トリチュールのセント・トーマス・カレッジで理学士課程を修了し、コーリコードのファルーク・カレッジで理学修士課程を修了しました。

T. プラディープ^[5]は、1986年から1991年にかけてバンガロールのインド理科大学院でCNR ラオ教授^{[6]とMS ヘグデ教授のもとで化学物理学の}博士号を取得しました。 ^[7]その後、カリフォルニア大学バークレー校^[8]でデビッド A. シャーリー教授のもとで、インディアナ州パデュー大学でR. グラハム クックス教授のもとで約2年間ポスドク研究員として過ごしました。^[9]それ以来、インド工科大学マドラス校^[10]で研究所教授を務めています。パデュー大学[ ^9]、オランダのライデン大学^[11]、スイスのEPFL [ ^12]、台湾の化学研究所^[13]、韓国の浦項工科大学^[14]、日本の兵庫大学^[15]で客員教授を務めました。

T. プラディープの研究は分子材料と表面の分野です。彼が発見した材料と現象は、クリーンな環境、手頃な価格のきれいな水、超高感度デバイスに影響を与えます。彼の発見のいくつかは実用的な製品に転用されており、彼の最近の研究結果のいくつか^[16] は、世界全体、特に発展途上国に多大な利益をもたらす可能性があります。そのような研究と並行して、彼は氷表面の科学に関連する基本的な問題を追求しました^[17] 。 氷などの分子固体の極薄表面の研究のために、彼は独自の機器を開発しました^[18]。これは彼の研究の重要な側面です。

プラディープは、原子レベルで精密な貴金属のクラスターまたはナノ分子をいくつか発見した。これらは、光学的、電子的、構造的特性の点でバルクおよびプラズモニック類似体とは根本的に異なるリガンド、特にチオールで保護された少数の原子核からなる分子である。このようなクラスターは、分子と同様に、主に可視および近赤外領域で、明確な吸収スペクトルと明確な発光を示す。彼は、新しいクラスターを作成するためのいくつかの新しい合成アプローチを導入し（方法の概要は参考文献^[19]に示されている）、このような材料を使用した化学の最初の例のいくつかを示し、それらを使用したアプリケーションを開発した。これらの例の最も最近のものは、クラスター間のクラスター間反応の導入であり、^[20]ナノ粒子が単純な分子のように動作し、これらのプロセスに対してA + B → C + Dタイプの化学量論的反応を記述できることを実証している。ここで、A、B、C、およびDはナノ粒子である。このようなクラスターの構造と特性を説明するために、彼のグループはそのようなシステム全般の命名システムを導入した。^[21]同じ金属の同位体的に純粋なナノ粒子を用いて行われたこの種の化学反応は、ナノ粒子内の金属原子が水の場合と同様に溶液中で急速に交換されることを示した。^[22]

彼が発見した重要な原子的に精密なクラスターは、Ag _7/8、^[23] Ag ₉、^[24] Au ₂₃、^[25] Ag ₁₅₂ ^[26] および最小の分子合金であるAg ₇ Au ₆ ^[27]である。彼は、非常に均一なナノトライアングルを形成する方法を考案し^[28]、メソフラワーと呼ばれる新しい材料ファミリーを導入した。^[29]原子的に精密な発光クラスターをメソフラワーとナノファイバーと組み合わせて、彼はサブゼプトモルレベルのセンサーを開発した^[30] 。これ はおそらく高速分子検出の限界である。単一のメソフラワーは、トリニトロトルエン（TNT）の9分子を検出できることが示されている。この化学の最近の例としては、単一のナノファイバーで80個のHg ²⁺イオンを検出したことが挙げられる。^[31]原子的に精密な発光クラスターが数多くタンパク質で作られており、その成長にはタンパク質間の金属移動が関与している。^[32]これらのクラスターは優れたバイオラベルであることが示されました。^[33]クラスター機能化の初期の例^[34]は彼によって実証され、彼が導入した方法は、そのようなシステムに蛍光共鳴エネルギー移動などの特性を与えることが示され^[35]、これらの方法論は現在アプリケーションに使用されています。クラスター機能化化学は最近、ナノ分子の異性体を作るために拡張され、これらは日本の科学者との共同作業で単離されました。^[36]彼は最近、クラスターの超分子機能化を実証しました。^[37]このようなクラスターは、1Dナノ構造を組み立てるのに役立ち、正確な3D構造につながります。^[38]

合成と分析の簡単な方法は、彼の研究の焦点の一部です。最近の研究では、カーボンナノチューブを含浸させた紙から1Vで分子イオン化が実証されました。^{[39]この方法論は、さまざまな分析対象物の高品質の質量スペクトルを収集するために使用されました。イオンの内部エネルギーが低いため壊れやすい種や中間体が保存されるという利点に加えて、この方法論は質量分析の小型化にも役立ちます。イオンベースの化学は現在、cm 2 の}面積に広がる金属草地などの構造を合成するために使用されています。^[40]

彼は貴金属ナノ粒子ベースの飲料水浄化法を発見し^{[41] [42] [43]}、ナノ化学を利用した世界初の飲料水フィルターを開発した。彼が開発した化学は、貴金属ナノ粒子表面でのハロカーボンの還元脱ハロゲン化であり、これをインドの表層水に存在するいくつかの一般的な農薬に適用すると、室温で、ppbオーダーの極めて低濃度で農薬が分解された。支持されたナノ粒子上でこのプロセスが発生すると、流水から微量濃度のハロカーボン農薬を除去できる。この技術に基づく浄水器は、2007年以降、市場に導入されている。このイノベーションの結果、インドやその他の地域で多くの活動が開始され、きれいな水におけるナノ材料の影響が現在では確実となっている。^[44] 2016年までに約150万個のこれらのフィルターが市場で販売された。この発見によるロイヤリティ収入は 230 万ルピーで、これは単一の特許によるロイヤリティ収入と範囲の点でインドの大学システムでは初めてのことです。

彼は近年、水中のヒ素、鉛、水銀、有機物などのさまざまな汚染物質に対処するためのいくつかの新技術を開発しており、これらはいくつかの特許の発行および出願の対象となっている。多様なナノ材料を使用して汚染物質の濃度を飲料水の基準以下にする能力、そのような材料の大量合成、効率的なセンサーの使用とともにそれらの実施のための実行可能なプロセスの作成は、ナノ材料を使用したきれいな飲料水を手頃な価格で実現するだろう。^[45]この目標を達成するための重要な問題は、環境への影響をゼロまたは低減した、先進的で手頃な価格の材料の開発である。彼が長年にわたり開発してきた材料と技術のいくつかは、手頃な価格の包括的なポイントオブユース飲料水浄水器を作るために組み合わされており、^[16]これはコミュニティと家庭用の両方で、国のさまざまな場所に設置されています。これらの高度な砂のような複合材料は、環境コストをかけずに常温の水で作られています。^{[46] [47]}このような材料を電気を使わずに重力で給水するソリューションは、安全な飲料水への持続的なアクセスを実現することができます。

こうした開発により、「水浄化用ナノマテリアル」はこの分野における主要な研究テーマの 1 つとして認識されています。プラディープは、研究室から市場まで、完全に国産のナノテクノロジーがインドで可能であることを実証しました。彼が最近発見した、数十の分子とイオンを検出できる超高感度単一粒子センサー^{[30] [31]}は、新しい素材と組み合わせることで、超微量レベルでの同時検知と除去が可能になります。彼が開発した新しい素材は、西ベンガル州のヒ素汚染地域で 7 年間稼働しているコミュニティ浄水器に組み合わされています。現在、これらの技術を使用して、約 1,000,000 人にヒ素を含まない水が供給されています。この技術は現在、全国規模で実施することが承認されています。

彼は超格子と呼ばれるナノ粒子の3D組織構造を作り出し^[48]、それを表面増強ラマンイメージング^{[49] [50]}や特定のガス検知アプリケーションに使用しました。^[51]

プラディープは以前の研究で、金属ナノ粒子が金属カーボンナノチューブ束に結合すると、束が半導体になり、その結果ナノ粒子とナノチューブの複合体が可視領域で発光することを発見しました。^[52]この発光は、束の格子間部位を占める水素などの特定のガスにさらすことで可逆的でした。彼は、金属ナノ粒子アセンブリに横方向の電気運動効果があり、その上に液体を流すと電位が生じることを示しました。^{[53] [54]}分光法と散乱法を使用して、彼は金属ナノ粒子表面上の長鎖単分子膜が回転凍結していることを示しました。^{[55] [56]}これは、室温（RT）で回転相にある平面上の単分子膜とは対照的です。これらの結果はすべて、さまざまな分野でのナノ粒子の応用に影響を及ぼします。

彼の研究のもう一つの側面は、水の固体形態である氷に関するものである。彼は、氷の表面の最上部で起こる新しいプロセスを発見したが、これは大気化学に特に関連している。さまざまな例の中で、彼は、気体の蒸気圧が融解中の氷上で振動することを示した。^[57]この研究は、凝縮系における気相のダイナミクスの基本的な理解に影響を与える。彼は、気相と液体の水における基本反応 H ⁺ + H ₂ O → H ₃ O ^{+が氷表面では異なって起こること、すなわち、H + が}超低運動エネルギーで氷に衝突すると、1 つの経路、H ⁺ + H ₂ O (氷) → H ₂ ⁺ + OH ^. (氷)が続くことを示した。 ^[58]言い換えれば、H ^{+ は}液体の水ではヒドロニウムイオンを作るが、氷上では二水素カチオンになる。彼は、わずかに異なる分子の分子輸送も氷の中では大きく異なることを示した。^[59]特に氷の最上部におけるこのようなプロセスを発見し理解するために、彼は宇宙のような極低温で機能する、極めて表面感度の高い分光法の新しいツールである、初の超低エネルギー（1-10 eV）イオン散乱分光計を製作した。 ^[18]この実験では、質量とエネルギーが選択されたイオンが単結晶上に調製された極薄分子表面で衝突し、生成イオンが質量分析計によって研究される。表面は、反射吸収赤外分光法や二次イオン質量分析法などのさまざまな技術によって同時に特徴付けられる。このインフラストラクチャを使用して、研究グループはメタンハイドレートが超高真空および星間空間のような極低温条件で存在できることを示した。^[60]

現在の研究グループ^[61]は多様な専門知識の混合体です。グループのメンバーは主に化学者で、化学エンジニア、物理学者、コンピューターサイエンスの卒業生、生物学者、計測エンジニアもいます。グループは先端材料科学に必要なほぼすべてのツールを備えています。その他の設備も研究所内に用意されています。世界中の科学者との緊密な協力関係もあります。

彼は 25 年以上にわたり、IITM で学部および大学院レベルのコースを教え、さまざまなレベルの 250 人を超える学生を指導して研究を実施してきました。その中には、博士号取得者 45 人、博士号取得中者 30 人、MSc/MTech 論文 110 件、博士研究員 40 人、インド国内外からの訪問学生数人が含まれます。

• 2024年 - 米国工学アカデミー（NAE）国際会員^[62]
• 2023年 - エニ賞^[63]
• 2022 - VinFuture賞
• 2022年 -スルタン・ビン・アブドゥルアズィーズ王子国際水賞
• 2020年 -パドマ・シュリ
• 2020年 - 日経アジア賞2020 ^[64]
• 2018年 - 世界科学アカデミー（TWAS）化学賞^[65]
• 2015 - JC ボーズ ナショナル フェローシップ
• 2008年 -シャンティ・スワルプ・バトナガル科学技術賞
• 2003年 - BMビルラ科学賞、インド化学研究協会若手科学者賞

5つの企業がインキュベートされました。

1. InnoNano Research Pvt. Ltd. (インド工科大学マドラスの新興企業)。現在は営業していません。

2. Innodi Water Technologies Pvt. Ltd. ^[66]（インド工科大学マドラス校インキュベーションセルで育成）。InnoDI（イノディアイ）は、インドおよび国際市場向けに静電容量脱イオン化（CDI）ベースの水処理システムを開発・製造しており、製造施設も設立している。

3. VayuJal Technologies Pvt. Ltd. ^[67]（インド工科大学マドラス校インキュベーションセルで育成）。Vayujalは電力効率の高い大気水生成器を開発している。

4. AquEasy Innovations Pvt. Ltd. (IIT Madras Incubation Cell で育成)。AquEasy は、手頃な価格で、使用場所に応じた飲料水浄化技術を開発しています。

5. Hydromaterials Pvt. Ltd. (IIT Madras Incubation Cell で育成)。Hydromaterials は、きれいな水のために新しい素材を使用しています。

これらの技術により、1,000万人にきれいな水が供給されました。

他にもいくつかの特許がライセンス供与されています。

最先端の研究と技術開発のためのセンターを構想し建設したテーマ別優秀ユニット^[68]は、水分野における新技術の開発のために建設されました。

このような技術を国際社会の参加を得て構築するために、インド工科大学マドラス研究公園に国際浄水センター（ICCW）^{[69]と呼ばれる新しいセンターが設立されました。 [70]}

1. T. Pradeep、「ナノ：ナノサイエンスとナノテクノロジーを理解するための基本事項」、Tata McGraw-Hill、ニューデリー、2007 年、2008 年、2009 年、2010 年（2 回）、2011 年、2012 年、2014 年、2015 年、2016 年、2017 年、2018 年、2019 年、2020 年に再版。

2. SK Das、SUS Choi、W. Yu、T​​. Pradeep、「ナノ流体科学と技術」、John Wiley、ニューヨーク (2008)。

3. ナノ：ナノサイエンスとナノテクノロジーを理解するための基本事項、McGraw-Hill、2008 年 4 月（国際版）。

4. 『ナノ：ナノサイエンスとナノテクノロジーを理解するための基本』、共立出版、2011年8月。

5. T. Pradeep 他著、「ナノサイエンスとナノテクノロジーに関する教科書」、McGraw-Hill Education、ニューデリー 2012 年。（この本は現在、いくつかの大学で高度なナノサイエンスとナノテクノロジーのコースの教科書として使用されています）。2014 年に再版。

6. David E. Reisner、T. Pradeep（編）、Aquananotechnology: Global Prospects、CRC Press、ニューヨーク、2015年。

7. T. Pradeep（編）、「Atomically Precise Metal Nanoclusters」、Elsevier、2022年10月。

彼の論文が収録されている本はいくつかあります。

いくつか例を挙げます:

1. ナノテクノロジーを使用した飲料水からの農薬の検出と抽出、T. Pradeep および Anshup、「きれいな水のためのナノテクノロジーの応用」、N. Savage、M. Diallo、J. Duncan、A. Street、および R. Sustich (編)、William Andrew、ニューヨーク、2008 年。

2. 金ナノ粒子、PR Sajanlal および T. Pradeep、「Kirk-Othmer Encyclopedia」(2011)。

3. 貴金属ナノ粒子、TS SreeprasadとT. Pradeep、Springer Handbook of Nanomaterials、R. Vajtai（編）、Springer、ハイデルベルク、2013年。^[71]

4. タンパク質テンプレート内の貴金属クラスター、T. Pradeep、A. Baksi、PL Xavier、「遷移金属の機能的ナノメートルサイズクラスター：合成、特性、応用」、W. Chen および S. Chen (編)、RSC Publishing、ロンドン、2014 年。

5. ナノテクノロジーを用いた飲料水からの農薬の検出と抽出（第2版）、T. Pradeep、Anshup、MS Bootharaju、「きれいな水のためのナノテクノロジーの応用」^[72] A. Street、R. Sustich、J. Duncan、N. Savage（編）、Elsevier、2014年。

1. 「Vipathinte Kalochakal」、T. Pradeep、National Book Stall、Kottayam、1990 年。

2. 「Aanava Prathisandhi」T. Pradeep および K. Vijayamohanan、DC Books、Kottayam、1991 年。

3. 『Anusakthi Aapathu』編の章。 RVG メノン、スガタクマリ、1991 年。

4. 『Kunjukanangalku Vasantham Nanotechnologikku Oramukham』、DC Books、Kottayam、2007 年。これは、2006 ～ 2007 年に発行された Mathrubhumi Illustrated Weekly の一連の記事に基づいています。 (2010年ケララ・サヒティア・アカデミー賞受賞)

5. 『Rasathanthram: Jeevithavum Bhavium』（化学: 生命と未来として翻訳）の章、Kerala Sastra Sahitya Parishad、トリシュール、2011 年。

英語とマラヤーラム語で書かれた科学一般向けの記事がいくつかあります。

プラディープは、インド国立科学アカデミー、インド科学アカデミー、インド国立工学アカデミー、米国科学アカデミー、王立化学協会、アメリカ科学振興協会、世界科学アカデミーの会員です。インド工科大学マドラス校の生涯功労賞を受賞し、同校教授に任命されています。

彼は、ACS Sustainable Chemistry & Engineering 誌（2014 年）の副編集長です。編集委員会：Asian Journal of Spectroscopy（2000 年）、Oriental Journal of Chemistry（2000 年）、Nano Reviews（2010 年）、ACS Applied Materials and Interfaces（2012 ～ 2015 年）、Particle（2012 年）、Surface Innovations（2012 年）、Nanoscale（2014 年）、Chemistry – An Asian Journal（2014 年）、Scientific Reports（Nature Group）、2015 年、International Journal of Water and Wastewater Treatment（2015 年）、Chemistry of Materials（2018 年）、ACS Nano（2018 年）、Nanoscale Advances（2019 年）、Analytical Chemistry（2020 年）

プラディープは、環境浄化のために貴金属ベースのナノテクノロジーの使用を提唱している。^[44]汚染物質の健康への影響に関する科学的理解が深まるにつれて、その許容限度は継続的に見直される可能性が高い。汚染物質のレベルは、今後数年で分子の限界に達すると予想されている。これは、私たちが使用する技術が分子に特化する必要があることを意味し、ナノテクノロジーが当然の選択となる。持続可能な社会のためには、このような技術を他の多くの技術と組み合わせる必要がある。そのような指針がいくつか示されている。^[45]

ウィキメディア・コモンズには、 Thalappil Pradeepに関連するメディアがあります。

• 飲料水浄化のためのナノテクノロジー
• ナノチューブの輝かしい未来
• IIT マドラス – T. プラディープ教授の教員ページ
• T.プラディープ教授のグループによる査読付きジャーナルに掲載された研究論文
• T.プラディープ教授が発表した科学記事