Charles M. Lieber (nacido en 1959) [1] es un químico estadounidense y pionero en nanociencia y nanotecnología . En 2011, Lieber fue nombrado por Thomson Reuters como el químico líder en el mundo durante la década 2000-2010 en base al impacto de sus publicaciones científicas. [2] Es conocido por sus contribuciones a la síntesis, ensamblaje y caracterización de materiales y nanodispositivos a nanoescala, la aplicación de dispositivos nanoelectrónicos en biología y como mentor de numerosos líderes en nanociencia. [3]
Charles M. Lieber | |
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Nació | 1959 (61 a 62 años) [1] |
Ciudadanía | Estados Unidos |
alma mater | Franklin & Marshall College Universidad de Stanford |
Conocido por | Síntesis y ensamblaje de nanomateriales Caracterización de nanoestructuras Nanoelectrónica y nanofotónica Nanobioelectrónica |
Premios | Premio Wolf de Química (2012) Premio MRS Von Hippel (2016) |
Carrera científica | |
Campos | Nanociencia y nanotecnología Química Física de materiales Neurociencia |
Instituciones | Universidad de Harvard Universidad de Columbia Universidad de Tecnología de Wuhan |
Estudiantes de doctorado | Hongjie Dai Philip Kim Peidong Yang |
Lieber, profesor de la Universidad de Harvard , ha publicado más de 400 artículos en revistas revisadas por pares y ha editado y contribuido en muchos libros sobre nanociencia . [4] Es el inventor principal de más de cincuenta patentes y aplicaciones emitidas en los EE. UU., Y se unió a la empresa de nanotecnología Nanosys como cofundador científico en 2001 y a Vista Therapeutics en 2007. [5] En 2012, Lieber recibió el Premio Wolf de Israel en química . [6] En una ceremonia especial celebrada en la Knesset israelí (Parlamento israelí). [7]
El 28 de enero de 2020, Lieber fue arrestado bajo cargos de hacer declaraciones falsas al Departamento de Defensa de los Estados Unidos y a los investigadores de Harvard con respecto a su participación en el Programa de los Mil Talentos de China , [8] [9] que ha recibido críticas como una amenaza a la seguridad nacional. . [10]
Vida personal
Lieber nació en Filadelfia, Pensilvania en 1959 [11] y "pasó gran parte de su infancia construyendo y rompiendo equipos de sonido, automóviles y modelos de aviones ". [12] Lieber es judío. [13]
Desde 2007 ha cultivado calabazas gigantes en sus patios delanteros y traseros en Lexington, Massachusetts. [14] [15] En 2010 ganó el pesaje anual en Frerich's Farm en Rhode Island con una calabaza de 1,610 lb, [16] y regresó en 2012 con una calabaza de 1,770 lb que ganó el segundo lugar en el pesaje de ese año. apagado, pero estableció un récord de Massachusetts. [17] Su calabaza de 1.870 libras en 2014 fue nombrada la calabaza más grande de Massachusetts y se ubicó en el puesto 17 más grande del mundo ese año. [17] [18] En 2020, el año de su arresto, cultivó una calabaza de 2276 libras que actualmente tiene el récord de la más grande jamás cultivada en Massachusetts. [19]
Educación y carrera
Lieber obtuvo una licenciatura en química de Franklin & Marshall College , y se graduó con honores en 1981. Luego obtuvo su doctorado en la Universidad de Stanford en Química, llevando a cabo una investigación sobre química de superficies en el laboratorio de Nathan Lewis , seguido de dos años postdoctorado en Caltech en el laboratorio de Harry Gray sobre transferencia de electrones a larga distancia en metaloproteínas. [5] El estudio de los efectos de la dimensionalidad y la anisotropía en las propiedades de las estructuras planas cuasi 2D y las estructuras cuasi-1D en su carrera inicial en Columbia y Harvard lo llevó a interesarse en la cuestión de cómo se podría hacer un alambre unidimensional. , y la epifanía de que si una tecnología surgiera de un trabajo incipiente en materiales a nanoescala, "requeriría interconexiones, estructuras extremadamente pequeñas, similares a cables, para mover información, mover electrones y conectar dispositivos". [20] Lieber fue uno de los primeros defensores del uso de las ventajas físicas fundamentales de lo muy pequeño para fusionar los mundos de la óptica y la electrónica y crear interfaces entre materiales a nanoescala y estructuras biológicas, [21] y “para desarrollar tecnologías completamente nuevas, tecnologías que no podemos incluso predecir hoy ". [22]
Lieber se incorporó al Departamento de Química de la Universidad de Columbia en 1987, donde fue profesor asistente (1987-1990) y profesor asociado (1990-1991) antes de trasladarse a Harvard como profesor titular (1992). Tiene un nombramiento conjunto en la Universidad de Harvard en el Departamento de Química y Biología Química y en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard Paulson , como profesor de la Universidad Joshua y Beth Friedman . Se convirtió en presidente del Departamento de Química y Biología Química de Harvard en 2015. [5] Lieber fue puesto en licencia administrativa pagada "indefinida" en enero de 2020 poco después de su arresto por hacer declaraciones falsas a agentes federales. [23]
Las contribuciones de Lieber al crecimiento racional, la caracterización y las aplicaciones de una gama de heteroestructuras y materiales funcionales a nanoescala han proporcionado conceptos fundamentales para el paradigma ascendente de la nanociencia. Estos incluyen la síntesis racional de bloques de construcción de nanocables funcionales , la caracterización de estos materiales y la demostración de su aplicación en áreas que van desde la electrónica, la informática, la fotónica y la ciencia de la energía hasta la biología y la medicina. [24]
Contribuciones
Las contribuciones de Lieber al crecimiento racional, la caracterización y las aplicaciones de una gama de heteroestructuras y materiales funcionales a nanoescala han proporcionado conceptos fundamentales para el paradigma ascendente de la nanociencia. Estos incluyen la síntesis racional de bloques de construcción de nanocables funcionales , la caracterización de estos materiales y la demostración de su aplicación en áreas que van desde la electrónica, la informática, la fotónica y la ciencia de la energía hasta la biología y la medicina. [25]
Síntesis de nanomateriales. En su trabajo inicial, Lieber articuló la motivación para perseguir el crecimiento diseñado de alambres de diámetro nanométrico en los que la composición, el tamaño, la estructura y la morfología podrían controlarse en un amplio rango, [26] y describió un método general para la primera síntesis controlada de nanocables semiconductores monocristalinos en pie , [27] [28] que proporcionan la base para el crecimiento predecible de nanocables de prácticamente cualquier elemento y compuesto de la tabla periódica. Propuso y demostró un concepto general para el crecimiento de heteroestructuras axiales a nanoescala [29] y el crecimiento de superredes de nanocables con nuevas propiedades fotónicas y electrónicas, [30] la base de los esfuerzos intensivos de hoy en día en fotónica y electrónica de nanocables.
Caracterización de nanoestructuras. Lieber desarrolló aplicaciones de microscopías de sonda de barrido que podrían proporcionar una medición experimental directa de las propiedades eléctricas y mecánicas de nanotubos y nanocables de carbono individuales . [31] [32] Este trabajo mostró que se pueden sintetizar nanocables semiconductores con propiedades eléctricas controladas, proporcionando bloques de construcción a nanoescala funcionales sintonizables electrónicamente para el ensamblaje de dispositivos. Además, Lieber inventó la microscopía de fuerza química para caracterizar las propiedades químicas de las superficies de los materiales con una resolución nanométrica. [33]
Nanoelectrónica y nanofotónica. Lieber ha utilizado heteroestructuras cuánticas de núcleo / capa de nanocables para demostrar el transporte balístico, [34] el efecto de proximidad superconductora [35] y el transporte cuántico. [36] Otros ejemplos de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos nanoescala funcionales incluyen nanoescala láseres accionados eléctricamente utilizando nanocables individuales como cavidades activo a nanoescala, [37] nanopinzas de nanotubos de carbono, [38] basado en nanotubos de memoria electromecánico de ultra alta densidad, [39] un todo- célula fotovoltaica inorgánica totalmente integrada a nanoescala [40] y dispositivos lógicos funcionales y circuitos computacionales simples que utilizan nanocables semiconductores ensamblados. [41] Estos conceptos llevaron a la integración de nanocables en la hoja de ruta de Intel y su actual implementación de arriba hacia abajo de estas estructuras. [42]
Montaje e informática de nanoestructuras. Lieber ha originado una serie de enfoques para el ensamblaje paralelo y escalable de nanocables y bloques de construcción de nanotubos. El desarrollo del ensamblaje dirigido por fluidos [43] y el posterior ensamblaje a gran escala de matrices de nanocables cruzados y paralelos direccionables eléctricamente fue citado como uno de los avances de 2001 por Science . [44] También desarrolló un enfoque sin litografía para salvar la brecha de la escala macro a la nano utilizando nanocables semiconductores dopados con modulación. [45] [46] Lieber introdujo recientemente el concepto de ensamblaje 'nanopeinado', [47] para crear un mosaico lógico de nanocables programable [48] y el primer nanoordenador autónomo. [49]
Nanoelectrónica para biología y medicina. Lieber demostró la primera detección eléctrica directa de proteínas, [50] detección eléctrica selectiva de virus individuales [51] y detección multiplexada de proteínas marcadoras de cáncer y actividad de enzimas tumorales. [52] Más recientemente, Lieber demostró un enfoque general para superar el cribado de Debye que hace que estas mediciones sean un desafío en condiciones fisiológicas, [53] superando las limitaciones de la detección con dispositivos de efecto de campo de nanocables de silicio y abriendo el camino para su uso en la atención médica diagnóstica. aplicaciones. Lieber también ha desarrollado dispositivos nanoelectrónicos para electrofisiología celular / tisular , lo que demuestra que la actividad eléctrica y la propagación del potencial de acción se pueden registrar a partir de células cardíacas cultivadas con alta resolución. [54] Más recientemente, Lieber realizó transistores a nanoescala 3D [55] [56] en los que el transistor activo está separado de las conexiones con el mundo exterior. Sus sondas celulares 3D habilitadas por nanotecnología han mostrado una resolución puntual en la detección de moléculas individuales, función intracelular e incluso fotones. [57]
Nanoelectrónica y ciencia del cerebro. El desarrollo de herramientas celulares habilitadas por nanoelectrónica sustenta las opiniones de Lieber [58] sobre la transformación de la grabación eléctrica y la modulación de la actividad neuronal en la ciencia del cerebro. Ejemplos de este trabajo incluyen la integración de matrices de transistores de nanocables con neuronas a la escala en la que el cerebro está conectado biológicamente, [59] mapeo de la actividad funcional en cortes cerebrales agudos con alta resolución espacio-temporal [60] y una estructura 3D capaz de interactuar con complejos Redes neuronales. [61] Desarrolló matrices de sensores 3D macroporosos y andamios de tejido sintético para imitar la estructura del tejido natural y, por primera vez, generó tejidos sintéticos que pueden inervarse en 3D, lo que demuestra que es posible producir redes neuronales electrónicas 3D interpenetrantes siguiendo cultivo de células. [62] El trabajo actual de Lieber se centra en la integración de la electrónica de una manera mínima o no invasiva dentro del sistema nervioso central. [63] [64] Más recientemente, ha demostrado que esta electrónica macroporosa puede inyectarse con una jeringa para colocar dispositivos en una región determinada del cerebro. [65] Los estudios de histología crónica y de grabación multiplexada demuestran una respuesta inmune mínima y una integración no invasiva de la electrónica inyectable con los circuitos neuronales. [65] [66] [67] La reducción de las cicatrices puede explicar la estabilidad de grabación demostrada por la electrónica de la malla en escalas de tiempo de hasta un año. [68] [69] Este concepto de integración de la electrónica con el cerebro como una herramienta nanotecnológica potencialmente capaz de tratar enfermedades neurológicas y neurodegenerativas, accidentes cerebrovasculares y lesiones traumáticas ha llamado la atención de varios medios de comunicación. Scientific American nombró a la electrónica inyectable como una de las diez mejores ideas que cambiaron el mundo en 2015. [70] Chemical & Engineering News lo calificó como "el avance de investigación química más notable de 2015". [71]
Arresto federal
El 28 de enero de 2020, Lieber fue acusado de dos cargos federales por hacer una declaración materialmente falsa, ficticia y fraudulenta sobre sus vínculos con una universidad china. Según el documento de acusación del Departamento de Justicia, [72] hay dos cargos de presunto delito cometido por Lieber. Primero, durante una entrevista del Departamento de Defensa el 24 de abril de 2018, se le preguntó a Lieber si estaba involucrado en el Programa de los Mil Talentos . Lieber afirmó que "nunca se le pidió que participara en el Programa de los Mil Talentos", y agregó que "no estaba seguro de cómo lo categorizó China". El Departamento de Justicia cree que la declaración de Lieber era falsa, porque un correo electrónico interceptado con fecha del 27 de junio de 2012 de la Universidad de Tecnología de Wuhan ("WUT") incluía un contrato para que Lieber lo firmara. En segundo lugar, en noviembre de 2018, el NIH preguntó a la Universidad de Harvard sobre las afiliaciones extranjeras de Lieber. En enero de 2019, Harvard entrevistó a Lieber e informó a los NIH que Lieber "no tenía una asociación formal con WUT" después de 2012. El Departamento de Justicia cree que la declaración de Lieber era falsa. Lieber fue acusado de dos cargos de violar el 18 USC § 1001 (a) (2), uno el 24 de abril de 2018 y otro en enero de 2019 por realizar declaraciones supuestamente falsas.
Durante su lectura de cargos, las autoridades ejecutaron órdenes de registro en su casa y oficina en Lexington, Massachusetts . Lieber ha recibido licencia administrativa pagada por Harvard. [73]
El 9 de junio de 2020, el Departamento de Justicia acusó a Lieber de declaraciones falsas alegando que, sin el conocimiento de la Universidad de Harvard y a partir de 2011, Lieber se convirtió en un "científico estratégico" en la Universidad de Tecnología de Wuhan (WUT) en China. Posteriormente se convirtió en participante contractual en el Plan de los Mil Talentos de China desde al menos 2012 hasta 2015. [74]
Los críticos expresaron su preocupación de que el arresto de Lieber pudiera ser un macartismo , como parte de la creciente tensión con China debido a la guerra comercial entre China y Estados Unidos , iniciada bajo la presidencia de Donald Trump . [75] [73] [76] [77] El Dr. Ross McKinney Jr., director científico de la Asociación de Universidades Médicas Estadounidenses, informa que sus colegas están preocupados porque los científicos serán examinados sobre fuentes legítimas de financiación internacional ". . Lento pero seguro, vamos a tener una especie de prueba de pureza McCarthyish ". [75] En marzo de 2021, varias docenas de científicos, incluidos siete ganadores del Premio Nobel, publicaron una carta abierta en apoyo de Lieber, argumentando que su procesamiento por parte del gobierno era "injusto" y "equivocado" y "desalentaba a los científicos estadounidenses a colaborar con sus pares. en otros países." [78]
Premios
- Premio Feynman de Nanotecnología (2001)
- Premio NBIC a la excelencia en investigación en nanotecnología , Universidad de Pennsylvania (2007) [79]
- Premio Wolf de Química (2012) [80]
- Premio IEEE a los pioneros en nanotecnología (2013) [81]
- Premio Remsen (2016) [82]
- Premio Welch de Química (2019) [83]
Otros honores y cargos
Lieber es miembro electo de la Academia Nacional de Ciencias , la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias , la Academia Nacional de Medicina , la Academia Nacional de Inventores , la Academia Nacional de Ingeniería y un miembro extranjero electo de la Academia China de Ciencias (2015 ). [84] Es miembro electo de la Sociedad de Investigación de Materiales, la Sociedad Química Estadounidense (clase inaugural), el Instituto de Física, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia y la Red Mundial de Tecnología, y miembro honorario de la Sociedad Química de China. [85] Además, pertenece a la Sociedad Física Estadounidense, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, la Sociedad Internacional de Ingeniería Óptica, la Sociedad Estadounidense Óptica, la Sociedad Biofísica y la Sociedad de Neurociencias. Lieber es coeditor de la revista Nano Letters y forma parte de los consejos editoriales y asesores de varias revistas científicas y tecnológicas. [5] También es miembro activo de la Junta Asesora Internacional del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Tel Aviv . [86]
Ver también
- Electrónica molecular
- Nanopartícula
- Autoensamblaje
Referencias
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enlaces externos
- Sitio web del Grupo de Investigación Lieber
- Página de Harvard Química y Biología Química
- Página SEAS de Harvard Paulson