Robert Alfano es un físico experimental italoamericano. Es Profesor Distinguido de Ciencias e Ingeniería en el City College y en la Escuela de Graduados de la City University de Nueva York , donde también es director fundador del Instituto de Espectroscopía y Láseres Ultrarrápidos (1982). Es pionero en los campos de Imágenes Biomédicas y Espectroscopia , láseres y ópticas ultrarrápidos, láseres sintonizables, materiales y dispositivos semiconductores , materiales ópticos , biofísica , óptica no lineal y fotónica ; También ha trabajado extensamente en nanotecnología y retrodispersión coherente . Su descubrimiento del láser supercontinuo de luz blanca está en la raíz de la tomografía de coherencia óptica, que está rompiendo barreras en oftalmología , cardiología y detección de cáncer oral (consulte "Mejor resolución con OCT multihaz", página 28), entre otras aplicaciones. Inició el campo conocido ahora como Biopsia Óptica.
Recientemente calculó que ha aportado 162 millones de dólares en financiación a la City University of New York durante su carrera, con un promedio de 4,6 millones de dólares al año. Afirma que ha logrado esta hazaña "golpeando el pavimento"; desarrolló el hábito de acercarse agresivamente a los socios financieros y hacer que se interesaran en su trabajo. Alfano ha realizado descubrimientos que han impulsado la óptica biomédica, además de campos como las comunicaciones ópticas , la física del estado sólido y la metrología .
Alfano tiene una destacada trayectoria de logros en el desarrollo de instrumentos biomédicos. Sus contribuciones a la fotónica están documentadas en más de 700 artículos de investigación, 102 patentes, varios volúmenes editados y actas de congresos, y más de 10.000 citas. Posee 45 patentes y publicó más de 230 artículos sólo en el área de la óptica biomédica. Su descubrimiento del láser supercontinuo de luz blanca está en la raíz de la tomografía de coherencia óptica, que está rompiendo barreras en oftalmología , cardiología y detección de cáncer oral (consulte "Mejor resolución con OCT multihaz", página 28), entre otras aplicaciones. Alfano ha formado y asesorado a más de 52 candidatos a doctorado y 50 estudiantes de posdoctorado. Durante los últimos diez años, ha formado a innumerables estudiantes de secundaria en fotónica práctica .
Alfano ha realizado una serie de contribuciones originales a la óptica biomédica para el uso de la luz para la detección y diagnóstico no invasivo de enfermedades; en particular, cánceres y aterosclerosis. Su innovadora aplicación de las técnicas espectroscópicas de fluorescencia , excitación , Raman y Stokes Shift para distinguir entre tejidos normales y cancerosos, así como tumores benignos y normales del cuerpo humano, fue la base para la creación del campo conocido como biopsia óptica .
Sus contribuciones a los fundamentos de la propagación de la luz en medios turbios llevaron al desarrollo de diferentes técnicas de activación para clasificar fotones portadores de imágenes para obtener imágenes directas de estructuras dentro de los tejidos biológicos. Ayudó a liderar el desarrollo de muchas de estas técnicas de clasificación de fotones; también lidera un importante esfuerzo dedicado al desarrollo de técnicas de reconstrucción de imágenes inversas tridimensionales utilizando una secuencia de imágenes bidimensionales resueltas en el tiempo para mamografía óptica .
Alfano demostró la posible aplicación de la espectroscopia óptica en el diagnóstico de enfermedades, lo que luego abrió el campo de la biopsia óptica en 1984. De hecho, introdujo el término "biopsia óptica".
En 1981, Alfano utilizó espectroscopia de fluorescencia y cinética resuelta en el tiempo para detectar caries en dientes humanos. En 1984, fue el primero en detectar cáncer utilizando la espectroscopia de fluorescencia nativa de tejido sin colorantes extrínsecos. En una serie de experimentos, su grupo demostró que estas técnicas espectroscópicas tienen el potencial de proporcionar la capacidad de diagnóstico para distinguir entre tejidos normales y tumores, así como entre tumores malignos y benignos. Un avance importante fue el uso de luz casi ultravioleta y azul para la excitación de proteínas y aminoácidos en los tejidos, y el reconocimiento de la relación de las intensidades máximas de fluorescencia emitidas por los tejidos biológicos en dos longitudes de onda (como el pico de 340 nm asociado con el triptófano y el pico de 440 nm asociado con NADH ) como parámetro para la identificación del tejido como normal o canceroso. Esta observación ha permitido la detección no invasiva del cáncer basada en la proporción de fluorescencia y la obtención de un mapa de proporción de fluorescencia para identificar una región sospechosa de un órgano del cuerpo como normal, precancerosa o cancerosa con una alta sensibilidad y especificidad superior al 90%. Su grupo de investigación fue el primero en utilizar la espectroscopia Raman , a partir de 1991, para diagnosticar cánceres en el tejido mamario humano. Fue pionero en realizar técnicas ultrarrápidas de resolución temporal en rangos de picosegundos para estudiar la dinámica de polarización de la fluorescencia del tinte en tejidos y/o medios de dispersión. Recientemente, demostró el uso de la espectroscopía de desplazamiento de Stokes como una forma eficiente de medir rápidamente huellas espectrales de múltiples fluoróforos clave relacionados con la carcinogénesis en tejidos como mezclas complejas y resalta las diferencias entre tejidos cancerosos y normales.
Una comprensión detallada de la propagación de la luz a través de medios turbios de alta dispersión (que es lo que es el tejido biológico) es crucial para el desarrollo de técnicas ópticas de imágenes biomédicas. Alfano llevó a cabo investigaciones experimentales y teóricas concertadas para abordar el tema. El trabajo de su grupo condujo al desarrollo del concepto y al esclarecimiento de las propiedades de los fotones balísticos , de serpiente y difusos en función del tiempo de vuelo de los fotones dentro de los medios. Introdujo los términos fotones balísticos y de serpiente, e identificó estos fotones como portadores de información para imágenes directas de sombras. La comprensión de las características de estos fotones condujo al desarrollo de diversas técnicas de selección de fotones portadores de imágenes para obtener imágenes bidimensionales directas de heterogeneidades en medios turbios en general y en muestras biomédicas en particular.
Además de sus contribuciones técnicas, Alfano ha fomentado el crecimiento del campo organizando reuniones y conferencias temáticas para OSA y SPIE , y luego copresidiendo muchas conferencias de imágenes ópticas con Britton Chance , mediante las cuales introdujo a jóvenes científicos e ingenieros en la óptica biomédica. y atrajo a otros investigadores al campo.
Además de su puesto docente como Profesor Distinguido en el City College y la Escuela de Graduados de Nueva York, Alfano ha ocupado, o ocupa actualmente, varios cargos directivos:
Alfano señala que asistió a la universidad principalmente porque su padre pensaba que era importante (aunque sus padres no habían tenido esa ventaja). Alfano eligió la Universidad Fairleigh Dickinson porque estaba cerca de la casa de su infancia en Teaneck, Nueva Jersey , y comenzó su educación secundaria pensando que terminaría siendo ingeniero eléctrico como su tío. Pero en la Universidad Fairleigh Dickinson descubrió que podía aprovechar sus habilidades naturales y su vida tomó una dirección diferente. Como tenía un don para las matemáticas, tomó todas las clases de matemáticas que pudo y encontró una manera de que contaran para sus requisitos de artes liberales. Decidido a evitar los requisitos de laboratorio del plan de estudios de EE, cambió su especialización a física, que requería muchos menos. Le resulta un poco "irónico" que odiara los requisitos de laboratorio para obtener su título de física.
Alfano continuó en la FDU para obtener su maestría. Después de graduarse, presentó una solicitud de empleo en General Telephone and Electronics (GTE) Laboratories, ahora Verizon (en aquel momento el competidor que le pisaba los talones a Bell Telephone ), y recibió una carta de rechazo. Al mismo tiempo, envió una carta a Sylvania, una filial de General Telephone. El entrevistador quedó impresionado con el conocimiento de Alfano en física y llamó a la Dra. Esther Conwell, una conocida teórica del estado sólido de GTE, para completar la entrevista. Conwell reconoció su comprensión de la mecánica cuántica y su sensibilidad por los conceptos de física. La empresa le ofreció un puesto; y más tarde acabó consiguiendo el trabajo por el que le habían rechazado: trabajar para Conwell.
En GTE Alfano encontró un buen "hogar" para su propio trabajo y cierto apoyo profesional, que incluía colegas importantes, como Stanley Shapiro, Joseph Birman y Alexander Lempicki. Al principio, mientras trabajaba en la vida útil de los fonones ópticos, la base de su tesis doctoral, descubrió accidentalmente el láser supercontinuo de luz blanca. "Pensé que algo andaba mal con el experimento", dijo. "Durante tres meses trabajé para encontrar la fuente de mi error, porque lo que estaba viendo simplemente no parecía posible". Bromea diciendo que usó mucha cinta adhesiva negra tratando de sellar el espectrógrafo que supuso estaba perdiendo luz.
Alfano dejó GTE sólo porque la empresa se reorganizó y se mudó, rompiendo su equipo. Quedó profundamente decepcionado porque cualquier posibilidad que él y Shapiro tuvieran de ganar un Premio Nobel fue anulada sin contemplaciones. Shapiro se mudó al oeste para unirse al Laboratorio Nacional de Los Álamos , y Alfano encontró su camino hacia la Universidad de la Ciudad de Nueva York, donde creó otra vía para contribuir al descubrimiento científico. Por sugerencia del entonces rector Harry Lustig, fundó y se convirtió en director del Instituto de Láseres y Espectroscopia Ultrarrápida (IUSL). Desde su lanzamiento en 1983, IUSL ha crecido hasta convertirse en un importante centro académico para la investigación en óptica biomédica.
Medalla de Oro SPIE , 2019 por "la aplicación y comprensión de los fenómenos físicos de alta velocidad, incluido el desarrollo de nuevas tecnologías así como nuevas aplicaciones de tecnologías existentes"
Premio Arthur Schawlow de la Sociedad Estadounidense de Física en 2013 a la ciencia del láser por sus contribuciones pioneras al campo de la ciencia del láser ultrarrápido, incluido el descubrimiento de la generación supercontinua y nuevos materiales láser, así como el estudio de la propagación de pulsos en medios fuertemente dispersos.
Premio OSA Charles Townes 2008 por sus contribuciones al descubrimiento y la investigación de la generación supercontinua y el desarrollo de láseres de estado sólido sintonizables a base de cromo tetravalente, específicamente los láseres Forsterite, Emerald y CUNYITE (llamados así por la City University de Nueva York).
Premio Britton Chance de Óptica Biomédica en 2012, en honor a sus contribuciones pioneras a los métodos ópticos para biología o medicina.
Premio Coherent Lifetime Achievement Award en Óptica Biomédica en 2002
Miembro de la Sociedad Estadounidense de Física (APS),
Miembro, Sociedad Óptica (OSA),
Miembro de la Academia de Ciencias de Nueva York
Miembro, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
Miembro de la Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica ( SPIE ).
Tiene muchos más premios y honores enumerados en su impresionante currículum vitae en línea.
Alfano es de ascendencia italiana . Mientras estuvo en General Telephone , no le importaba ser parte de la empresa "desvalida", compitiendo contra la favorita. Ese tema ha sido una fuente de motivación que ha llevado a lo largo de su vida. Alfano ha afirmado que se inspira allí donde la encuentra y que está feliz de estar "cara a cara" con las instituciones más prestigiosas del mundo. Ha convertido al City College y al IUSL en competidores internacionales, entre los mejores en investigación fotónica. Cuando se le pregunta qué lo motiva, Alfano dice: "Me gusta descubrir cosas nuevas, encontrar algo completamente inesperado... y me gusta ser el número uno".