Mahendra Kumar Sunkara

Director, Centro de Conn para la Investigación de Energías Renovables
Profesor de Ingeniería Química  
Universidad de Louisville
Louisville, Kentucky, Estados Unidos

Educación:

• Ph.D., Universidad Case Western Reserve, Cleveland, OH, EE. UU.
• Maestría, Universidad Clarkson, Potsdam, Nueva York, EE. UU.
• Licenciatura en Tecnología, Universidad de Andhra, Waltair, AP, India

Consejos para estudiantes:

"Explore el entrenamiento con microscopía electrónica de barrido y comience a realizar observaciones".

Enlaces:

Centro de Conn para la investigación de energías renovables

Enfoque de trabajo:

Mahendra Kumar Sunkara dirige un centro de I+D para abordar grandes desafíos en energía solar fotovoltaica, combustibles solares, biocombustibles y almacenamiento de energía y materiales energéticos avanzados. Conn Center cuenta con un personal central de 12 personas, de los cuales ocho son investigadores eminentes, que dirigen diversos temas y cuatro personal administrativo/técnico para apoyar las diversas actividades del centro. Conn Center también mantiene instalaciones de investigación y desarrollo únicas que abarcan más de 20,000 pies cuadrados de espacio de laboratorio que incluyen caracterización de materiales avanzados, fabricación de materiales, creación de prototipos y pruebas de dispositivos de energía e instalaciones de fabricación escalables para energía solar, almacenamiento de energía, biomasa y biocombustibles. El centro también desempeña un papel vital en la definición de la innovación en el próximo parque de investigación y el instituto para la realización de productos.

Entrevista:

P: ¿Cuándo descubrió por primera vez que su carrera profesional se centraba en la nanotecnología?
Sunkara: En mis estudios de posgrado, quedé fascinado con los mecanismos de nucleación y crecimiento de los cristales en la galvanoplastia y la deposición química de vapor. Durante mi doctorado, analicé la nucleación de cristales de diamante en la fase de vapor y comencé a analizar cristales pequeños y el papel de los defectos y mecanismos de crecimiento en la morfología final, la cinética de crecimiento y la capacidad de desarrollar cristales individuales grandes. Esto generó un gran interés en investigar la estructura y morfología de los cristales de diamante a nanoescala. Cuando comencé mi carrera académica en 1996, inicié un programa de investigación sobre nanocables y nanopartículas utilizando procesos de deposición química de vapor asistidos por plasma y comencé a investigar procesos de fabricación escalables para materiales unidimensionales y su rendimiento con diversas aplicaciones de almacenamiento y conversión de energía.

P: ¿En qué aplicaciones actuales de nanotecnología está trabajando?
Sunkara: Probablemente somos uno de los pocos grupos de investigación en todo el mundo que se centra en aumentar la producción de nanocables: polvos a una escala de varios kilogramos por día y matrices verticales en grandes áreas. Debido a estas capacidades únicas, actualmente nos centramos en utilizarlas para combustibles solares, electrocatalizadores y aplicaciones de catalizadores heterogéneos y adsorbentes de dióxido de carbono. Nuestro grupo ha realizado un trabajo único en simulación cinética Monte-Carlo de crecimiento unidimensional, nuevos materiales 2-D, crecimiento propuesto y racionalizado de cristales unidimensionales utilizando procesos no convencionales como la autocatálisis, crecimiento utilizando métodos no catalíticos. metales y mecanismos vapor-sólido y también desarrolló procesos únicos que son altamente escalables con escalas de tiempo de reacción del orden de unos pocos segundos.

P: ¿Qué es lo más gratificante de trabajar con nanotecnología? 
Sunkara: Nunca hay un día aburrido en el laboratorio cuando se trabaja con nanomateriales y su integración en diversas aplicaciones. El uso de materiales unidimensionales diseñados nos permitió mejorar el rendimiento de varias aplicaciones de conversión y almacenamiento de energía en un orden de magnitud en comparación con el estado de la técnica. Además, la síntesis de materiales a nanoescala también nos permitió sintetizar algunos materiales únicos que de otro modo se considerarían metaestables y no se pueden fabricar utilizando técnicas tradicionales. Por ejemplo, la investigación de pequeñas estructuras de carbono nos llevó a proporcionar información sobre la estructura de la fase n-diamante. De manera similar, hay muchos más ejemplos con nuevos materiales formados durante la transformación de materiales unidimensionales de una composición a otra. Por tanto, las oportunidades parecen infinitas y es posible pensar en una serie de aplicaciones utilizando materiales y procesos a nanoescala.

P: ¿Hay algún ejemplo que pueda dar que muestre cómo algo en lo que ha trabajado ha impactado positivamente al mundo? 
Sunkara: Hay muchos ejemplos. Un ejemplo principal que proporcionaré es nuestra invención del concepto de utilizar metales no catalíticos (por ejemplo, galio) para cultivar materiales unidimensionales como los nanocables de silicio, lo que condujo a una serie de procesos escalables para el cultivo de nanocables. Hasta ese momento, los investigadores creían que era esencial disponer de metales catalíticos como el oro y el hierro para cultivar materiales unidimensionales. Nuestros inventos y conceptos de procesos condujeron a procesos de fabricación escalables para fabricar polvos de nanocables en grandes cantidades y en matrices en grandes áreas. Uno de los productos catalizadores basados en nanocables de ZnO está disponible comercialmente a través de la startup (Advanced Energy Materials, LLC) para eliminar azufre en diésel y otros combustibles desde varios cientos de ppm a 1 ppm. Este producto se implementará en todo el mundo en los próximos uno o dos años.

P: ¿Cuál cree que es el mayor impacto que la nanotecnología ha tenido en el mundo hasta ahora?
Sunkara: Es difícil señalar una aplicación o área en la que la nanotecnología haya tenido impacto. Más bien, la nanotecnología tuvo un impacto omnipresente en muchas aplicaciones que van desde películas delgadas para pantallas, compuestos, conversión y almacenamiento de energía, sensores químicos y biomédicos y terapias médicas.

P: Por favor, dé un ejemplo de hacia dónde imagina que conducirán las aplicaciones de la nanotecnología en el futuro.
Sunkara: Las aplicaciones futuras incluirán dispositivos y sensores diseñados que involucren materiales y procesos a nanoescala en plataformas flexibles y la fabricación de dispositivos bajo demanda y según sea necesario a escala global.

P: ¿Te encuentras trabajando más en equipo o más solo? 
Sunkara: Dirigí un equipo en la Universidad de Louisville. En algunos casos, colaboré con varios científicos de otras instituciones como la Dra. Meyya Meyyappan de NASA Ames, el Dr. Madhu Menon de la Universidad de Kentucky, el Dr. Miran Mozetic/Dr. Uros Cvelbar del Instituto Jozef Stefan, etc.

P: Si trabaja más en equipo, ¿cuáles son algunas de las otras áreas de especialización de los miembros de su equipo? 
Sunkara: Mis colaboradores del Instituto Jozef Stefan tenían gran experiencia en plasmas y procesos de plasma; el colega de la NASA Ames tenía grandes conocimientos sobre nanocables para sensores y dispositivos; y un colega de la Universidad de Kentucky tenía gran experiencia en el uso de técnicas computacionales para la predicción de nuevos materiales, como los nuevos materiales 2-D.

P: ¿Te interesaban las ciencias o la ingeniería cuando eras niño? ¿Cuál fue tu experiencia entonces? 
Sunkara: Siempre fui el primero en mi clase desde la infancia y siempre estuve interesado en las carreras de ciencias e ingeniería. Por supuesto, no estuve muy expuesto a la investigación durante mis días escolares. Siempre me ha fascinado la investigación y los descubrimientos técnicos.

P: ¿Tu formación universitaria te ayudó en tu trabajo en nanotecnología? 
Sunkara: Durante mi doctorado en la Universidad Case Western Reserve, tuve una excelente tutoría y capacitación bajo la supervisión del profesor John Angus. Me enseñó a pensar en términos de mecanismos atomísticos para el crecimiento de cristales y aumentó mi interés en explorar la nucleación y el crecimiento de sólidos. Me inspiró a cuestionar lo obvio y me animó a pensar diferente.

P: Si tuvieras que hacerlo todo de nuevo, ¿seguirías centrándote en las aplicaciones de la nanotecnología? 
Sunkara: Sí. Todavía me centraría en las aplicaciones de la nanotecnología. Esta escala de longitud es interesante tanto para materiales como para procesos. Conecta el mundo molecular con el mundo macroscópico e influye enormemente en el comportamiento de materiales y dispositivos.

P: Si un estudiante de secundaria o universitario estuviera interesado en la nanotecnología, ¿qué consejo le daría para ayudarlo a prepararse para asumir esos roles?
Sunkara: En mi rol como profesor universitario, muchos estudiantes de secundaria y universitarios se acercan a mí con interés en la nanotecnología. Les recomiendo que primero se formen con microscopía electrónica de barrido y empiecen a hacer observaciones. Si están cursando una carrera, les recomiendo encarecidamente que tomen una variedad de cursos que incluyan caracterización de materiales, física del estado sólido, propiedades ópticas y eléctricas y ciencia computacional de materiales, si es posible.