Mahendra Kumar Sunkara

Diretor, Centro Conn para Pesquisa em Energia Renovável
Professor de Engenharia Química  
Universidade de Louisville
Louisville, Kentucky, EUA

Educação:

• Ph.D., Case Western Reserve University, Cleveland, OH, EUA
• MS, Clarkson University, Potsdam, NY, EUA
• B.Tech., Andhra University, Waltair, AP, Índia

Conselhos aos alunos:

“Explore o treinamento com microscopia eletrônica de varredura e comece a fazer observações.”

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Centro Conn para Pesquisa em Energia Renovável

Foco de Trabalho:

Mahendra Kumar Sunkara dirige um centro de P&D para enfrentar grandes desafios em energia solar fotovoltaica, combustíveis solares, biocombustíveis e armazenamento de energia e materiais energéticos avançados. O Conn Center conta com uma equipe principal de 12 pessoas, dos quais oito são pesquisadores eminentes, liderando diversos temas e quatro funcionários administrativos/técnicos para apoiar as diversas atividades do centro. O Conn Center também mantém instalações exclusivas de P&D abrangendo mais de 20.000 pés quadrados de espaço de laboratório, que incluem caracterização avançada de materiais, fabricação de materiais, prototipagem e testes de dispositivos de energia e instalações de fabricação escalonáveis para energia solar, armazenamento de energia, biomassa e biocombustíveis. O centro também desempenha um papel vital na definição da inovação no futuro parque de pesquisa e no instituto para a realização de produtos.

Entrevista:

P: Quando você descobriu que sua carreira se concentrava em nanotecnologia?
Sunkara: Em meus estudos de pós-graduação, fiquei fascinado pelos mecanismos de nucleação e crescimento de cristais em galvanoplastia e deposição química de vapor. Durante meu doutorado, observei a nucleação de cristais de diamante a partir da fase de vapor e comecei a observar pequenos cristais e o papel dos defeitos e mecanismos de crescimento na morfologia final, na cinética de crescimento e na capacidade de cultivar grandes cristais únicos. Isto levou a um interesse significativo na investigação da estrutura e morfologia de cristais de diamante em nanoescala. Quando iniciei minha carreira acadêmica em 1996, iniciei um programa de pesquisa em nanofios e nanopartículas usando processos de deposição química de vapor assistida por plasma e comecei a investigar processos de fabricação escaláveis para materiais unidimensionais e seu desempenho com diversas aplicações de conversão e armazenamento de energia.

P: Em quais aplicações atuais de nanotecnologia você está trabalhando?
Sunkara: Somos provavelmente um dos poucos grupos de investigação em todo o mundo que se concentra em aumentar a produção de nanofios – pós numa escala de vários kg por dia e matrizes verticais em grandes áreas. Devido a essas capacidades únicas, estamos atualmente focados em usá-los para combustíveis solares, eletrocatalisadores e aplicações de catalisadores heterogêneos e adsorventes de dióxido de carbono. Nosso grupo realizou alguns trabalhos únicos em simulação cinética de monte-carlo de crescimento unidimensional, novos materiais 2-D, propôs e racionalizou o crescimento de cristais unidimensionais usando processos não convencionais, como autocatálise, crescimento usando processos não catalíticos. metais e mecanismos de vapor-sólido e também desenvolveu processos únicos que são altamente escaláveis com escalas de tempo de reação da ordem de alguns segundos.

P: Qual é a coisa mais gratificante em trabalhar com nanotecnologia? 
Sunkara: Nunca há um dia de tédio no laboratório quando se trabalha com nanomateriais e sua integração em diversas aplicações. O uso de materiais unidimensionais projetados nos permitiu melhorar o desempenho de diversas aplicações de conversão e armazenamento de energia em uma ordem de grandeza em comparação com o estado da técnica. Além disso, a síntese de materiais em nanoescala também nos permitiu sintetizar alguns materiais únicos que, de outra forma, seriam considerados metaestáveis e não poderiam ser produzidos utilizando técnicas tradicionais. Por exemplo, a investigação de pequenas estruturas de carbono nos levou a fornecer informações sobre a estrutura da fase n-diamante. Da mesma forma, existem muitos outros exemplos de novos materiais formados durante a transformação de materiais unidimensionais de uma composição para outra. Assim, as oportunidades parecem infinitas e é possível pensar em diversas aplicações utilizando materiais e processos em nanoescala.

P: Há algum exemplo que você possa fornecer que mostre como algo em que você trabalhou impactou positivamente o mundo? 
Sunkara: Existem muitos exemplos. Um exemplo principal que irei fornecer é a nossa invenção do conceito de utilização de metais não catalíticos (por exemplo, gálio) para o cultivo de materiais unidimensionais, como nanofios de silício, que levou a uma série de processos escalonáveis para o cultivo de nanofios. Até então, os pesquisadores acreditavam que era essencial ter metais catalíticos como ouro e ferro para cultivar materiais 1-D. Nossas invenções e conceitos de processo levaram a processos de fabricação escalonáveis para a fabricação de pós de nanofios em grandes quantidades e matrizes em grandes áreas. Um dos produtos catalisadores baseados em nanofios de ZnO está sendo disponibilizado comercialmente através da startup (Advanced Energy Materials, LLC) para remoção de enxofre em diesel e outros combustíveis de várias centenas de ppm a 1 ppm. Este produto será implementado em todo o mundo no próximo período de um a dois anos.

P: Qual você acha que foi o maior impacto que a nanotecnologia teve no mundo até agora?
Sunkara: É difícil identificar uma aplicação ou área em que a nanotecnologia tenha causado impacto. Em vez disso, a nanotecnologia teve um impacto omnipresente em muitas aplicações, desde filmes finos para ecrãs, compósitos, conversão e armazenamento de energia, sensores químicos e biomédicos e terapias médicas.

P: Por favor, dê um exemplo do que você imagina que as aplicações da nanotecnologia levarão no futuro.
Sunkara: As aplicações futuras envolverão dispositivos e sensores projetados envolvendo materiais e processos em nanoescala em plataformas flexíveis e fabricação de dispositivos sob demanda e conforme necessário em escala global.

P: Você trabalha mais em equipe ou mais sozinho? 
Sunkara: Liderei uma equipe na Universidade de Louisville. Em alguns casos, colaborei com vários cientistas de outras instituições, como o Dr. Meyya Meyyappan da NASA Ames, o Dr. Uros Cvelbar do Instituto Jozef Stefan, etc.

P: Se você trabalha mais em equipe, quais são algumas das outras áreas de especialização dos membros de sua equipe? 
Sunkara: Meus colaboradores do Instituto Jozef Stefan tinham grande experiência com plasmas e processos a plasma; o colega da NASA Ames tinha grande conhecimento sobre nanofios para sensores e dispositivos; e um colega da Universidade de Kentucky tinham grande experiência no uso de técnicas computacionais para previsão de novos materiais, como novos materiais 2-D.

P: Você se interessou por ciências ou engenharia quando criança? Qual foi sua experiência então? 
Sunkara: Sempre fui o primeiro na minha turma desde a infância e sempre me interessei pela carreira de ciências e engenharia. É claro que não tive muito contato com pesquisas durante meus tempos de escola. Sempre fui fascinado por pesquisas e por fazer descobertas técnicas.

P: Sua formação universitária o ajudou em seu trabalho em nanotecnologia? 
Sunkara: Durante meu doutorado na Case Western Reserve University, tive ótima orientação e treinamento sob a supervisão do professor John Angus. Ele me ensinou como pensar em termos de mecanismos atomísticos para o crescimento de cristais e aumentou meu interesse em explorar a nucleação e o crescimento de sólidos. Ele me inspirou a questionar o óbvio e me encorajou a pensar diferente.

P: Se você tivesse que fazer tudo de novo, ainda se concentraria em aplicações de nanotecnologia? 
Sunkara: Sim. Eu ainda me concentraria em aplicações de nanotecnologia. Esta escala de comprimento é interessante tanto para materiais quanto para processos. Ele conecta o mundo molecular ao mundo macroscópico, ao mesmo tempo que influencia enormemente o comportamento de materiais e dispositivos.

P: Se um estudante do ensino médio ou universitário estivesse interessado em nanotecnologia, que conselho você daria a ele para ajudá-lo a se preparar para assumir essas funções?
Sunkara: Na minha função de professor universitário, muitos estudantes do ensino médio e de graduação me abordam com interesse em nanotecnologia. Recomendo que primeiro treinem com microscopia eletrônica de varredura e comecem a fazer observações. Se eles estão cursando um diploma, eu recomendo fortemente que façam uma variedade de cursos, incluindo caracterização de materiais, física do estado sólido, propriedades ópticas e elétricas e ciência computacional de materiais, se possível.