hirdetés
hirdetés

A napelemektől a kvantumszámítógépekig

A biológiai jelzőrendszerek tökéletesítéséhez is újszerű megoldásokat keresnek

A napelemek hatásfokának növelését, a biológiai jelzőmolekulák tökéletesítését és a kvantumszámítógépek elkészítését is segíthetik azok a kutatások, amelyeket Gali Ádám az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtest-fizikai és Optikai Intézetének és a BME Atomfizika Tanszékének kutatója folytat a Lendület program keretében.

hirdetés

- Elméleti számításokkal sikerült bebizonyítanunk, hogy alapvető fizikai jelenségek pontosabb megértésével és a bennük rejlő lehetőségek kiaknázásával növelhető a napelemtáblák hatásfoka - nyilatkozta Gali Ádám, aki szerint az a módszertani fejlesztés, amit a jelenség tisztázásában sikerült megvalósítani, valódi áttörésnek számít a területen.

A jelenleg használatban lévő napelemek hatásfoka meglehetősen alacsony, mivel a magasabb energiával beérkező fotonok csupán egyetlen töltéshordozót (ún. elektronlyukpárt) hoznak létre a cellában, és a fényenergia nagy része nem alakul át elektromos árammá, hanem hőként távozik.

Gali Ádám: Új megoldásokra van szükség
Gali Ádám: Új megoldásokra van szükség
Gali Ádám 2010-ben a Lendület program támogatásával felállított kutatócsoportja azt vizsgálja, hogyan lehet megvalósítani a töltéshordozó többszörözését és így jelentősen növelni a napelemek hatásfokát. A kutató szerint nanokristályokra épülő cellákkal ez a cél elérhető. - Számításaink azt mutatják, hogy nemcsak a felhasznált nanokristály anyaga, hanem a felülete jellemzői is fontosak a teljesítmény növelésében - hangsúlyozta a fiatal tudós, aki csoportjának eredményeit a közeljövőben egy rangos szaklapban tervezi publikálni. Az eredetileg villamosmérnökként végzett, majd fizikából doktorált kutató a biológiai jelzőrendszerek (biomarkerek) tökéletesítéséhez is újszerű megoldásokat keres.

A biomarkerek festékanyagok, az élő szervezetben alapvető funkciót betöltő molekulákhoz kapcsolva őket nyomon követhető a biokémiai folyamatok lefolyása. A kutató úgy véli, a napjainkban használt jelzőmolekulák legnagyobb hátránya, hogy egy idő után önmaguktól felbomlanak, és ezért gyakran mérgezik a környezetüket. - Új megoldásra van szükség - állítja Gali Ádám. - Célunk olyan nanorészecske létrehozása, amelyet élő szervezetekben is biztonsággal fel lehet használni.

Együttműködve az MTA Enzimológiai Intézet igazgatójának, Buday Lászlónak Lendület programos munkacsoportjával, a kutatók maguk igyekeznek ilyen kristályokat előállítani és kísérleti körülmények között tesztelni működésüket. Az eredményeik lehetővé tehetik orvosi alkalmazásukat, súlyos betegségek, például a rák fejlődésének nyomon követését, illetve célzott kezelését: Elképzelhető, hogy olyan apró nanokristályokat is képesek leszünk szabályozottan előállítani, amelyek az agykéreg idegsejtjeinek ioncsatornáihoz is kapcsolódni tudnak.

Élő szervezetekben is felhasználnák
Élő szervezetekben is felhasználnák
Az ioncsatornákon átfolyó mikroáram hatására ezek a jelzőrendszerek fényt bocsátanak ki. Ha ezt speciális mikroszkóppal valós időben figyeljük meg, pontosan meghatározhatjuk, mely agykérgi területek aktívak adott feladatok elvégzése közben, ami valódi áttörést jelentene az agykutatás módszertanában. Gali Ádám Rózsa Balázs (MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet) csoportjával együttműködve indította kutatását, amelyben a KOKI speciális mikroszkópjával valós körülmények között tesztelik a fenti elképzelést.

Az MTA SZFKI fizikusa továbbá társszerzője egy nemrég a Nature Photonics folyóiratban megjelent tanulmánynak, amely egy lépéssel közelebb viheti a kutatókat az ún. kvantumszámítógépek elkészítéséhez. A kvantumszámítógépek segítségével olyan feladatokat is meg tudnánk oldani, amelyeket a jelenlegi informatikai eszközökkel lehetetlen. A kvantumszámítógépek működése a kvantumbitek vezérlésén alapul, de fizikai megvalósítása rendkívül nehéz feladat.

Az Oszakai Egyetem kutatói olyan gyémántkristályt állítottal elő, amelyből félvezető diódát tudtak készíteni. Ezenkívül egy speciális színcentrumot, az ún. nitrogénvakancia-komplexumot is sikerült bennük létrehozni, amelyet képesek voltak kvantumbitként használni. - Az igazán nagy eredmény, hogy megoldották e színcentrumok elektromos árammal történő vezérlését, amit eddig csak fénnyel megvilágítva tudtak elérni - hangsúlyozta a fizikus, aki a jelenség értelmezésében vett részt.

- A kísérlet bebizonyította, hogy elméletileg megvalósítható egy olyan kvantumoptikai elvekre épülő számítógép, amelyet hagyományos társaihoz hasonlóan elektromos árammal működtethetünk. Megmutattam, hogy valóban az áram hatására történik a kristályból fénykibocsátás, nem valamilyen más jelenség következtében. A frissen megjelent cikkről már azóta megjelent egy recenzió a physicsworld.com weboldalon.

(forrás: www.mta.hu)
hirdetés
Hozzászólások (1 db)
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
#
A ma ismert legjobb napelem átalakítási hatásfok 114% (MEG, Multiple Exciton Generation elven, USA, 2012 Március)
szurkolunk hogy ennél jobb legyen a magyar.....!
Energia Doki
Cikk[107880] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés