Vynález laureáta Nobelovy ceny může přinést každému levný zdroj čisté energie

Devadesátišestiletý fyzik Arthur Ashkin je vůbec nejstarším laureátem Nobelovy ceny. Loni ji v oblasti fyziky obdržel spolu s Donnou Stricklandovou a Gérardem Mourou za přínos k rozvoji „světelných nástrojů“ a výzkum laserových paprsků s mnohočetným praktickým uplatněním v medicíně a průmyslové výrobě.

Podstata Ashkinova objevu spočívá v tom, že světlo je z fyzikálního hlediska vlna energie složená z malých částic. A jako takové vyvíjí tlak, byť tak malý, že ho lidské tělo necítí. Ale na atomární úrovni to neplatí. Na samém začátku své vědecké dráhy si Arthur Ashkin uvědomil, že hlavní částice světla fotony vyvíjejí tlak na předměty, na které dopadají, a mohou tak směrovat předměty mikroskopických rozměrů. Právě proto na tuto oblast zaměřil svůj výzkumný zájem.

Podařilo se mu vyvinout optickou pinzetu, která podle Ashkinových slov umožňuje „optickou levitaci“ drobných „předmětů“ pouze pomocí silných laserových paprsků. Díky ní je možné uchopit, zvednout, pohnout či jinak pohybovat s miniaturními objekty, jakými jsou například šroubovice DNA či mikroskopické předměty, dokonce na nano úrovni. Jeho objevy našly praktické uplatnění také jako důležitá součást krevního testu na ověření výskytu malárie. Objev již zachránil tisíce lidských životů. Lze jej také využít k lepšímu pochopení mechanismu, jakým léky na snižování hladiny cholesterolu v krvi ovlivňují červené krevní destičky.

Nekřesťansky levná solární energie na dosah?

Z výsledků jeho předchozích zkoumání může těžit také solární energetika. Optická pinzeta používá světlo k tomu, aby manipulovala s „předměty“ mikroskopických rozměrů. Umožňuje pohybovat atomy, molekulami a nanočásticemi či celými buňkami a jejich organelami. A na úrovni nanostruktur a nanomateriálů, které jsou často využívány ve výrobě solárních článků, umožňuje přesnější design, preciznější materiálové využití a účinnější přeměnu dopadajícího slunečního záření na elektřinu.

Ale to není poslední Ashkinův vynález. Ashkin většinu svého profesního života strávil v laboratořích společnosti Bell. Když šel v roce 1992 do důchodu, firma mu na rozloučenou darovala kompletní zařízení umožňující levitaci předmětů mikroskopických rozměrů, které vyvinul. Darem nepohrdnul, pouze nepřijal vysoce výkonný laser, protože jejich domácnost nedisponuje dostatečným napětím na jeho provoz.

Mimochodem byly to právě Bellovy laboratoře, které v 50. letech minulého století přišly s prvním křemíkovým solárním článkem, který byl de facto otcem dnešních fotovoltaických modulů.

Arthur Ashkin ve svém bádání v oblasti světla stále pokračuje v přízemí svého domu, do nějž umístil darované vybavení a které proměnil na vědeckou laboratoř. Jeho celoživotní zájem i předchozí objevy ho přivedly také k solární energii a k hledání způsobů, jak ze slunce získávat co nejvíce energie.

Jeho dílna je dnes plná kotoučů lepících pásek a stříbrného reflexního papíru. Celé přízemí, včetně garáže, je plné blyštivých, světlo odrazivých nástrojů a prototypů jeho objevného zdroje energie. Jeho objev využívá geometrii k tomu, aby pomocí reflexních koncentračních trubek zesilujících sluneční odrazivost zachytil větší množství světelného záření. Tento přístup by mohl buď zvýšit účinnost současných solárních panelů, nebo je dokonce nahradit jednodušší a levnější variantou.

Podle Ashkina jsou trubky, které tvoří základ jeho objevu, až „nekřesťansky“ levné. Jejich výroba stojí pouze pár desítek haléřů. A právě to je důvod, proč Ashkin přišel s tak smělým prohlášením, že jeho vynález zachrání svět. Je přesvědčen, že jakmile bude hotový návrh designu, nová technologie se rozšíří rychlostí světla. Všem bez rozdílu – od bohatých po chudé, od ekonomicky vyspělých po rozvojové země – poskytne levný zdroj obnovitelné energie a přispěje tak k řešení změny klimatu.

Ashkin si už nechal vynález patentovat, čímž svoji sbírku patentů rozšířil na číslo 48. Fotografie ani bližší informace o svém vynálezu zatím nezveřejnil. Nejprve se totiž chce podělit o výsledky svého bádání s vědeckou obcí a představit je v renomovaném vědeckém časopise Science.

Ashkin je dokonce tak smělý, že si myslí na druhou Nobelovu cenu. „Za tento objev také cenu získám,“ říká. Vyhrát si ale nepřeje kvůli ceně samotné. Zajímá ho mediální pozornost, která je s tím spojená a díky níž tak může laické i odborné veřejnosti blíže představit objevy a výzkum, kterému se po celý život věnuje.

Zdroje: Business Insider, PV Magazine, Nobel Prize, Technology Review