Գիտնականները ձևակերպում են նոր նորամուծություն, որը կարող է չափել ջերմային էներգիան ՝ ֆոտոսինթեզի ընթացքում տերևների նման վերափոխող համակարգերի գործընթացների մասին ավելին հասկանալու համար:
Էներգիայի փոխակերպումը մշտական գործընթաց է, բայց այս փոխարկման արդյունավետության չափումը հեշտ խնդիր չէ: Ապացուցված է, որ էներգիա կլանող օբյեկտի ջերմային արտանետումների քանակական գնահատումը լավ ցուցանիշ է: Գիտնականներն այժմ մշակել են մի մեթոդիկա, որը կարող է հեշտությամբ և ճշգրիտ կատարել այս չափումը, և այս նոր տեխնոլոգիան կարող է լույս սփռել էներգիայի փոխանցման գործընթացների վրա `սկսած բույսերից մինչև արևային բջիջներ:
Էներգիան օգտագործման, բարեփոխումների և վերօգտագործման անընդհատ համընդհանուր շրջանի մեջ է: Այս գործընթացի միջոցով հաճախ լինում են մի քանի իրավիճակներ, երբ էներգիան ստացվում է մի ձևով և վերափոխվում է մեկ այլ ձևի, կամ նույնիսկ ոչ էներգետիկ ձևի: ֆոտոսինթեզը դրա համար պատշաճ օրինակ է: Այս գործընթացում, ինչպես գիտենք, արևի էներգիան, արևի լույսի տեսքով, ընկնում է տերևների վրա, իսկ տերևները մի շարք ռեակցիաների միջոցով այս արևի էներգիան վերածում են պահեստավորված էներգիայի այլ ձևերի: Բայց, ո՞րն է էներգիայի այս փոխակերպման արդյունավետությունը: Պարզ ասած, էներգիայի վերափոխման արդյունավետությունը էներգիայի փոխակերպող համակարգի ՝ որպես կայանի նման, օգտակար ելքի և ընդհանուր էներգիայի հարաբերակցությունն է: Այս արժեքը կարևոր է հատկապես արևային բջիջների նման էներգաարդյունավետ կառույցների պլանավորման մեջ: Այնուամենայնիվ, չնայած տեսությունը պարզ է, սակայն չկա հաստատված մեթոդ `ճշգրիտ չափելու այն գործոնները, որոնք որոշում են լույսի էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը, ինչպես ընդհանուր էներգիան կամ առաջացած ընդհանուր էլեկտրական էներգիան:
Մեկ այլընտրանքային տեխնիկա, որն ուսումնասիրվել է այս հարցը լուծելու համար, լույսի վրա ջերմության չափումն է: Ամեն ինչ, որը կլանում է էներգիան, հակված է այդ էներգիան տարածել ջերմության տեսքով: Heatերմության այս արտանետումն ավելի մեծ է էներգիայի կլանումից անմիջապես հետո և ժամանակի հետ նվազում է: Դա հակասում է լույսի արտանետմանը «ֆոսֆորեսցենտ» կամ մթության մեջ գտնվող նյութերի նման համակարգերի կողմից, որոնք կլանում են էներգիան և լույս են արձակում միայն շատ ավելի ուշ: Հետևաբար, ջերմության արտանետումը չափելը որպես գրգռման լույսի ալիքի երկարություն կամ տեխնիկական տերմինը ՝ «ֆոտոթերմային գրգռման սպեկտր» կամ PTES– ը օգտագործելը, կարող է լինել էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը չափելու կենսունակ մեթոդ: Ֆոտոթերմային շեղման սպեկտրոսկոպիան PTES- ի ուղղակի կիրառման մեթոդներից մեկն է: Այնուամենայնիվ, շատ քիչ հետազոտություն է ուսումնասիրել PTES– ը ՝ անկախ լույսի արտանետումներից:
Տոկիոյի գիտության համալսարանի գիտնականները, Japanապոնիան որոշեց անդրադառնալ այս գիտելիքներին բացը Պրոֆեսոր Էյջի Տոկունագայի գլխավորած գիտնականների այս թիմը նախկինում ստեղծել էր Sagnac ինտերֆերոմետր ֆոտոթերմային շեղման սպեկտրոսկոպիայի (SIPDS) տեխնիկա, որը բարելավեց առկա տեխնիկայի արդյունավետությունը մեկ մեծությամբ: Ֆոտոթերմային սպեկտրոսկոպիան հայտնաբերում է այն ճառագայթումը, երբ ճառագայթահարված լույսը ներծծվում է նմուշով, և հետևաբար, այն կարող է չափել կլանման սպեկտրը ցանկացած ձևի և ցանկացած հատկության նմուշների համար, ինչպիսիք են «ցրիչները», որոնց փոխանցվող լույսը հնարավոր չէ չափել: Պրոֆեսոր Տոկունագան ասում է.2010 թվականից ի վեր մենք աշխատում ենք ինտերֆերաչափիչի միջոցով ֆոտոթերմային շեղման սպեկտրոսկոպիայի զգայունության բարձրացման վրա, և բոլորի, այդ թվում նաև ուսանողների հավաքական ջանքերով, մենք կարող էինք վերլուծել այն նմուշները օդում, որոնք նախկինում հազվադեպ էին վերլուծվել ՝ մեզ հնարավորություն տալով չափել կլանման սպեկտրը ամբողջ տեսանելի լույսի տիրույթում» Ինչո՞ւ էր սա այդքան կարևոր: «Այս նորացված տեխնոլոգիան- ասում է պրոֆեսոր Տոկունագան, -հնարավորություն տվեց մեզ գնահատել լյումինեսցիայի կամ քիմիական էներգիայի փոխակերպման քվանտային արդյունավետությունը».
Այս տեխնոլոգիան եւս մեկ քայլ առաջ կատարելով ՝ այս գիտնականները, Դոկտոր Կոհսեյ Տակահաշիի և դոկտոր Նաոտո Հիրոսակիի հետ Sialon Group- ից, Նյութերի գիտության ազգային ինստիտուտից (NIMS), այժմ համատեղել են «հավասարակշռված հայտնաբերումը», որը, ըստ էության, փոքր տատանումները չափելու տեխնիկա է: արժեքներով ՝ իրենց SIPDS տեխնոլոգիայի մեջ: Այս նոր նորամուծությունն օգտագործում է սպիտակ լույսի լամպը որպես էներգիայի աղբյուր և կարող է չափել նյութերի ֆոտոթերմային գրգռման սպեկտրը օդում: Գիտնականները նկատել են, որ ջերմություն չի առաջանում, ինչը նշանակում է, որ լույսի էներգիան վերածվում է արդյունավետ էներգիայի, ուստի կլանման սպեկտրից տարբերությունը կարելի է չափել լույսի էներգիայի փոխարկման արդյունավետությունը որոշելու համար:
Նրանք կարողացան օգտագործել այս տեխնոլոգիան `չափելու NIMS- ի կողմից պատրաստված բարձր արդյունավետությամբ լուսարձակող կարմիր լոսյոն կարմիր ֆոսֆորի ջերմային սպեկտրը (PTES) և հաջողությամբ համեմատեցին այն իրենց ֆոտոլյումինեսցենցիայի գրգռման սպեկտրի (PLES) հետ, որը ցույց էր տալիս լույսի քանակը: արտանետվում է ֆոսֆորով ՝ որպես գրգռման լույսի ալիքի երկարություն (Նկար): Այս համեմատության արդյունքում ստացվեցին նաև ֆոսֆորի ֆոտոլյումինեսցենցիայի արդյունավետության ճշգրիտ արժեքներ, ինչը չափում է, թե որքանով է նյութը կարող արտանետել լույս: «Մենք կարող ենք օգտագործել մեր տեխնոլոգիան `50 մվտ / սմ թույլ գրգռման սահմանում նյութերի ջերմային թուլացման սպեկտրները ողջ տեսանելի տիրույթում չափելու համար2, որը երբևէ ձեռք բերված առաջընթաց չէ», - նշում է պրոֆ. Տոկունագան: Այսպիսով, էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության չափումը, որը նախկինում պահանջում էր թանկարժեք և տարբեր սարքեր ՝ ֆոսֆորներ, արևային բջիջներ և ֆոտոսինթեզ (փոխարկված արդյունավետ էներգիան [արտանետման էներգիա, էլեկտրական էներգիա, քիմիական էներգիա] չափելու համար), կարող էր իրականացվել պարզ, միասնական մեթոդ:
Այս տեխնոլոգիայի ապագա հեռանկարները հետաքրքրաշարժ են. Հետագա զարգացումից հետո կարելի է կատարել «կենդանի» տերևներում նույնիսկ ֆոտոսինթեզի էներգիայի փոխարկման արդյունավետությունը: Հուսով եմ, որ այս արդյունքները կարող են խթանել և արագացնել հետազոտությունները, որոնք ուղղված են նյութերի փոխակերպման արդյունավետության բարձրացմանը և իրականացնել էներգիայի վերափոխման բարձր արդյունավետություն ունեցող հասարակություն:
Մեր Մասին Տոկիոյի գիտության համալսարան
Տոկիոյի գիտության համալսարանը (TUS) հայտնի և հարգված համալսարան է, և ամենամեծ գիտական մասնագիտացված մասնավոր հետազոտական համալսարանը inապոնիայում ՝ չորս համալսարաններով Տոկիոյի կենտրոնում և դրա արվարձաններում և Հոկայդոյում: Հիմնադրվելով 1881 թ.-ին ՝ համալսարանը շարունակաբար նպաստել է Japanապոնիայի գիտության զարգացմանը ՝ հետազոտողների, տեխնիկների և մանկավարժների մեջ սերը սերմանելով գիտության հանդեպ:
«Բնության, մարդու և հասարակության ներդաշնակ զարգացման համար գիտություն և տեխնոլոգիա ստեղծելու» առաքելությամբ `TUS- ը նախաձեռնել է հետազոտությունների լայն շրջանակ` հիմնականից մինչև կիրառական գիտություն: TUS- ն ընդունել է հետազոտությունների բազմամասնագիտական մոտեցումը և ինտենսիվ ուսումնասիրություններ է ձեռնարկել այսօրվա որոշ կենսական ոլորտներում: TUS- ը meritocracy է, որտեղ գիտության մեջ ճանաչվում և սնուցվում է լավագույնը: Դա privateապոնիայի միակ մասնավոր համալսարանն է, որը տվել է Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր և Ասիայի միակ մասնավոր համալսարանն է, որ արտադրում է Նոբելյան մրցանակի դափնեկիրներ բնական գիտությունների ոլորտում:
կայք: https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/
Տոկիոյի գիտական համալսարանից պրոֆեսոր Էյջի Տոկունագայի մասին
Դոկտոր Էյջի Տոկունագան Տոկիոյի գիտության համալսարանի ֆիզիկայի ամբիոնի գիտության ֆակուլտետի I բաժնի պրոֆեսոր է: Բակալավրի, հետբուհական և դոկտորական կրթությունն ավարտել է Տոկիոյի համալսարանում: Հարգված և ավագ գիտաշխատող, իր անունով ունի ավելի քան 82 հրատարակություն: Նա իր թիմի հետ համատեղ ուսումնասիրում է օպտիկական սպեկտրոսկոպիան և խտացրած նյութերի ֆիզիկան: Գրեթե երեք տասնամյակ անցկացնելով այդ ոլորտներում ՝ պրոֆեսոր Տոկունագան ներկայացրել է մի քանի նոր հասկացություններ ՝ կապված նյութերի օպտիկական հատկությունների հետ: Նրա հետազոտությունը կարելի է գտնել այստեղ https://www.tus.ac.jp/en/fac/p/index.php?3b4e.
ԻՆՉ Է ՀԱՆԵԼ ԱՅՍ ՀՈԴՎԱԾԻՑ.
- They were able to use this technology to measure the heat spectrum (PTES) of a high-efficiency luminescent red phosphor of white LED, made by NIMS, successfully and compared it with their photoluminescence excitation spectrum (PLES), which showed the amount of light emitted by the phosphor as a function….
- To put in simple terms, energy conversion efficiency is the ratio of useful output of an energy-converting system like a plant and the total energy that it receives in the first place.
- Prof Tokunaga says, “Since about 2010, we have been working on increasing the sensitivity of photothermal deflection spectroscopy using an interferometer, and with the collective efforts of everyone including students, we could analyze samples in air that have seldom been analyzed before, giving us the ability to measure the absorption spectrum over the entire visible light range.
