Sobota 24. října 2020, svátek má Nina
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 24. října 2020 Nina

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

Tragické a vzácné. Vědci potvrdili první úmrtí na reinfekci koronavirem

V Nizozemsku vědci zaznamenali případ úmrtí ženy, která se podruhé nakazila virem SARS-CoV-2. Jak naznačují i okolnosti...

Nenaplněný příběh nejrychlejší stíhačky světa YF-12A ze Skunčích dílen

Špionážní letoun Lockheed A-12 pro CIA posloužil jako platforma pro připravovanou záchytnou stíhačku létající...

Dvořáček: Rusko a Čína už proti covidu očkují, v ČR bude vakcína v lednu

Vakcíny renomovaných západních firem proti covidu-19 budou bezpečné. V Rozstřelu po Skypu to řekl ředitel Asociace...

Stačí jen pár lidí a riziko nákazy vyletí. Matematika pandemie je zrádná

Čím víc lidí pohromadě, tím větší riziko nákazy. Tomu zřejmě už rozumí každý. Jak rychle ale roste riziko nákazy s...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Popularizátora LSD Learyho se bál i Nixon, nechal si natočit své umírání

Kontroverzní americký psycholog Timothy Leary, který se narodil 22. října 1920, proslul zejména jako popularizátor...

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

Jak vyležet ‚lehký covid‘. Praktičtí lékaři radí, jak na samoléčbu

Premium Tak jako jiné virózy i obávaný covid-19, pokud zaútočí jen v mírné či střední síle, se musí doma prostě a jednoduše...

Shromáždění vlastníků jsou kvůli pandemii v ohrožení. Právník radí, co dělat

Premium Vyhlášení nouzového stavu komplikuje situaci společenstvím vlastníků bytových jednotek. Do konce roku musí totiž výbory...

  • Další z rubriky

Budeme si „vyrábět“ cihly sami? Vědci navrhují využít exkrementy

Každoročně je na světě vyrobeno zhruba 1,5 bilionu cihel. Taková spousta užitečných stavebnin si žádá enormní přísun...

STO OBJEVŮ: Paprsky X dnes vracejí zdraví. Na začátku zabíjely

Seriál Dnes zcela běžné rentgenové vyšetření se jmenuje po Wilhelmu Conradu Röntgenovi. Jeho objev nám pomáhá vracet zdraví už...

Tragické a vzácné. Vědci potvrdili první úmrtí na reinfekci koronavirem

V Nizozemsku vědci zaznamenali případ úmrtí ženy, která se podruhé nakazila virem SARS-CoV-2. Jak naznačují i okolnosti...

Dvořáček: Rusko a Čína už proti covidu očkují, v ČR bude vakcína v lednu

Vakcíny renomovaných západních firem proti covidu-19 budou bezpečné. V Rozstřelu po Skypu to řekl ředitel Asociace...

Cukrářka Iveta Fabešová se rozvádí. Přišla o své provozovny

Cukrářka Iveta Fabešová (36) se na sociálních sítích svým fanouškům svěřila, že se s manželem rozvádějí. Kvůli tomu...

V 47 letech zemřela herečka Daniela Krhutová, pohádková Marie Růžička

Po dlouhé nemoci zemřela herečka a zpěvačka Daniela Krhutová, bylo jí 47 let. Její nejznámější rolí byla Marie Růžička...

N-word jsem měla vypustit, omluvila se z rasismu nařčená Čvančarová

Jitka Čvančarová (42) se ocitla pod palbou kritiky mnoha uživatelů sociálních sítí. Při imitování raperky Cardi B v...

Na porod jsem se těšila, ale všechno bylo jinak, říká Míša z Malých lásek

Za jedenáct let pomohla porodní asistentka Michaela Malotinová na svět asi sedmi tisícům dětí. První minuty života...

NASA a vědci objevili na Sahaře a v Sahelu téměř dvě miliardy stromů

Na Sahaře a v oblasti Sahelu roste více stromů, než se předpokládalo. Tvrdí to mezinárodní vědecká studie, na níž se...