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Ramakrishna Podila

Ramakrishna Podila es un físico estadounidense de origen indio e investigador de nanomateriales . Actualmente es profesor asociado de física en el Departamento de Física y Astro...

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Ramakrishna Podila es un físico estadounidense de origen indio e investigador de nanomateriales . Actualmente es profesor asociado de física en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Clemson y director del laboratorio de nanobio de Clemson. [ 1 ] Es conocido por su investigación interdisciplinaria en la interfaz de la física, la biología y la nanociencia. Su laboratorio integra los principios de la física de la materia condensada , la espectroscopia óptica y la química fisiológica para comprender la física a nanoescala y las interfaces nanobio. Fue nombrado miembro de la Royal Society of Chemistry (FRSC) en julio de 2024 y miembro del Institute of Physics (FInstP) en mayo de 2025. Actualmente preside el grupo temático sobre investigación y aplicaciones energéticas (GERA) de la American Physical Society .

Su trabajo condujo a nuevos descubrimientos a nanoescala, tales como: 1) ruptura de la simetría de inversión temporal con diodos ópticos no lineales, [ 2 ] [ 3 ] 2) un novedoso generador triboeléctrico "inalámbrico" capaz de convertir energía mecánica residual en electricidad y transmitirla de forma inalámbrica para su almacenamiento [ 4 ] 3) mitigación de los efectos de capacitancia cuántica en el grafeno [ 5 ] 4) biosensores rápidos y económicos basados ​​en teléfonos inteligentes para entornos con recursos limitados, [ 6 ] [ 7 ] y 4) dilucidar el origen de la nanotoxicidad desde un punto de vista fundamental de los niveles de energía electrónica cuántica. [ 8 ]

Trabajo de investigación

La investigación de Podila ha supuesto grandes avances en la comprensión fundamental y las aplicaciones de los nanomateriales en energía, salud y fotónica.

Conversión y almacenamiento de energía

El grupo de Podila ha estado intentando desarrollar nanogeneradores triboeléctricos ( TENG ) de alta eficiencia para convertir la energía mecánica residual en energía eléctrica útil; además, su grupo se centra en la ingeniería de defectos y dopantes en nanomateriales para lograr baterías (de iones de litio, de litio-azufre y de iones de aluminio) y supercondensadores (basados ​​en nanocarbonos y sus híbridos con polímeros electroquímicamente activos) con altas densidades de energía y potencia. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Su trabajo en esta área condujo a muchos descubrimientos, como la mitigación de la capacitancia cuántica en el grafeno, nanogeneradores triboeléctricos inalámbricos, [ 12 ] TENG de bajo costo, [ 13 ] y nuevos electrodos de silicio para baterías de iones de litio [ 14 ] [ 15 ] entre otros. A través de su investigación a nanoescala, el grupo de Podila ha demostrado el uso de defectos (incluidas las interfaces) para lograr nuevas funcionalidades. Más importante aún, su grupo tradujo con éxito su investigación en dispositivos escalables. [ 16 ]

Nanotoxicidad y nanomedicina

El grupo de Podila está identificando actualmente mecanismos de nanotoxicidad, con especial énfasis en las interacciones entre nanopartículas y proteínas y su influencia en las respuestas fisiológicas, con el objetivo final de desarrollar nanopartículas benignas para aplicaciones médicas. El trabajo colaborativo previo de Podila desarrolló un recubrimiento de un átomo de espesor para prevenir la formación de coágulos sanguíneos en stents, y utilizó nanotubos de carbono como vehículos de administración de fármacos para el cáncer, entre otras aplicaciones. Recientemente, el trabajo de Podila (en colaboración con el grupo de JM Brown en la UC Denver) demostró cómo los defectos atómicos en los materiales podrían provocar diversas respuestas fisiológicas, al vincular los nanomateriales, la mecánica cuántica y los estudios de toxicidad. Su trabajo también reveló los mecanismos fundamentales mediante los cuales se puede detener la formación de placa en muchas enfermedades, como la diabetes, utilizando nanomateriales. [ 17 ]

Biodetección e imagen

El grupo de Podila desarrolló plataformas de emisión acopladas a plasmones de superficie novedosas (parte de este trabajo se realizó en colaboración con el Instituto de Estudios Superiores Sri Sathya Sai ) con alta sensibilidad y especificidad para el diagnóstico de biomarcadores de baja abundancia. Lo más importante es que este trabajo dio lugar a sensores para teléfonos inteligentes económicos y de bajo costo para la detección rápida de la tuberculosis sin necesidad de esperar los cultivos bacterianos. [ 18 ] Su grupo inventó un nuevo ensayo de disrupción inducida por analitos basado en papel de impresora que es útil para la detección rápida de anticuerpos, marcadores de cáncer, etc. Podila también desarrolló nanopartículas fluorescentes novedosas (ZnO dopado, nanocarbonos) mediante absorción de tres fotones (3PA) para bioimágenes de cáncer y cirugía guiada por imágenes. [ 19 ]

Publicaciones seleccionadas

  • Podila, R., Queen, W., Nath, A., Arantes, JT, Schoenhalz, AL, Fazzio, A., ... & Rao, AM (2010). Origen del ordenamiento FM en ZnO micro y nanoestructurado prístino. Nano letters , 10 (4), 1383–1386.
  • Podila, R., Moore, T., Alexis, F., & Rao, AM (2013). Recubrimientos de grafeno para mejorar la hemocompatibilidad de los stents de nitinol. RSC advances , 3 (6), 1660–1665.
  • Podila, R., Brown, JM, Kahru, A., & Rao, AM (2014). Iluminando las interacciones nano-biológicas: una perspectiva espectroscópica. Mrs Bulletin , 39 (11), 990–995.
  • Zhu, J., Childress, AS, Karakaya, M., Dandeliya, S., Srivastava, A., Lin, Y., ... & Podila, R. (2016). Grafeno con defectos controlados para dispositivos supercapacitivos de alta densidad energética y alta densidad de potencia. Advanced Materials , 28 (33), 7185–7192.
  • Wei, PC, Bhattacharya, S., He, J., Neeleshwar, S., Podila, R., Chen, YY y Rao, AM (2016). La conductividad térmica intrínseca del SnSe. Nature , 539 (7627), E1-E2.
  • Dong, Y., Chertopalov, S., Maleski, K., Anasori, B., Hu, L., Bhattacharya, S., ... & Podila, R. (2018). Absorción saturable en películas delgadas de MXene Ti 3 C 2 2D para diodos fotónicos pasivos. Advanced Materials , 30 (10), 1705714.
  • Dong, Y., Mallineni, SSK, Maleski, K., Behlow, H., Mochalin, VN, Rao, AM, ... & Podila, R. (2018). MXenes metálicos: una nueva familia de materiales para nanogeneradores triboeléctricos flexibles. Nano Energy , 44 , 103–110.
  • Mallineni, SSK, Dong, Y., Behlow, H., Rao, AM, & Podila, R. (2018). Un nanogenerador triboeléctrico inalámbrico. Advanced Energy Materials , 8 (10), 1702736.

Honores

Podila fue nombrado miembro de la Real Sociedad de Química (FRSC) en julio de 2024. En 2020, obtuvo la certificación del Instituto de Física Avanzada. Participa activamente en la educación y la divulgación científica mediante talleres para estudiantes de primaria y secundaria. [ 20 ]

Referencias

  1. ↑ "Ramakrishna Podila, Ph.D." Universidad de Clemson .
  2. ↑ "Un diodo óptico totalmente de carbono para computación fotónica" . Nanowerk .
  3. ↑ Anand, Benoy; Podila, Ramakrishna; Lingam, Kiran; Krishnan, SR; Siva Sankara Sai, S.; Philip, Reji; Rao, Apparao M. (2013-12-11). "Acción de diodo óptico a partir de no linealidad axialmente asimétrica en un dispositivo de estado sólido totalmente de carbono". Nano Letters . 13 (12): 5771– 5776. Bibcode : 2013NanoL..13.5771A . doi : 10.1021/nl403366d . ISSN 1530-6984 . PMID 24224861 .  
  4. ^ Pacha, Aswathi (30 de diciembre de 2017). "Los nanogeneradores se vuelven inalámbricos" . El hindú . ISSN 0971-751X . 
  5. ↑ "Mejora del almacenamiento de energía en grafeno con defectos" . Nanowerk .
  6. ↑ "Nuevos materiales espaciadores 2D para la detección de emisión acoplada a plasmones de superficie" . Nanowerk .
  7. ↑ "Nanobiosensores basados ​​en teléfonos inteligentes para la detección temprana de la tuberculosis" . Nanowerk .
  8. ↑ Persaud, Indushekhar; Raghavendra, Achyut J.; Paruthi, Archini; Alsaleh, Nasser B.; Minarchick, Valerie C.; Roede, James R.; Podila, Ramakrishna; Brown, Jared M. (marzo de 2020). "Los estados electrónicos inducidos por defectos amplifican la toxicidad celular de las nanopartículas de ZnO" . Nanotoxicología . 14 ( 2): 145– 161. doi : 10.1080/17435390.2019.1668067 . ISSN 1743-5404 . PMC 7036006. PMID 31553248 .   
  9. ↑ "Las baterías creadas por científicos de Clemson podrían ayudar a los astronautas en Marte" . ABC News 4. 31 de agosto de 2020.
  10. ↑ "Científicos de la Universidad de Clemson crean baterías multiusos que podrían facilitar los desplazamientos en Marte" . Universidad de Clemson . 31 de agosto de 2020.
  11. ↑ "Científicos de origen indio desarrollan baterías más ligeras y de carga rápida que pueden alimentar el rover de Marte" . News18 . 3 de septiembre de 2020.
  12. ↑ "Investigadores de Clemson abren nuevos caminos en la generación de energía inalámbrica para futuros dispositivos electrónicos" . Universidad de Clemson .
  13. ^ Mallineni, Sai Sunil Kumar; Más abajo, Herbert; Dong, Yongchang; Bhattacharya, Sriparna; Rao, Apparao M.; Podila, Ramakrishna (1 de mayo de 2017). "Nanogeneradores triboeléctricos fáciles y robustos ensamblados con materiales disponibles en el mercado" . Nanoenergía . 35 : 263– 270. Bibcode : 2017NEne...35..263M . doi : 10.1016/j.nanoen.2017.03.043 . ISSN 2211-2855 . 
  14. ↑ "Un nuevo avance en baterías de litio-silicio" . Nanowerk .
  15. ↑ Pacha, Aswathi (2018-05-07). "Los nanotubos de carbono podrían revolucionar las baterías de iones de litio, dicen los investigadores" . The Hindu . ISSN 0971-751X . 
  16. ↑ "Producción de supercondensadores basados ​​en nanotubos de carbono de menor coste mediante el proceso rollo a rollo" . InterNano .
  17. ↑ "La investigación de Clemson podría conducir a estrategias terapéuticas para combatir el Alzheimer, la diabetes tipo 2 y otras enfermedades" . Noticias y relatos de la Universidad de Clemson, Carolina del Sur . 29 de junio de 2020.
  18. ↑ "Dispositivo triboeléctrico que sortea los nervios lesionados para restaurar el sentido del tacto" . Sociedad Química Estadounidense .
  19. ↑ Raghavendra, Achyut J; Gregory, Wren E; Slonecki, Tyler J; Dong, Yongchang; Persaud, Indushekhar; Brown, Jared M; Bruce, Terri F; Podila, Ramakrishna (2018-07-23). ​​"Imágenes de tres fotones mediante fotoluminiscencia inducida por defectos en nanopartículas de ZnO biocompatibles" . International Journal of Nanomedicine . 13 : 4283–4290 . doi : 10.2147/IJN.S165201 . ISSN 1176-9114 . PMC 6061205. PMID 30087560 .   
  20. ↑ "El Centro de Nanomateriales de Clemson se acerca a la comunidad" . Universidad de Clemson . 2 de abril de 2015.