ロバート・アルファノ
ロバート・R・アルファノ
市民権アメリカ合衆国
母校フェアリー・ディキンソン大学1963年 理学士（物理学）1964年 理学修士（物理学）ニューヨーク大学1972年 博士号（物理学）
知られている生物医学光学生物物理学超高速分光法光学とフォトニクス
受賞歴SPIEゴールドメダル（2019年）[ 1 ]
科学者としてのキャリア
フィールド物理
機関CUNY大学院GTEラボ
著名な学生アンソニー・M・ジョンソン

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理工学特任教授であり、同大学超高速分光・レーザー研究所の初代所長（1982年）でもあります。アルファーノは、生物医学イメージング・分光法、超高速レーザー・光学、波長可変レーザー、半導体材料・デバイス、光学材料、生物物理学、非線形光学・フォトニクスの分野における先駆者であり、ナノテクノロジーやコヒーレント後方散乱の分野でも幅広く研究を行っています。彼が発見した白色光スーパーコンティニウムレーザーは、光干渉断層撮影（OCT）の根幹を成すものであり、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による解像度向上」を参照）など、様々な分野で大きな進歩を遂げています。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。

アルファノ氏のフォトニクス分野への貢献は、700件を超える研究論文、102件の特許、複数の編集著作や会議録、そして1万件を超える引用文献に記録されています。彼は生物医学光学の分野で45件の特許を保有し、230件以上の論文を発表しました。アルファノ氏は、52名以上の博士課程学生と50名以上のポスドク学生を指導・教育してきました。過去10年間、多くの高校生にフォトニクスの実践的な教育を行ってきました。

バイオメディカル光学のパイオニア

アルファノは、光を用いた非侵襲的な疾患の検出と診断、特に癌や動脈硬化症の診断において、生物医学光学分野に数々の独創的な貢献を果たしました。蛍光、励起、ラマン、ストークスシフト分光法を人体の正常組織と癌組織、そして良性腫瘍と正常腫瘍の区別に応用した彼の革新的な研究は、光生検と呼ばれる分野の基礎を築きました。

濁質媒質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、画像形成光子を選別する様々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主導し、また、光マンモグラフィーのための時間分解2次元画像シーケンスを用いた3次元逆画像再構成技術の開発にも尽力しています。

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、それが 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ヒトの歯の虫歯を検出しました。1984年には、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用い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法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もたらす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の励起に近紫外線と青色光を使用し、生物組織が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）で放出するピーク蛍光強度の比を、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した。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年からラマン分光法を使用してヒトの乳房組織の癌を診断した最初のグループです。彼は、組織および/または散乱媒体内の色素の蛍光偏光ダイナミクスを研究するために、ピコ秒範囲の超高速時間分解技術を実施した先駆者です。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であることを実証し、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）を介した光伝播を詳細に理解することは、光学的バイオメディカルイメージング技術の開発に不可欠です。アルファノ氏は、この問題に取り組むため、実験的および理論的な調査を集中的に実施しました。彼のグループの研究は、媒体内での光子の飛行時間に基づく、弾道光子、スネーク光子、拡散光子の概念の発展と特性の解明につながりました。アルファノ氏は弾道光子とスネーク光子という用語を導入し、これらの光子がシャドウグラムの直接イメージングのための情報伝達媒体であると特定しました。これらの光子の特性の理解は、一般に混濁媒体、特にバイオメディカルサンプル内の不均一性の直接2次元イメージングのために、画像担持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。

アルファノ氏は技術的な貢献に加え、OSAやSPIEのテーマ別ミーティング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数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つけるなど、この分野の発展に貢献しました。

キャリア

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、または現在も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光子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・イメージングセンター所長
  • ニューヨーク市立大学 2003–2006 ニューヨーク州光子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

学歴と初期のキャリア

アルファノはフェアリー・ディキンソン大学に進学し、その後FDUで修士号を取得した。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（現ベライゾン、当時はベル電話のすぐ後を追うライバル）に就職を希望したが、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も不採用通知を送った。面接官はアルファノの物理学の知識に感銘を受け、GTEで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に関する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、スタンリー・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たちからのサポートを得ました。博士論文の基礎となる光フォノン寿命の研究をしていた頃、彼は偶然に白色光スーパーコンティニウムレーザーを発見しました。「実験に何か問題があると思いました」と彼は言います。「3ヶ月間、間違いの原因を突き止めようと努力しました。自分が見ているものは全くあり得ないことに思えたからです。」

アルファノはGTEの組織再編と移転に伴いチームを解散したため、同社を退社しました。ニューヨーク市立大学に移り、当時の学部長ハリー・ラスティグの提案により、超高速分光・レーザー研究所（IUSL）を設立し、所長に就任しました。1983年の設立以来、IUSLは生物医学光学研究の主要な学術センターへと成長しました。

受賞歴

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年のマイケル・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、および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分野への先駆的貢献により受賞。スーパーコンティニューム発生や新しいレーザー材料の発見、強散乱媒質におけるパルス伝播の研究など。

スーパーコンティニューム生成の発見と調査、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 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（OSA） フェロー、

ニューヨーク科学アカデミーフェロー

電気電子学会（IEEE） フェロー

国際光学および光技術学会 ( SPIE ) フェロー。

サンプル出版物

参考文献

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