Dabar populiaru
Publikuota: 2018 vasario 12d. 11:59

Lietuvos fizikų užduotis: iš Saulės paimti daugiau

Saulės pliūpsnis
„Scanpix“/AP nuotr. / Praktiškai visa energija, kurią naudojame Žemėje, yra gaunama iš Saulės

Per metus Žemę iš Saulės pasiekia 6 x 10²⁴ džaulių energijos. Nuo saulės energijos priklauso svarbiausia mūsų planetos cheminė reakcija – fotosintezė. Milijardus metų augalai, dumbliai ir bakterijos buvo vieninteliai organizmai, sugebėję panaudoti šį išteklių, tačiau ir jie tai daro vos 0,1 proc. efektyvumu, rašoma pranešime spaudai.

Vilniaus universiteto Teorinės fizikos katedros vedėjas, Fizinių ir technologijos mokslų centro Molekulinių darinių fizikos skyriaus vadovas prof. habil. dr. Leonas Valkūnas įsitikinęs, kad didesnis saulės energijos išgavimas ir panaudojimas – vienas reikšmingiausių žmonijos iššūkių.

Anot jo, Žemę pasiekiančią saulės energiją surenkant 100 proc. efektyvumu, per valandą būtų gauta tiek energijos, kad būtų patenkinti visos žmonijos metiniai poreikiai. Natūrali fotosintezė tiesiogiai arba netiesiogiai mums pagamina visą maistą ir didžiąją dalį energijos. Net iškastinis kuras kadaise susidarė būtent fotosintezės būdu.

Šiuo metu visame pasaulyje intensyviai plėtojama pramoninė silicio pagrindo saulės elementų gamyba. Milžiniškos lėšos skiriamos šių elementų efektyvumui, kuris laboratorijose jau viršija 20 proc., didinti. Taip pat daug dėmesio skiriama ir kitai perspektyviai sričiai – saulės elementams, pagamintiems iš organinių medžiagų. Tikimasi, kad tokių elementų sistemų kaina bus mažesnė nei kitų.

„Teoriškai organiniai saulės elementai galėtų būti dažų pavidalo. Nudažei namo sieną, prijungei kontaktus ir apsirūpini elektra“, – dėsto prof. L. Valkūnas.

Vienas iš tiriamų organinių elementų tipų veikia fotosintezės pagrindu: padedant saulės energijai iš anglies dvideginio ir vandens gaminami angliavandeniliai. „Tokios dirbtinės fotosintezės sistemos ne tik gamintų energiją, bet prisidėtų kovojant su klimato kaita, mat šio proceso metu naudojamas anglies dvideginis“, – teigia mokslininkas.

Šalutinis fotosintezės produktas – deguonis, kuriuo visi kvėpuojame. Vis dėlto fotosintezę vykdantiems augalams, dumbliams ir bakterijoms jis ne tik nereikalingas, bet netgi žalingas. Didėjant šviesos intensyvumui fotosintezės reakcijos vyksta aktyviau, o kartu pagaminama daugiau deguonies, kuris dėl agresyvių oksidacinių savybių gali sudeginti visą fotosintezės sistemą.

Kai kuriami dirbtiniai dariniai, vykdantys dalinę fotosintezę, siekiama išgauti kuo aukštesnę krūvininkų generavimo išeigą, kartu maksimaliai apsaugant juos nuo žalingo deguonies poveikio. Supratimas, kaip su žalingu deguonies poveikiu kovoja augalai, gali būti labai naudingas ir kuriant įvairias saulės energijos akumuliavimo sistemas.

Augalai turi specialius fotosintezės slopinimo mechanizmus, kurie įsijungia padidėjus šviesos intensyvumui ir net giedriausią dieną apsaugo juos nuo susideginimo. Vadinamieji nefotocheminiai gesinimo mechanizmai yra vienas iš pagrindinių prof. L. Valkūno tyrinėjimų objektų.

„Egzistuoja keli hipotetiniai fotosintezės intensyvumo savireguliacijos modeliai. Pagal vieną iš jų, šviesos intensyvumas lemia trimatės baltymų struktūros pokyčius, o nuo jų priklauso energijos pernašos iš pigmentų į reakcijos centrus, kuriuose krūviai atsiskiria ir stimuliuoja angliavandenių sintezę ir deguonies išskyrimą, efektyvumas. Tokie baltyminės terpės struktūros pokyčiai, susieti su savireguliacijos mechanizmais, gali nulemti, kad krūviai atsiskiria ne tik reakcijos centruose“, – savo idėją, publikuotą prestižiniame mokslo žurnale „Science“, apibūdina prof. L. Valkūnas.

Augalų apsisaugojimo nuo susideginimo dėl intensyvios šviesos poveikio mechanizmus prof. L. Valkūnas su kolegomis tiria jau 15 metų. Per šį laiką intensyviai vykdyti kinetinės spektroskopijos, pavienių molekulių spektroskopijos, fluorescencijos indukcijos bei fluorescencijos su laikine ir spektrine skiriamąja geba plačiame temperatūros diapazone (nuo 15K iki kambario temperatūros) tyrimai. Rezultatams aiškinti VU Teorinės fizikos katedroje kurti modeliai ir, pasitelkiant superkomputerių galimybes, vykdomi teoriniai skaičiavimai.

Didelę dalį savo tyrimų prof. L. Valkūnas vykdė bendradarbiaudamas su mokslininkais iš Kalifornijos universiteto Berklyje, Amsterdamo Liavojo, Londono Karalienės Marijos, Mičigano, Lundo universitetų, Prancūzijos atominių tyrimų centro ir kitų garsių mokslo institucijų. Mokslininkas parengė arba dalyvavo rengiant apie 80 publikacijų, kuriose nagrinėtos su fotosintezės reguliavimu susijusios temos.

Prof. L. Valkūnas darbų ciklą „Fotoindukuotų vyksmų savireguliacija ir valdymas molekuliniuose nanodariniuose“, kuris buvo pateiktas 2017 m. Lietuvos mokslo premijų konkursui, pristatė Lietuvos mokslų akademijoje.

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą

Naujienos

Verslas

Pasipiktino: Civilinės metrikacijos skyriuje kortelių nepriima, grąžos neduoda

Maistas

Vasaros nestandartas: natūraliems ingredientams ištikimi „Tie kepėjai“ vilioja skaniausiais desertais

Aktualu

Per šventę sodyboje Saladiškės kaime nužudytas vaikinas, už grotų – 19-metis įtariamasis

Verslas

Tyrimas: 85 proc. batų Lietuvoje kainuoja brangiau nei JK, lietuviai permoka ir už drabužius

Vardai

Po skyrybų šokėjas D.Žebrauskas-Skruzdėliukas verčia naują lapą, tik planus dar stabdo traumos

24sek

„Ryto“ radaruose – 237 rungtynes NBA sužaidęs centras

Verslas

Brokerės išvada Vilniuje: ir studentai, ir kiti gyventojai gali rasti būstą už prieinamą kainą

Aktualu

TS-LKD kreipiasi į teismą dėl VRK sprendimo išteisinti serialą „Naisių vasara“

Aktualu

Neįgaliųjų poilsis Šventojoje: penkių kvadratinių metrų zona palubėje su kebliu patekimu

Ar gerai žinote, kaip saugiai elgtis geležinkelyje?

Vardai

Scarlett Johansson – daugiausiai 2018-aisiais uždirbusi aktorė: kas dar pateko į dešimtuką?

Kultūra

15min studijoje – prestižiniame Lokarno kino festivalyje apdovanoto filmo „Rūgštus miškas“ kūrėjai

Sportas

Ispanai triumfuoja: „Sevilla“ nusivalė kojas į šviesmečiais atsilikusią komandą

Aukcione parduodamos įspūdingos ir itin retos fosilijos

Gyvenimas

Kodėl ant vaismedžių pūva obuoliai ir kriaušės? Specialistas pataria, kaip to išvengti

Gyvenimas

Teisininkas atsako. Kada priklauso papildomos laisvos dienos?

Mokslas.IT

Šveicarijos ledyne atitirpo prieš 72 metus nukritęs lėktuvas

Aktualu

Vilniuje išdalytos vietos neegzistuojančiuose darželiuose

24sek

Laurynas Birutis drąsiai pasitinka iššūkį „Žalgiryje“

Gyvenimas

Dilgėlinė – nemaloni alergija, kurios priežastį atrasti pavyksta ne visiems

Naujienos

Verslas

Pasipiktino: Civilinės metrikacijos skyriuje kortelių nepriima, grąžos neduoda

Maistas

Vasaros nestandartas: natūraliems ingredientams ištikimi „Tie kepėjai“ vilioja skaniausiais desertais

Aktualu

Per šventę sodyboje Saladiškės kaime nužudytas vaikinas, už grotų – 19-metis įtariamasis

Verslas

Tyrimas: 85 proc. batų Lietuvoje kainuoja brangiau nei JK, lietuviai permoka ir už drabužius

Vardai

Po skyrybų šokėjas D.Žebrauskas-Skruzdėliukas verčia naują lapą, tik planus dar stabdo traumos

24sek

Naujas Gedvydo Vainausko žingsnis: sieks registruoti prekės ženklą „Rytas“

Aktualu

TS-LKD kreipiasi į teismą dėl VRK sprendimo išteisinti serialą „Naisių vasara“

24sek

„Ryto“ radaruose – 237 rungtynes NBA sužaidęs centras

Verslas

Brokerės išvada Vilniuje: ir studentai, ir kiti gyventojai gali rasti būstą už prieinamą kainą

Ar gerai žinote, kaip saugiai elgtis geležinkelyje?

Aktualu

Neįgaliųjų poilsis Šventojoje: penkių kvadratinių metrų zona palubėje su kebliu patekimu

Vardai

Scarlett Johansson – daugiausiai 2018-aisiais uždirbusi aktorė: kas dar pateko į dešimtuką?

Kultūra

15min studijoje – prestižiniame Lokarno kino festivalyje apdovanoto filmo „Rūgštus miškas“ kūrėjai

Aukcione parduodamos įspūdingos ir itin retos fosilijos

Gyvenimas

Kodėl ant vaismedžių pūva obuoliai ir kriaušės? Specialistas pataria, kaip to išvengti

Gyvenimas

Teisininkas atsako. Kada priklauso papildomos laisvos dienos?

Mokslas.IT

Šveicarijos ledyne atitirpo prieš 72 metus nukritęs lėktuvas

Sportas

Ispanai triumfuoja: „Sevilla“ nusivalė kojas į šviesmečiais atsilikusią komandą

Gazas

Dyzelinis variklis: ar tikrai taip blogai? Pasaulio pabaiga? Nebūtinai!

Aktualu

Vilniuje išdalytos vietos neegzistuojančiuose darželiuose

Vardai

Atgal į mokyklą

Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT