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诺奖得主:光伏、太阳能等能源的行使率晋升有

  原标题:诺奖得主:光伏、太阳能等能源的使用率提升有限,肯定会小于50%,核能潜

  本文讲述了两位美国科学家利用光伏发电材料进行癌症治疗研究的创新想法。或许这只是一个假设,希望读者能将此创意分享给您的朋友,引起他们尤其是医学界研究人员的关注。

  (来源:微信公众号“光伏领跑者创新论坛”ID:PV_top-runner_forum)

  光伏发电和癌症治疗还能跨界融合?听上去确实不可思议,但美国最“数据统计,现在中国平均每人每天消耗能源50千瓦时,而美国则是250千瓦时。但一旦开发利用好核能,即使人口翻十倍达到600亿,每人每天能耗翻倍至3万千瓦时,仍可让人类持续用100万年以上。”方一亮相,诺贝尔物理学奖获得者杰拉德·霍夫特的一番话,就抓住了众人的眼球。

  10月30日,第二届世界顶尖科学家论坛新能源与新材料峰会在上海海洋大学举行,聚焦新材料和新能源领域的前沿技术与重大关键,涵盖海洋、热能、氢能、电力、放射性废物处理等能源可再生技术与应用,新能源汽车、新一代太阳能电池、超级材料等能源应用的产业图景和生态链条。

  在杰拉德·霍夫特看来,化石能源不可再生,大量使用会造成污染,并不是理想中的可再生清洁能源,而核能在这方面的潜力,则非常之大。

  在与台下大学生的互动环节中,杰拉德·霍夫特还表示,光伏、太阳能等可再生清洁能源的使用率未来提升有限,肯定会小于50%。“因为光线分为不同的波长和不同的颜色,很难有一个太阳能电池能涵盖各种各样的光线,只能专攻某一种光线%利用率已经是理论上的上限。”

  杰拉德·霍夫特演讲时的毫无保留,赢得了台下观众们的一片掌声。随后,在他们“不过瘾”的眼神中,古稀之年获得诺贝尔化学奖的丹·谢赫特曼走上台来。

  “为适应和改造自然,早在5000年前,人类便学会了以种植为代表的农业。但哪怕时至今日,全球水资源匮乏的现状还没有改变。我们同农业社会一样,需要‘靠天下雨等饭吃’。”

  丹·谢赫特曼幽默地对着台下的上海海洋大学学子打趣,“你们对鱼肯定比较了解。鱼的生存条件单纯一点,人会复杂很多,但两者都需要珍贵的水资源。所以,我报告的主题就是水资源利用。”

  “世界很多地区都缺乏水资源,中国的西部地区也是其中之一。但我的家乡以色列更加缺水,在中东地区,缺水还会引起诸多社会问题,甚至极端情况下会引起国家之间的战争。”丹·谢赫特曼以自己的祖国以色列为例,又同时类比中国,吸引了全场聚焦。

  作为犹太人,谢赫特曼1941年出生于以色列特拉维夫。在战火纷飞下成长,塑造了他坚韧的性格以及对知识的不懈寻求。2011年,七十高龄的他发现了准晶体。这种介于晶体和非晶体之间的固体,翻开了晶体学新的一页,他因此荣获诺贝尔奖。

  正如丹·谢赫特曼所说的那样,联合国报告称,在全球水资源中,陆地淡水仅占6%,而又仅有0.4 %的淡水可供人类维持生命。到2030年,全球将有14%的国家和地面面临干旱问题,水资源问题已到了非常严峻的程度。

  丹·谢赫特曼认为,这个问题是世界性难题,不少国家为此兴建水坝,但也无济于事。比如土耳其一度建了十多座水坝和发电站,这对本国水资源利用有好处,但对下游的叙利亚和伊拉克等国家而言则是灾难。

  然而,在同样缺水的以色列,通过利用高科技进行水资源开发,已经将解决水资源短缺变成了一个产业。

  “在以色列,通过发明先进的滴灌技术,解决了水资源浪费的问题。”在丹·谢赫特曼看来,漫灌是最浪费的方式,而滴灌则是最高效和最节省水资源的方式,每个植物都能得恰如其分的水,没有一滴被浪费。“滴灌系统是以色列最尖端的技术。它有专门的机制,确保管道内的水流量是独立于压力而存在的。它的管道前后端不是按照水流压力调整的,而拥有独立的压力调整系统。”

  在以色列,每滴水都拥有两次生命:第一次是在家里,作为生活用水;第二次是净化后,作为农业用水。

  “每年以色列有1.3亿立方米的水得到两次使用。为什么我们的水过滤出来质量这么高?主要是我们将水在地下过滤起码五年,让水在经过足够沉淀。”丹·谢赫特曼说。

  在互动环节,丹·谢赫特曼还大胆地提出设想,“我们正在设计海水淡化船项目,但还没能付诸实践。我们设想,将海水淡化厂完全搬到船上,而船直接在海里收集海水,淡化完毕后运往港口。预计每立方米淡化后海水价格低于1美金。”

  丹·谢赫特曼将论坛的气氛带向了高潮,随后两位诺贝尔奖得主以及麦克阿瑟天才奖得主、中国两院院士科学家、青年科学家等上台作报告,让观众们听到了诸多新材料和新能源领域的最前沿技术,大感“解渴”。新一期的《科学报告》介绍了密歇根州立大学研究人员Sophia and Rid Lunt夫妇利用传统的太阳能光伏发电技术检测和攻击癌细胞的新方法。

  根据该报告,研究人员发现一种染敏光伏有机染料可用于疾病诊断、成像引导手术和特定部位肿瘤治疗,并已经在乳腺癌、肺癌、皮肤癌等进行了小白鼠测试。

  密歇根州立大学化学工程和材料科学教授在研究光伏发电材料和太阳能玻璃的过程中发现,一些染敏材料在光照时会产生活性激发而发电。光活性分子的激发可以调节有机盐的形成,通过光电调谐有机盐纳米颗粒,再将有机盐纳米颗粒注入无毒区能导致增强的成像,同时将其推进到光毒性或光激活范围内产生有效的现场肿瘤治疗。

  科学突破并不总是发生在实验室里。此前也有研究用于治疗和诊断的荧光染料,如“热疗”,但那些材料的缺点包括低亮度、对细胞的高毒性、组织渗透性差和不必要的副作用。而Rid Lunt夫妇在散步时讨论太阳能玻璃的过程中产生灵感,太阳能玻璃研究中用的染料材料产生的活性分子也可能被用来更有效地靶向和杀死癌细胞,而能用于太阳能光伏的染料材料会有更高的亮度,更低的毒性,这种有机盐纳米材料他们将太阳能光伏玻璃的研究工作。

  这对夫妇持续的研究揭示了一种利用传统的太阳能技术检测和攻击癌细胞的新方法。研究专家高度评价这一创新,认为他们的发现具有超越肿瘤学领域的潜力,可能通过应用从生物医学到光催化、加速与光的化学反应,转化为广泛的社会影响。

  密歇根州立大学化学工程和材料科学研究所的教授Johansen Crosby Endowed表示,太阳能研究激发了这个癌症项目,反过来,专注于癌细胞也推动了他们的太阳能电池研究,两项研究共同促进,相得益彰。

  据Rid Lunt介绍,他们的第一次实验结果并没有如预期的那样。“我很惊讶我们一开始并没有放弃这个想法,因为这个想法看起来有多疯狂。”

  如今,Rid Lunt设计了这些分子,麻省理工大学的化学家Babak Borhan合成并改进了它们,Sophia在癌细胞和小白鼠模型中测试了他们的光活性发现。

  据《科学报告》介绍,该项成果未来的研究将有助于提高癌症热疗的有效性,减少毒性,减少副作用。Rid Lunt已经为他们的工作申请了专利,目前正期待最终通过临床试验推动他们的光活性分子发现。