Český fyzik ukázal světu, jak se jednoduše podívat do nanosvěta

Cena solárních panelů klesá, stále jsou ale pro většinu použití příliš drahé. Určitou naději, jak snížit cenu a zvýšit účinnost fotovoltaiky, nabízí základní výzkum fyzika Hynka Němce, který nyní převzal Cenu Neuron pro mladé vědce a spolu s ní prémii 250 tisíc korun.

Fyzik Hynek Němec oceněný, nositel jednoho z grantu Nadačního fondu Neuron pro rok 2015, a to v oboru fyzika. | foto: Nadační fond Neuron

Solární panely se zatím vyrábějí převážně z křemíku. Váš výzkum by mohl přispět k vývoji fotovoltaických článků z nanočástic. V čem vidíte jejich výhodu?
Především budou levnější. Vyrobit článek z křemíku je drahé. Musí se přetavit obrovské množství oxidu křemičitého, během tohoto procesu se tavenina složitě čistí a nakonec vznikne křehký materiál. Nanočástice lze předem připravit chemickými metodami. To je nesrovnatelně levnější postup. Při výrobě fotovoltaických článků se nanočástice mohou nanášet na ohebný podklad, takže mají větší flexibilitu. Velkou úsporu přináší rovněž možnost použít na solární panely jen tenké vrstvy z nanočástic a fakt, že u většiny nanočásticových materiálů nejsou kladeny výrazné požadavky na čistotu materiálu.

Hynek Němec

Narodil se v roce 1979 v Praze. Vysokou školu, Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy, absolvoval v roce 2002 a ve stejném roce zde obhájil magisterský titul. O čtyři roky později získal titul Ph.D. na MFF UK a na Institutu National Polytechnique de Grenoble ve Francii. Během studií na vysoké škole pracoval až do promoce jako odborný pracovník ve Fyzikálním ústavu Akademie věd ČR, od roku 2003 zde působil jako vědecký pracovník. V letech 2006 až 2007 byl post doktorandem v Chemickém centru na Univerzitě v Lundu ve Švédsku. Od roku 2008 působí jako vědecký pracovník ve Fyzikálním ústavu AV ČR. V září 2011 byl hostující profesorem na Univerzitě v Bordeaux. Je autorem 51 článků, které zaznamenaly 800 citací bez auto citací.

Co váš projekt sleduje?
Sluneční záření při dopadu na solární panel vygeneruje nosiče nábojů (elektrony a „díry“), ty se dostanou k elektrodám a vytvoří elektrický proud. U fotovoltaických článků z křemíku víme, jak se elektrický náboj pohybuje. Ovšem když je elektroda sestavena z nanočástic, je transport nábojů složitější a sestává z více kroků. Abychom tyto procesy lépe poznali, používáme terahertzový spektrometr. Slouží nám obrazně řečeno jako velice dobrý mikroskop, který dovoluje sledovat pohyb elektrického náboje na nejkratších vzdálenostech. Díky tomu lépe rozumíme pohybu náboje v jednotlivých nanočásticích i přenosu mezi nimi.

V jaké formě nanočástice sledujete?
Většinou v podobě tenkých vrstev. Podstatně jsme se věnovali aplikačně důležitým materiálům, oxidu titaničitému nebo oxidu zinečnatému. Postupně jsme se společně s Matematicko-fyzikální fakultou Univerzity Karlovy zaměřili rovněž na výzkum modelovějších materiálů. Sledovali jsme nanokrystaly sulfidu kadmia, které lze použít jako izolační vrstvu v některých solárních článcích.

Proč zkoumané folie osvětlujete laserem?
Napodobujeme tak sluneční záření dopadající na solární články a přitom sledujeme, jak paprsky působí na materiál. Dále máme možnost ovlivnit laserem koncentraci nosičů náboje a tím i rozdělení lokálních elektrických polí v materiálu. To nám umožňuje zjistit, jaká je jeho morfologie, jestli jsou nanočástice od sebe izolované, nebo velice dobře spojené, či zda musí náboje absolvovat nějakou složitější cestu.

Fyzik Hynek Němec (uprostřed) oceněný při předávání grantů Nadačního fondu Neuron pro rok 2015. Vlevo Martin Myšička, herec Dejvického divadla (a také absolvent oboru subnukleární fyzika na MFF UK), vpravo moderátor večer Ondřej Cihlář.

Co limituje pohyb náboje?
Většinou fyzický a elektrický kontakt nanočástic. I když jsou k sobě přitisknuté, neznamená to nutně, že jsou v elektrickém kontaktu. Povrch nanočástic se výrazně odlišuje od jejich vnitřní struktury: na některých vzniká izolační vrstva, což také komplikuje transport náboje.

Jaký přínos mají poznatky z vašeho výzkumu?
Budou důležité hlavně pro další základní výzkum. Existují týmy, které se snaží vyvinout vysoce vodivý nanostrukturovaný materiál. My dokážeme do takových materiálů nahlédnout a zjistit, jestli jsou skutečně efektivní a případně zda je možné problémy s nízkou vodivostí překonat. Pokud by se v hodně vzdálené budoucnosti podařilo takový materiál vyvinout, mohla by terahertzová spektroskopie sloužit k rychlé charakterizaci a diagnostice při jeho výrobě.

Článek vznikl díky iniciativě nadačního fondu Neuron, byl redakčně upraven. V článku se nedopatřením objevilo místo jména Hynka Němce jméno jiného nositele ceny Neuron, Jana Macáka. Oběma pánům i čtenářům se za záměnu omlouváme.

Nejčtenější

KVÍZ: Nechte starosti na zemi a vyzkoušejte si, jak znáte dopravní letadla

Z kvízů z oboru letectví je v čase letních dovolených určitě nejvhodnější ten, který se týká letadel dopravních. A aby nebyli v kvízu markantně zvýhodněni ti, kteří tento druh dopravy ve větší míře...

Ocelové šipky shazované z letadel vrátily válku zpět do středověku

Kromě zcela nových zbraní umožnila první světová válka i renesanci některých na pohled primitivních zbraní, které se ve výzbroji evropských armád neobjevovaly již celá staletí. Jednou z nich byla...

Rusko otevřelo Pandořinu skříňku. Skynet z Terminátora je jen otázkou času

Premium

Umělá inteligence se v ovládání dronů na bojišti prosazuje pomaleji, než se předpokládalo. Člověk je zatím nepostradatelný. Určité úspěchy však AI přece jen má. A bude jich stále víc.

Bez těchto osmi webů a aplikací na dovolenou snad ani nejezděte

Notebook, tablet, chytrý telefon má u sebe skoro každý. Jak moc užitečné mu budou, záleží na tom, jak jej umí využít a jaké aplikace na něm používá. Vybrali jsme osm praktických, které vám zpříjemní...

Legendy československého letectví se v Roudnici sešly v hojném počtu

Poslední víkend v červnu se konal již 12. ročník Sletu československých letadel, tentokráte na letišti Aeroklubu Roudnice n. Labem. Jednalo se opět o velkou akci leteckých nadšenců z aeroklubů napříč...

Padesát odstínů šedi řeckého letectva vypráví příběh modelu F-16D

Soutěž

Jaroslav Háječek se rozhodl dokončit rozdělaný model, který přišel v balíku z Bejrútu. Tento model letounu F-16D řeckého letectva byl výzvou. Jak popisuje jeho autor, otevřel celou škálu možností,...

11. července 2025

Tajemství smradlavé pochoutky starých Římanů odkryl nový vědecký výzkum

Premium

Analýza DNA odhalila složení oblíbeného dochucovadla starých Římanů. Připravovalo se z drcených ryb. Jeho výroba nejspíš dost páchla.

11. července 2025

Ocelové šipky shazované z letadel vrátily válku zpět do středověku

Kromě zcela nových zbraní umožnila první světová válka i renesanci některých na pohled primitivních zbraní, které se ve výzbroji evropských armád neobjevovaly již celá staletí. Jednou z nich byla...

10. července 2025

KVÍZ: Nechte starosti na zemi a vyzkoušejte si, jak znáte dopravní letadla

Z kvízů z oboru letectví je v čase letních dovolených určitě nejvhodnější ten, který se týká letadel dopravních. A aby nebyli v kvízu markantně zvýhodněni ti, kteří tento druh dopravy ve větší míře...

vydáno 10. července 2025

Programátor napsal aplikaci pomáhající přistěhovalcům. USA už se o něj zajímají

Američan Joshua Aaron stvořil program umožňující sdílení polohy příslušníků nechvalně proslulého imigračního úřadu ICE. Přes noc se z něj stal hit. To se ale nelíbí administrativě Donalda Trumpa.

9. července 2025  17:07

Ve své době byl symbolem evropského letectví. Příběh mého modelu Mirage III

Soutěž

V tomto příspěvku do soutěže Příběh mého modelu budeme moct opět prozkoumat model letounu z dílny Dassault Aviation, a to konkrétně Mirage IIIe, který nám poslal Vlastimil Lukeš. Jak modelář sám...

9. července 2025

Bez těchto osmi webů a aplikací na dovolenou snad ani nejezděte

Notebook, tablet, chytrý telefon má u sebe skoro každý. Jak moc užitečné mu budou, záleží na tom, jak jej umí využít a jaké aplikace na něm používá. Vybrali jsme osm praktických, které vám zpříjemní...

9. července 2025

Legendy československého letectví se v Roudnici sešly v hojném počtu

Poslední víkend v červnu se konal již 12. ročník Sletu československých letadel, tentokráte na letišti Aeroklubu Roudnice n. Labem. Jednalo se opět o velkou akci leteckých nadšenců z aeroklubů napříč...

8. července 2025

Rusko otevřelo Pandořinu skříňku. Skynet z Terminátora je jen otázkou času

Premium

Umělá inteligence se v ovládání dronů na bojišti prosazuje pomaleji, než se předpokládalo. Člověk je zatím nepostradatelný. Určité úspěchy však AI přece jen má. A bude jich stále víc.

8. července 2025

Objev ze zemědělského muzea potrápil složitými koly. Bahno naopak pobavilo

Soutěž

Pozor na to, co potkáte na dovolené, mohou z toho být hodiny práce. Dokončit dělostřelecký tahač Pavesi modeláře Miloše Mohače nakonec trvalo několik let. Zvláštní kola dala zabrat a výroba bahna...

7. července 2025

Lipenka se při stavbě přehrady stala strategickou dopravní tepnou

Železniční trať Rybník - Lipno nad Vltavou nechali vystavět místní opat Bruno Pammer a továrník Arnošt Porák. Potřebovali ji k přepravě nákladů, kdy vyšebrodský klášter těžil dřevo ve svých lesích a...

7. července 2025

Mužům s rostoucím věkem mizí chromozom Y. Komu mizí rychleji, dříve zemře

Premium

Z mužských buněk ve vyšším věku mizí chromozomy Y. Genetici tento jev dlouho považovali jen za neškodnou technikálii, která není v ničem důležitá, v poslední době ale vychází najevo, že může...

6. července 2025
Nastavte si velikost písma, podle vašich preferencí.