Conozca a la ganadora del Premio Joven Innovador de Química Analítica 2022: Dra. Radha Boya – ACS Axial

Copatrocinado por Química analítica y la Sociedad de Microsistemas Químicos y Biológicos (CBMS), este premio anual honra a los investigadores que se inician en su carrera y que demuestran un avance técnico excepcional y una innovación en el campo de la microfluídica o la nanofluídica. El ganador recibe una placa de premio y un honorario de US $ 2.500.

Conozca al destinatario

Radha Boya, ganadora del Premio Joven Innovador de Química Analítica 2022

Radha Boya, FRSC, es profesora (hon.), becaria de investigación de la Universidad de la Royal Society y becaria Kathleen Ollerenshaw en el departamento de Física y Astronomía y el Instituto Nacional de Grafeno de la Universidad de Manchester, Reino Unido.

“Estoy profundamente honrado y muy feliz de recibir este premio. Creo que este es un buen momento para trabajar en nanofluidos donde muchos investigadores activos están en este campo. Estoy muy orgulloso de los miembros de mi grupo de investigación, que se dedican a resolver algunos problemas desafiantes en fluídica a escala nano y angstrom”, dice el Dr. Boya.

Acerca de la Dra. Radha Boya

Después de completar su Ph.D. en la India y un breve período postdoctoral en los Estados Unidos, la Dra. Boya obtuvo una serie de becas de investigación internacionales de gran prestigio que le permitieron construir rápidamente su perfil de investigación en el Reino Unido (UK). Durante su Ph.D. en el Centro Jawaharlal Nehru para la Investigación Científica Avanzada en India, la Dra. Boya trabajó por primera vez en nanofluidos con el Prof. GU Kulkarni, donde usó nanocanales como plantillas para crear nanopatrones de compuestos orgánicos metálicos y nanopartículas metálicas autoensambladas. En su trabajo posdoctoral con el Prof. Chad Mirkin en la Universidad Northwestern de los EE. UU., trabajó principalmente en nanofabricación con nanolitografía con pluma de inmersión. Después de mudarse a la Universidad de Manchester en el Reino Unido trabajando con el profesor Andre Geim, la Dra. Boya ha ideado métodos de nanofabricación para crear canales fluídicos estrechos en última instancia con dimensiones de escala de angstrom, mediante la eliminación efectiva de un solo plano atómico de un cristal en capas a granel.

del Dr. Boya equipo de investigación investiga las propiedades del gas, los líquidos y los iones confinados a escala molecular con capilares de tamaño Angstrom (Å) construidos con materiales 2D. En los últimos años, su trabajo ha demostrado un control sin precedentes en la fabricación repetida de capilares ultrafinos de escala Å. Su equipo de investigación trabaja en el desarrollo de capilares Å como plataforma para investigar experimentalmente fenómenos intrigantes a escala molecular. Como ejemplo, se demostró que el agua fluye a través de los capilares Å de grafeno a una velocidad increíblemente rápida, ~1 metro/s, mientras que los capilares Å de nitruro de boro hexagonal (isoestructural con grafito) muestran una fricción de agua dos órdenes de magnitud mayor. Al estudiar los flujos de gas a través de los capilares Å, revelaron que las paredes atómicamente planas proporcionadas por los cristales 2D permiten una reflexión completamente especular de las moléculas de gas, lo que da como resultado su transporte balístico y, en consecuencia, un flujo de gas sin fricción que se mejora en dos órdenes de magnitud que la esperada de la descripción teórica de Knudsen.

Con los canales nanofluídicos y de escala de angstrom en los que trabaja el grupo de investigación del Dr. Boya, se pueden realizar estudios fundamentales interesantes y se pueden obtener conocimientos sobre aplicaciones tecnológicas, como el tamizado selectivo de tamaño de moléculas e iones. El tamizado iónico y molecular es de gran importancia en aplicaciones que incluyen tecnologías de desalinización, filtración de agua, diálisis, separación química, detección y bioanálisis. Con los capilares casi del tamaño de los iones de sal común (6 a 9 Å), al hacer fluir agua salada a través de los capilares, el Dr. Boya, junto con sus colegas, demostraron que los iones de sal reconfiguraron su capa de hidratación y se «aplastaron». Sin ningún grupo funcional en la superficie, los nanocanales deben tener al menos la mitad del tamaño del ion para excluir estéricamente los iones. En otro estudio colaborativo, demostraron la activación de voltaje de los capilares Å mediante un nuevo efecto electrohidrodinámico bajo presión hidrostática y fuerza eléctrica acopladas. Los canales de fluidos Å son una excelente plataforma para ofrecer nuevas rutas para controlar activamente el transporte molecular y de iones y diseñar bloques de construcción elementales para maquinaria iónica artificial.

Me reuní con la Dra. Boya recientemente para aprender más sobre su investigación y lo que sigue para ella y su grupo de investigación. Lea los puntos destacados de nuestra conversación a continuación.

¿Qué consejo le daría a los futuros investigadores en el campo?

Los límites entre las disciplinas se desvanecen en la investigación de nanofluidos, que tiene aplicaciones de gran alcance en varios campos como membranas, diagnósticos y dispositivos iónicos inteligentes, por nombrar algunos. Durante la última década, ha habido varios avances en nanofabricación y herramientas de caracterización que hacen factible el estudio de fenómenos fluídicos a nivel molecular. Ahora es un buen momento para trabajar en el campo de la nanofluídica, que avanza constantemente hacia la fluídica de angstrom, por lo que si está buscando ingresar a este campo de investigación, hágalo.

¿Cómo beneficiará tu trabajo a la sociedad?

Las aplicaciones basadas en membranas con canales a nanoescala, como la generación de energía osmótica, la desalinización y la separación molecular, se beneficiarían al comprender los mecanismos de tamizado, las formas de disminuir la fricción fluídica y aumentar la eficiencia general del proceso. Sin embargo, los mecanismos que permiten flujos rápidos aún no se comprenden completamente. Nuestro trabajo en capilares de angstrom que tienen solo unos pocos átomos de espesor abre una vía para investigar los mecanismos de tamizado fundamentales detrás de aplicaciones importantes como la filtración, la separación de iones, moléculas y gases, la desalinización y la separación del gas combustible de los gases de escape de la refinería.

¿Qué sigue en su investigación?

Estamos trabajando en métodos para mejorar la fabricación de canales nano y angstrom, combinando diversos materiales y una variedad de métodos de fabricación. Exploraremos el tamizado con los nanocanales más allá de la simple selección estérica, p. ej., ¿qué gobierna la selectividad entre iones de la misma carga con diámetros hidratados similares, como los observados en los canales iónicos de sodio o calcio? Otra dirección interesante usando nanocanales que investigaremos es imitar la memoria neuromórfica usando electrolitos en nanocanales 2D. Las colaboraciones con colegas y entre universidades serán clave en estos proyectos de futuro cercano.

los Química analítica El ganador del Lectureship Award 2022 presentará en el 26el Conferencia Internacionalnce sobre sistemas miniaturizados para química y ciencias de la vida (µTAS 2022).

Aprender más acerca de ganador del año pasado.



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