Pátek 22. října 2021, svátek má Sabina
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pátek 22. října 2021 Sabina

Rozhovor: Učíme se od přírody lépe vyrábět energii ze Slunce

Suchý zip je vynález inspirovaný zahnutými bodlinami na semenech lopuchu. Čeští fyzici se chtějí přírodou inspirovat při vytvoření účinnějších systémů na výrobu energie ze slunečního záření. Triky bakterií chtějí napodobit s pomocí uhlíku a fluoru.

Ilustrační snímek. | foto: Adolf Horsinka, MAFRA

Zdaleka nejdůležitější soukromý fond na podporu české vědy, Neuron, na konci minulého týdne předával ceny pro odborníky v několika oborech. Ocenění od fondu, který založil Karel Janeček, se dočkaly uznávané vědecké kapacity i mladí vědci. Největší objem finanční prostředků směřoval na podporu nových vědeckých projektů v rámci tzv. Neuron Impulzů.

Tomáš Mančal

(*1974) Magisterský titul obhájil v oboru fyzika na Univerzitě Karlově v roce 1997, titul Ph.D. získal na Humboldt-Universität v Berlíně v roce 2002. Zde také v letech 1998 až 2002 pracoval, poté působil do roku 2006 na University of California v Berkeley. Od roku 2007 je vědeckým pracovníkem Teoretického oddělení Fyzikálního ústavu MFF UK. V roce 2014 pracoval šest měsíců jako hostující profesor na Fakultě přírodních věd a astronomie na Vrije Universiteit Amsterdam.

Jejich cílem je podpořit projekty převážně základního vědeckého výzkumu v oborech fyzika, matematika, medicína, chemie a společenské vědy. Každý z oceněných obdržel necelý milion korun na jeden vědecký projekt.

Přinášíme krátké rozhovory se všemi pěti nositeli Neuron Impulzů za rok 2014 a nahlédneme do toho, jaké problémy jejich obory v současné době řeší. Dalším je fyzik Tomáš Mančal, který mimo jiné pracuje i na vytváření nových systémů na přeměnu záření v elektřinu.

Chcete napodobit schopnosti rostlin a bakterií při využití sluneční energie. Jak jste na takový nápad přišel?
Dlouhodobě teoreticky zkoumám rostlinné a bakteriální anténní systémy pro sběr a přenos světelné energie. Běžně je součástí našeho oboru také zkoumání možností, jak tyto systémy napodobit.

Jak toho chcete dosáhnout?
Znalosti, které máme o bakteriích, přeneseme do vhodného umělého systému.

Proč se nesnažíte rovnou napodobit postup používaný bakteriemi? Ten je přece přírodou ověřený.
Přírodní systémy podléhají na slunci rychlé degeneraci. Rostliny vystavené plnému slunečnímu svitu záměrně omezují fotosyntézu, protože kdyby to neudělaly, tak se příliš vybudí a chlorofyl by například začal interagovat s agresivním kyslíkem. Fotosyntéza dosahuje nejvyšší účinnosti, když je pod mrakem. Ale pokud má systém vyrábět například elektřinu, musí fungovat co nejúčinněji právě za plného slunečního světla, kdy jsou podmínky k produkci energie nejvhodnější.

Na jakém principu bude umělý systém pracovat?
Vyjdeme z materiálu, kterému se říká fluorografen. V něm je na každý atom uhlíku navěšen atom fluoru a tento materiál je průhledný pro téměř celé sluneční spektrum. Když v tomto materiálu odebereme některým uhlíkům fluory, vzniknou miniaturní ostrůvky grafenu, které se díky kvantové mechanice chovají jako molekuly o podobné velikosti. To znamená, že ostrůvky například absorbují světlo ve spektru, které fluorografen nedokáže zachytit. Změnou velikostí ostrůvků lze určit, jaké světlo se bude absorbovat.

To už je první krok k anténě. Organizací ostrůvků do skupin lze modelovat strukturu přírodních antén. Funguje to zhruba tak, že dopadající světlo rozkmitá elektrony v grafenových ostrůvcích, jejich kmity poznají i sousední ostrůvky, a jelikož jsou spolu svázané, vzniknou nové frekvence. V takto upraveném fluorografenu lze ladit interakce mezi ostrůvky i vlnové délky, na kterých se absorbuje světlo. Navíc ostrůvky můžete uspořádat tak, aby vznikl tzv. energetický trychtýř. Ten posbírá všechno světlo v okolí  a odvede fotony do jediného místa. Tam pak přidáte molekulu, která ochotně odevzdává svůj elektron, např. fuleren, a jejich tokem vzniká elektrický proud.

Fond Neuron

Nadační fond Neuron je nezisková organizace založená za účelem rozvíjení mecenášství v oblasti vědy a výzkumu v České republice. Z prostředků mecenášů fond uděluje Neuron Impulsy ve výši milion korun na výzkumné projekty v oborech fyzika, chemie, matematika, medicína a společenské vědy. Ve stejných oborech pak špičkovým vědcům uděluje Cenu Neuron za přínos světové vědě a nadějným vědcům Cenu Neuron pro mladé vědce, která je spojena s odměnou 250 tisíc korun. Novým projektem, který naváže na slavnou éru výprav českých vědců, je Expedice Neuron. Ta povede k Hranické propasti, která je možná vůbec nejhlubší zatopenou propastí na světě. 

To, co jste popsal, probíhá na úrovni výpočtů a numerických modelů. Jak víte, že jsou správné?
S kolegy ze Svobodné univerzity v Amsterodamu připravujeme experimenty, které ověří, zda všechno proběhne podle našich propočtů.

Najdou výsledky vašeho základního výzkumu uplatnění v praxi?
Obecně řečeno doufáme, že naše poznatky budou využitelné k vývoji nových, levných a hlavně čistých zdrojů energie. Pokud se naše předpoklady potvrdí, mohly by informace ze základního výzkumu přispět k vývoji fotovoltaických článků, které využijí sluneční záření mnohem účinněji než dosavadní typy na bázi křemíku. Ale nemusíme směřovat nutně k fotovoltaice. Procesy, které zkoumáme, mohou najít uplatnění také při vývoji výhodnější výroby paliv. Například při syntéze alkoholu, který lze na rozdíl od elektrické energie velmi dobře skladovat. Musím však zdůraznit, že zatím je směr našeho výzkumu daný jen v hrubém nástinu, protože sami nevíme, kam nás bádání zavede. Základní myšlenka projektu je jasná: teoreticky a poté  i prakticky vyzkoušet převedení principů přírodní fotosyntézy do umělého systému s využitím fluorografenu.

Text vznikl pro nadační fond Neuron, byl redakčně upraven.

  • Nejčtenější

Test sluchátek: Z šesti novinek nás nejvíce nadchly ty nejlevnější

Premium Test zcela bezdrátových sluchátek přinesl docela neobvyklé překvapení: úplně nejlevnější model v celkovém hodnocení...

Hledá se náhrada za gripeny. Zkusili jsme udělat tendr „nanečisto“

Páteří českého vojenského letectva je v současné době čtrnáct kusů bojového letounu Saab JAS-39 Gripen, pronajatých od...

Weby vás tajně sledují prostřednictvím otisku zařízení

Na světě je téměř 1,9 miliardy internetových stránek. Mnohdy slouží k pokoutným účelům a dost často z nich obchodníci...

KOMENTÁŘ: Budoucnost operačního systému je v jeho pronájmu

Ač to na první pohled není patrné, svět se pomalu chystá na další revoluční změnu. V budoucnu si věci nebudeme kupovat,...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Apple vylepšil svá oblíbená sluchátka a absurdně zlevnil hudební službu

Pondělní záplava novinek se v nemalé míře soustředila na zvukové a hudební produkty. Podrobně vás jimi provedeme.

Syndrom Petra Pana. Proč někteří muži nikdy nedospějí a žijí jako paraziti

Premium V každém chlapovi zůstává kousek kluka, ale musí to být právě jen ten kousek. Pokud muž nechce vyrůst a převzít...

Čína má Evropu v hrsti, za pár týdnů dojde hořčík. Auto bez něj nevyrobíte

Premium Vše nasvědčuje, že současná čipová krize v automobilovém průmyslu je jen zahřívacím kolem před tím, co se na Evropu...

Váš syn bude žít jen pár týdnů. Zpověď matky zesnulého hokejisty Buchtely

Premium Přežít své dítě. Pro každého rodiče ta nejhorší představa. Teprve dvacetiletý hokejista Ondřej Buchtela zemřel loni v...

  • Další z rubriky

Co ještě nevíte o dinosaurech. Vůbec nebyli hloupí a nešikovní

Premium Kdysi je lidé považovali za bájné draky, později za neohrabané a evolučně zaostalé hory masa. Jenže vše je úplně jinak....

STO OBJEVŮ: Kostka pana Rubika se stala nejproslulejším hlavolamem

Seriál Hlavolam z barevných krychliček zasáhl koncem sedmdesátých let minulého století jako smršť všechny generace. Získal...

Proč se volební modely a předpovědi tak často pletou

Proč se konečné výsledky voleb liší od průběžných volebních průzkumů? Každý předvolební průzkum je do značné míry...

Nobelovu cenu za fyziku získali vědci za modelaci klimatu a náhodné procesy

Druhá letošní Nobelova cena byla udělena třem fyzikům „za průkopnický přínos k pochopení složitých systémů". Dva z nich...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Přežili krizi i povodně. Dnes mají vyprodáno na půl roku dopředu

Podnikat začal Pavel Jech krátce po revoluci. Zažil vzestupy i pády, letos rodinná firma oslaví již třicet let na trhu....

Čína má Evropu v hrsti, za pár týdnů dojde hořčík. Auto bez něj nevyrobíte

Premium Vše nasvědčuje, že současná čipová krize v automobilovém průmyslu je jen zahřívacím kolem před tím, co se na Evropu...

ČEZ od ledna zdraží: elektřinu asi o třetinu, plyn o víc než polovinu

ČEZ od nového roku zdraží elektřinu i plyn. Podle šéfa energetické společnosti Daniela Beneše to může být asi třetina u...

Kvůli nárůstu cen na trhu končí další dodavatelé plynu a elektřiny

V pondělí ukončí dodávky všem odběratelům po firmě Bohemian Energy další společnost, tentokrát děčínská Kolibřík...

Jestli bude inflace stoupat dál, lidé ztratí polovinu úspor, varuje ekonom

Současná míra inflace bude trvat ještě několik let, důvodem jsou zejména vysoké objemy pumpování peněz do ekonomiky,...