Rusia es fría, pero su gente no: el químico indio Praveen Chandrasekar habla sobre su trabajo en San Petersburgo y el logro del reconocimiento científico.

La industria cinematográfica crea estrellas, pero la ciencia también. Praveen Chandrasekar, un académico de química orgánica galardonado en dos ocasiones y con numerosas citas, lleva más de 20 años investigando. Durante este tiempo, ha trabajado en dos universidades de Francia, además de impartir clases e investigar en Alemania, Polonia, Escocia y Brasil. Sin embargo, para su proyecto sobre células solares orgánicas, optó por San Petersburgo, Rusia, concretamente por la Universidad ITMO. En esta entrevista, el investigador rememora su estancia en Rusia y reflexiona sobre si un nuevo tipo de células solares podría llevar la tecnología más allá del uso del silicio.

Llevas más de 20 años investigando en química desde sus estudios de licenciatura. ¿Por qué elegió este campo?

Mi pasión por la química orgánica sintética surgió en el instituto. Solía ​​imaginar las estructuras de las moléculas que quería crear y cómo las sintetizaría en un laboratorio. De estudiante, creía que los químicos y los ingenieros eran muy parecidos: ambos tienen un plano (para una molécula o una casa) y, si lo siguen, obtendrán los resultados que esperaban. Ahora, muchos años después, me doy cuenta de que no estaba tan equivocada.

También había otra razón, más práctica. En la escuela, me encantaba estudiar ciencias biológicas, y se me daban especialmente bien la zoología y la botánica. En aquel entonces, la química era un campo más prometedor en la India en cuanto a oportunidades laborales, ya que está más ligada a la industria: es más fácil encontrar trabajo allí si, por ejemplo, uno desarrolla combustibles, aceites para motores, textiles, tintes, medicamentos o polímeros. Opté por la química y me matriculé en la Facultad de Química de la Universidad Madurai Kamaraj. Es una universidad estatal de mi ciudad natal; tiene buena reputación, sobre todo en química orgánica.

Si es tan fácil para los químicos encontrar trabajo en la India, ¿por qué decidió seguir como investigador?

Mi fascinación por la ciencia comenzó cuando cursaba el tercer año de la licenciatura. Poco antes, en el año 2000, Alan Heeger, Alan MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el descubrimiento y la síntesis de polímeros conductores. Demostraron que estos materiales no son aislantes y que, tras un tratamiento químico especial, pueden conducir la electricidad con la misma eficiencia que los metales. Hoy en día, los polímeros conductores se utilizan para fabricar baterías, células solares, pantallas OLED flexibles para teléfonos inteligentes y televisores, y recubrimientos anticorrosivos para barcos. En aquel entonces, este descubrimiento me impresionó profundamente y pensé que sería maravilloso ver mi nombre en una revista científica; podría convertirme en un científico reconocido y mis avances serían conocidos en todo el mundo. Mejor aún, en la ciencia no hay jefes; uno tiene la libertad de desarrollar su trabajo y asumir la plena responsabilidad de sus resultados. En la industria no es así: hay que seguir algoritmos. Todo eso me inspiró a desarrollar una carrera académica en ciencias.

Durante mi maestría, comencé a tomarme la investigación más en serio e incluso empecé a prepararme para mis futuros exámenes de doctorado. En India, los aspirantes deben presentar varios exámenes de admisión: CSIR-UGC NET (para obtener una beca, trabajar como profesor asistente y cursar un doctorado en ciencias naturales) y GATE (para ingresar a programas de ingeniería y ciencias naturales). El examen es extremadamente difícil, tanto que, a pesar de mi preparación, no logré aprobarlo a la primera. Sin embargo, no perdí el tiempo entre los intentos; trabajé durante siete meses en una empresa farmacéutica donde sintetizé fármacos antimicrobianos a base de cefalosporinas. Esta experiencia me brindó una ventaja adicional cuando volví a presentar el examen.

Tras aprobar, comencé mi programa de doctorado en el Instituto Central de Investigación del Cuero del CSIR y, en 2010, obtuve mi título en química orgánica. Posteriormente, durante cuatro años, trabajé como investigador postdoctoral en Chimie ParisTech y luego en la Universidad de Aix-Marsella. Trabajar en el extranjero me ayudó a darme cuenta de qué campo me gustaría seguir: quería estudiar las propiedades optoelectroquímicas y otras propiedades funcionales de los semiconductores orgánicos para las tecnologías fotovoltaicas orgánicas emergentes (la conversión de la luz solar en electricidad).

Regresé a la India en 2015 y, hasta 2024, dirigí mi propio equipo de investigación en el Instituto Central de Investigación Electroquímica (CEI). Este instituto forma parte del Consejo de Investigación Científica e Industrial (CSIR) de la India, una importante red de centros de investigación de primer nivel que trabajan en diversos proyectos industriales y sociales de relevancia nacional e internacional, desde la ciencia electroquímica hasta la energía sostenible. Tras ganar la beca Commonwealth Fellowship y una subvención de FAPESP, realicé investigaciones colaborativas en la Universidad de Strathclyde (Escocia) y en la Universidad de São Paulo (Brasil), respectivamente, entre 2024 y 2026. En mi investigación independiente, me especializo en ingeniería química, química orgánica sintética y células solares orgánicas; fue esta última área la que me llevó a colaborar con ITMO.

Cuéntenos más sobre el proyecto que lo trajo a Rusia. Por lo que sé, tiene que ver con el desarrollo de tecnologías fotoeléctricas para células solares orgánicas de última generación.

Como sabe, India es un país soleado, y yo soy de Tamil Nadu, su estado más meridional. La luz solar, sobre todo cuando es abundante, es una excelente fuente de energía renovable que se puede convertir en electricidad. Esto se logra mediante células solares, generalmente de silicio. Si bien el material es asequible, su ultrapurificación sigue siendo muy costosa, y si los materiales de silicio contienen impurezas, simplemente no convertirán la energía en electricidad de manera eficiente. Y hay otro obstáculo: las células solares de silicio todavía se fabrican en forma de placa, lo que las hace gruesas y voluminosas.

Como alternativa a las células de silicio, los investigadores están trabajando en materiales fotovoltaicos orgánicos de última generación. Para garantizar que el nuevo material sea ligero, flexible y elástico, utilizan carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno; combinados en un solo material, estas sustancias pueden recubrir fácilmente incluso un jarrón. Además, las células solares orgánicas se pueden imprimir, como una hoja de papel, mientras que las de silicio deben fabricarse en serie.

Trabajo en un campo emergente muy prometedor: los semiconductores π-torsionados para células solares orgánicas. Normalmente, los semiconductores deben ser lineales y planos; esta es la única manera de que los electrones con carga negativa y los huecos (partículas con carga positiva) se muevan de una parte del semiconductor a otra y transmitan energía. Si están torsionados, los electrones y los huecos apenas pueden moverse.

Quizás te preguntes: "¿Por qué alguien estudiaría semiconductores π-torsionados si complican el proceso de transferencia de energía?" Pero lo cierto es que el método tiene ventajas que nos interesan especialmente. Por ejemplo, los semiconductores retorcidos absorben luz a concentraciones muy bajas, separan cargas de forma eficiente bajo exposición a la luz y, además, se disuelven en la mayoría de los disolventes orgánicos. Este último es uno de los factores críticos para la producción en solución de células solares orgánicas delgadas y flexibles. Por un lado, estas tecnologías pueden utilizarse para producir y recolectar energía convertida. Si bien el campo puede parecer aún incipiente, creo que las perspectivas superarán las limitaciones en cuanto a la geometría de la estructura y la movilidad de los portadores de carga, y esta idea me impulsa a seguir adelante.

Recientemente se unió a ITMO a través del programa Fellowship. ¿Qué le motivó a elegir ITMO?

Conocí ITMO hace cuatro o cinco años. En aquel entonces, me convertí en una admiradora de la profesora Ekaterina Skorb, directora de la Escuela de Ciencias de la Vida de ITMO y jefa del Centro Científico de Infoquímica de ITMO, quien también se ha labrado una reputación en aprendizaje automático, IA y química digital. Por eso, quise saber más sobre cómo las matemáticas, la IA, la física, la química y los materiales pueden converger en un mismo campo.

En 2021, tuve la oportunidad de hablar con ella en línea. En aquel momento, no pude solicitar la beca porque estaba de visita en la Universidad RWTH Aachen (Alemania) y en la Universidad de Breslavia (Polonia). Todo cambió el año pasado; volví a contactar con la profesora Skorb y aceptó mi propuesta de colaboración.

La idea era reducir drásticamente la carga de trabajo de laboratorio del proyecto. Como química experimental, busco compuestos candidatos para la síntesis de semiconductores orgánicos, realizo reacciones químicas, purifico y analizo las propiedades funcionales de los polímeros (por ejemplo, cristalinidad, absorción, comportamiento redox, fluorescencia y solubilidad). En la práctica, los equipos necesitan al menos cinco meses para construir cinco moléculas desde cero, pero incluso este tipo de esfuerzos no garantizan el éxito. Estamos intentando incorporar aprendizaje automático generativo y modelos computacionales a nuestra investigación para predecir las propiedades físicas y químicas de las sustancias a partir de sus estructuras. Estas tecnologías nos ayudarán a diseñar y seleccionar bibliotecas de nuevos compuestos antes de la etapa de síntesis. Tal como estaba previsto, este método ayudará a reducir el tiempo a tan solo un mes.

Es tu primera vez en San Petersburgo. ¿Qué te parecen la universidad y la ciudad hasta ahora?

Recomendaría a mis estudiantes que hicieran un intercambio académico en ITMO. En primer lugar, hay muchos laboratorios e instalaciones muy diversas, algunas de las cuales nunca había visto antes; por ejemplo, un brazo robótico que puede automatizar algunos procedimientos experimentales. En segundo lugar, ITMO es, sin duda, una universidad poco convencional. Creo que los investigadores aquí no se dedican a la química pura ni a la ciencia de los materiales; en cambio, desarrollan nuevas áreas de investigación en la intersección de estos campos. Por ello, tienen un alto nivel de exigencia en la formación en matemáticas, IA, aprendizaje automático, robótica y otras áreas. Y, por último, siempre hay alguna conferencia o seminario, así que los estudiantes nunca se aburren. De hecho, di tres conferencias en la universidad y sé que fue una gran experiencia que me permitió interactuar con especialistas y estudiantes altamente cualificados.

En cuanto a San Petersburgo, es una ciudad bonita. Uno de los campus de ITMO, donde trabajo, está situado en pleno centro. Así que aquí no solo soy científica, sino también turista. Aprovecho cada oportunidad para explorar la ciudad, ya sea visitando la Catedral de Kazán y la Iglesia del Salvador sobre la Sangre Derramada o paseando por la Avenida Nevsky. Y una cosa más que puedo afirmar con seguridad: Rusia puede ser fría, pero su gente no lo es.

¿Cómo planea seguir colaborando con ITMO?

Regresaré a la India para incorporarme como investigador en el Instituto de Ciencia y Tecnología SRM, un nuevo entorno para probar los compuestos que descubrimos mediante aprendizaje automático en mi laboratorio.

Junto con el profesor Skorb y otro colega de China, también estamos trabajando en una solicitud conjunta para un proyecto BRICS en el que estudiaremos cómo se puede utilizar el aprendizaje automático para diseñar y desarrollar nuevos materiales orgánicos funcionales para aplicaciones en baterías. Actualmente, estamos analizando qué conocimientos especializados puede aportar cada uno y dónde se pueden aplicar nuestros hallazgos de forma más eficiente. Si tenemos éxito, recibiremos financiación para nuestro proyecto (como investigadores de los países BRICS) y podré visitar ITMO con más frecuencia.

Usted fue incluido dos veces en la lista de los investigadores más influyentes del mundo en química orgánica, en 2022 y 2023. Se podría decir que su sueño se ha hecho realidad. ¿Cómo logró figurar en la lista dos veces y qué les recomendarías a los futuros científicos?

Trabajo en la intersección de la química orgánica sintética, el desarrollo de células solares y las tecnologías químicas sostenibles, por lo que mis publicaciones llegan a muchos investigadores diferentes, lo que aumenta mis posibilidades de ser reconocido. Actualmente, tengo una tasa de citas y un índice h bastante buenos. No creo que alcanzaría este nivel si me centrara exclusivamente en la química orgánica. También me esfuerzo por encontrar aplicaciones prácticas para mis hallazgos. Deberían ayudar a resolver problemas sociales importantes en mi entorno, y también quiero que sean fáciles de implementar en la industria. La investigación que nunca sale del laboratorio nunca será reconocida ni valorada por tus colegas o socios comerciales.

El segundo factor es la actividad de publicación. Mi primer artículo se publicó en 2008, hace 18 años, y todo este tiempo después sigo realizando experimentos con pasión. También debes prestar atención a las revistas de referencia en las que quieres publicar: deben ser revisadas por pares y estar clasificadas en el cuartil Q1 o Q2. En química, estas son las publicaciones de la American Chemical Society, la Royal Society of Chemistry y Wiley Online Library. No será fácil entrar, pero al final, sin duda, llamarás la atención.

La entrevista original en ITMO.NEWS

Russia Is Cold, But Its People Are Not: Indian Chemist Praveen Chandrasekar on Working in St. Petersburg and Achieving Scientific Recognition