Podobe Znanja

Prosojne elektronske naprave, denimo prosojni televizijski zasloni ter pametne steklenice, niso zgolj stvar prihodnosti.Pa vendar je težko doseči, da materiali prevajajo elektriko in hkrati prepuščajo svetlobo. Te omejitve je možno preseči s snovanjem novih materialov. Eden izmed načinov, kako na Institutu Jožef Stefan ustvarjajo materiale z novimi in drugačnimi lastnostmi, je tehnika plastenja. Ta pride prav tudi, ko želimo izdelati senzorje za zaznavanje nepravilnosti v koži ter senzorje, s katerimi je možno hitro in zanesljivo zaznati škodljive snovi v okolju, recimo insekticide.Kaj vse zajema razvoj takšnih materialov in katere nove lastnosti imajo tako imenovane debeloplastne in tankoplastne strukture, so zgolj nekatera od vprašanj, na katera nam je odgovore pomagala iskati tokratna gostja, prof. dr. Danjela Kuščer Hrovatin z Odseka za elektronsko keramiko Instituta Jožef Stefan. Foto: Danjela Kuščer Hrovatin (Klara Jurečič)

V pogovoru z arheologinjo, eno najboljših poznavalk rimske dobe na Slovenskem, smo si skušali oblikovati predstavo, kako so bili videti tukajšnja mesta, ceste in polja v prvih stoletjih našega štetjaPravijo, da je preteklost tuja dežela, v kateri ljudje mislijo in ravnajo drugače od nas. Zato si, globlje ko gremo v zgodovino, težje predstavljamo, kako je tam oziroma takrat pravzaprav potekalo življenje. Vzemimo, na primer, čas, ko so našim krajem vladali rimski cesarji, obdobje nekako od sredine prvega do sredine petega stoletja torej. Ko arheologi odkopljejo kako razbito oljenko, počeno amforo ali ostanke hipokavsta, si najbrž še lahko zamislimo, kako so si Rimljani razsvetljevali temne noči, kako so pili vino ali se ogrevali v dolgih zimskih mesecih, precej težje pa si tedanje življenje predstavljamo s panoramske, ptičje perspektive. Težko je namreč misliti, od česa so prebivalci največjih rimskih mest na naših tleh, torej Emone, Celeje in Petovione, živeli, kako so bila ta mesta poveza

V svetu mikroorganizmov je lahko vsak encim, ki ga zna mikrob izdelati, svojevrstna prednost. Ta prednost je posebej izrazita pri nekaterih bakterijah in kvasovkah, ki zmorejo s svojimi encimi razgraditi celulozo, ki gradi rastline in je celo najpogostejša biološka snov na Zemlji. In če je razgrajevanje celuloze za mikrobe vir hrane ter način preživetja, človek te njihove načine razgradnje posnema v tehnoloških procesih. Odpadni slama in žagovina na eni strani ter les, travna vlakna na drugi so namreč pomembne surovine za izdelavo papirja, oblačil, pa tudi biogoriva. Eden izmed načinov, kako bi lahko rastlinski material predelali ne s kemikalijami, temveč kar mikrobi samimi, so celulosomi - poseben preplet encimov in proteinov na površini teh enoceličnih organizmov. Na Biotehniški fakulteti tako iščejo okolju prijaznejše načine razgradnje celuloze, kar med drugim raziskuje tokratna gostja Podob znanja doc. dr. Maša Vodovnik z Oddelka za mikrobiologijo Biotehniške fakultete.

V ERC projektu Metastabilnost v kvantnih materialih in simulatorjih se dr. Denis Golež loteva vrste zanimivih vprašanj, ki utegnejo odpreti nove možnosti za razvoj kvantnih tehnologij.Danes razvoj kvantnih računalnikov, kvantnih simulatorjev in cele palete kvantnih senzorjev poteka izredno hitro. Nenavadne značilnosti snovi na najmanjšem, kvantnem nivoju je zdaj že mogoče s pridom uporabiti za izdelavo povsem konkretnih naprav in aplikacij, ki so kos nalogam, katerim običajne elektronske naprave niso.A te nove zmogljivosti temeljijo na prav specifičnih značilnostih kvantnih materialov. Kajti kvantne pojave je za praktično uporabo treba nekako ujeti v konkretni snovi. No, in pri vrsti kvantnih materialov pot do zanimivih, običajno skritih lastnosti vodi skozi t. i. metastabilnost. Tako ni presenetljivo, da se z raziskavami metastabilnih stanj v kvantnih materialih danes ukvarja ogromno znanstvenikov po svetu, presenetljivo pa morda je, da številnim eksperimentalnim odkritjem na tem področju teori

Proteini so tiste drobne molekule, brez katerih življenje, kot ga poznamo, sploh ne bi bilo mogoče. Omogočajo gibanje, prenos kisika, delovanje celic in še marsikaj.A danes znanstveniki ne raziskujejo več le proteinov, ki jih je ustvarila narava, temveč vse pogosteje tudi takšne, ki jih načrtujejo povsem na novo. Med njimi je tudi dr. Ajasja Ljubetič s Kemijskega inštituta v Ljubljani, ki raziskuje umetne proteinske strukture in razvija prve popolnoma načrtovane proteinske motorje, nekakšne nanorobotke, zgrajene iz proteinov. Decembra je za svoje delo prejel prestižna sredstva Evropskega raziskovalnega sveta za utrditev raziskovalne poti, ki mu bodo v naslednjih letih omogočila, da to drzno idejo razvije še korak dlje. Kako sploh načrtujejo proteine, zakaj so proteinski motorji tako velik izziv in kam vse lahko to področje vodi v prihodnosti, je pojasnil v tokratnih Podobah znanja. Ajasja Ljubetič je kot strokovni sodelavec pripomogel tudi k nastanku serije o proteinih v okviru pol

Slovenski raziskovalci z Inštituta "Jožef Stefan" so nedavno podrli povsem nov mejnik. Razvili so način, kako lahko neposredno v živih celicah ustvarijo tridimenzionalne mikroskopske strukture, ki odpirajo povsem nove možnosti za raziskave znotrajceličnih procesov. Te strukture so namreč uporabne za sledenje celicam pa kot senzorji ali kot mikrolaserji. Kot demonstracijo te nove, osupljive zmožnosti pa so - v velikosti 10 mikrometrov - natisnili tudi podobo slončka in logotip inštituta.Novost pristopa je seveda uporaba 3D tiskanja neposredno v celice. 3D tiskanje je v zadnjih letih povsem revolucionirano proizvodnjo in odprlo nove možnosti, kaj in kako lahko nekaj izdelamo, pa naj gre za tako različne izdelke, kot so rakete ali pa, denimo, medicinski vsadki. A očitno tudi je postopek mogoč tudi znotraj nečesa tako majhnega in zapletenega, kot je celica, so zdaj dokazali v Laboratoriju za biofotoniko, mehko fotoniko in kvantno optiko, ki ga vodi dr. Matjaž Humar.Na kakšen način ta raziskava, ki je bila

Zelene tehnologije, kljub temu da so paradni konj energetskega prehoda, niso brez pomanjkljivosti. Temeljijo namreč na surovinah, ki so v naravi redke, uporabljajo pa se za mnoge tehnološke rešitve: od vetrnic, sončnih celic, litij-ionskih baterij do vodikovih gorivnih celic. Ni torej presenetljivo, da se na tem področju razvijajo novi materiali, s katerimi bi po eni strani zmanjšali porabo redkih zemelj in plemenitih kovin, po drugi pa sam proces pridobivanja, shranjevanja in pretvarjanja energije celo izboljšali. Tudi pri vodikovih tehnologijah, zlasti tistih ki temeljijo na zelenem vodiku, se soočamo s podobno zagato. Vodik je reseda pogost element, a za njegovo pridobivanje iz vode in uporabo v gorivnih celicah potrebujemo katalizatorje, ti pa temeljijo na redkih plemenitih kovinah - denimo platini in iridiju. Kako torej razviti katalizator z manj plemenitimi kovinami? Kako vemo, da tak katalizator deluje učinkovito? Odgovore na vprašanja, ki se porajajo pri razvoju novi

Z genskimi terapijami so se v zadnjem desetletju odprle možnosti za zdravljenje bolezni, ki so bile nekdaj tako rekoč stvar usode. Danes je tako marsikatero gensko bolezen že mogoče zdraviti, predvsem po zaslugi tako imenovanih genskih škarij, metode crisper-cas, ki je povsem spremenila delo na vseh področjih ved o življenju, tudi v medicini. Toda obenem ima ta, z Nobelovo nagrado ovenčana metoda vendarle svoje omejitve, zaradi katerih pri celi vrsti genskih bolezni ne pride v poštev. Razvoju alternativnih metod spreminjanja genskega zapis s pomočjo posebnih encimov, imenovanih rekombinaze, se posveča dr. Tina Lebar s Kemijskega inštituta, ki je za svoj projekt EditYR prejela sredstva Evropskega raziskovalnega sveta za raziskovalce in raziskovalke na začetku raziskovalne kariere.

Dr. Luka Vidmar z Inštituta za slovensko literaturo in literarne vede ZRC SAZU se kot raziskovalec dejavno posveča slovenski literaturi in kulturi med 16. in 19. stoletjem. Ob delu z dragocenimi rokopisi in ostalinami tistega obdobja pravi, da ga materialne priče preteklosti vsakič znova vznemirijo in odnesejo v drug čas, ob čemer viri niso le nosilci podatkov, temveč zgodbe, ki jih je treba znati povedati. Foto: Matjaž Tavčar

Virusne bolezni kot sta covid-19 in gripa pa tudi razna rakava obolenja kljub stalnemu raziskovanju še vedno porajajo številna vprašanja. Po eni strani želimo do potankosti razumeti njihov nastanek, po drugi hočemo zanje razviti zdravila ali že obstoječa zdravila izboljšati. Mnogo raziskav je zato usmerjenih v razvozlavanje zapletenih interakcij, ki se med proteini in drugimi molekulami odvijajo v celicah in ponujajo vpogled tako v bolezenske procese kot tudi to, kako zdravila pravzaprav učinkujejo. Raziskovanje tovrstnih povezav je bilo nekdaj dolgotrajno, orodja umetne inteligence, s katerimi je možno izvesti obsežne simulacije, pa danes omogočajo, da izboljšamo cepivo za covid-19, zdravilo za gripo ali ustvarimo spojine, ki bi upočasnile pojav raka, ne da bi bili za to potrebni laboratorijski poskusi. Svoja dognanja s tega področja bo z nami delil tokratni gost Podob znanja, prof. dr. Urban Bren,vodja Laboratorija za fizikalno kemijo in kemijsko termodinamiko na mariborski Fakulteti za kemijo

Danes se nove kvantne naprave, od kvantnih računalnikov do kvantnih senzorjev in kvantne komunikacije, razvijajo z izredno naglico in odpirajo številne nove možnosti uporabe. Tako imenovana druga kvantna revolucija je v polnem zagonu. Pristopi, s katerimi si skušajo ZDA, Kitajska in Evropska unija zagotoviti vodilno mesto na tem pomembnem področju, pa se med seboj precej razlikujejo. Velike ambicije ima tudi Slovenija, ki je že pripravila strategijo razvoja kvantnih tehnologij do leta 2035. Kaj pravzaprav prinaša kvantna tehnologija druge generacije in na kakšnih principih temelji? To je v Podobah znanja pojasnil vodja slovenskega središča za kvantno znanost Squash prof. dr. Andrej Zorko z Instituta "Jožef Stefan" in s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, ki je letos za svoje raziskave posebnih kvantnih stanj in pojavov v kvantnih materialih prejel Zoisovo priznanje. Foto: Matjaž Tavčar

Predstavljajmo si milni mehurček. Uporabimo ga za izžarevanje laserske svetlobe, - hkrati deluje tudi ta kot mikrofon. Nadalje lahko z laserji vgrajenimi v celico diagnosticiramo razne bolezni. Če pa užitni laser vgradimo v med ali pa denimo olje, tako preverimo njuno kakovost. To so zgolj nekateri izmed poskusov, ki premikajo meje možnega na področju biofotonike in kvantnih tehnologij. In če se nam zdi svet fotonov in drugih osnovnih delcev pogosto abstrakten in zapleten, nam ravno poskusi tokratnega gosta Podob znanja - dr. Matjaža Humarja - ta svet, ki deluje po povsem drugačnih pravilih, približajo na nekaj oprijemljivega in nadvse vznemirljivega. Za dosežke na področju mikroskopskih izvorov laserske in kvantne svetlobe je izr. prof. Matjaž Humar prejel Zoisovo nagrado. Poleg tega je tudi vodja Laboratorija za biološko in mehko fotoniko ter kvantno optiko na odseku za fiziko trdne snovi Instituta Jožef Stefan ter izredni profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko.

V veselje mi je bilo priti v službo in se vprašati, kakšen izziv pri razvoju zdravil nas čaka danes. Od tablet, praškov, sirupov, kapsul, kapljic, pelet in še česa - oblik v katerih so nam danes na voljo raznovrstna zdravila je mnogo. Pri razvoju in izdelavi sodobnih zdravil je torej razvoj in izbira oblike v katero bomo spravili zdravilno učinkovino ključen korak. Oblika namreč pogojuje varno in zanesljivo delovanje zdravila ter vpliva na to, kje, kdaj in kako se bo učinkovina v telesu sprostila. Veliko uspehov na področju razvoja trdnih farmacevtskih oblik, natančneje tablet in peletov s katerimi polnimo kapsule, ima zagotovo prof. dr. Franc Vrečer. Prof. dr. Franc Vrečer je več kot tri desetletja deloval v podjetju Krka na področju razvoja farmacevtskih oblik ter je redni profesor na Fakulteti za farmacijo Univerze v Ljubljani. Novembra je prejel Puhovo nagrado za življenjsko delo, znaten pa je tudi njegov prispevek k domačemu strokovnemu izrazoslovju ter študijskim programom na Fakult

Vse pogostejši in intenzivnejši ekstremni vremenski pojavi, ki so posledica podnebne krize, ogrožajo pridelavo hrane. Rastline so podvržene različnim dejavnikom stresa, ki imajo še večje posledice takrat, ko si sledijo drug za drugim. Med ukrepi prilagajanja na podnebne spremembe v kmetijstvu so tudi izboljšave sort, da bi poljščine postale odpornejše na vročino, sušo, poplave ter tudi na škodljivce in bolezni. Tu imajo znanstveniki zelo pomembno vlogo. Prejemnica letošnje Zoisove nagrade za vrhunske dosežke na področju sistemske in molekularne biologije prof. dr. Kristina Gruden z Nacionalnega inštituta za biologijo se ukvarja prav s preučevanjem tega, kako rastline lažje preživijo v boju proti boleznim, škodljivcem in vremenskim ujmam. Še posebej se posveča krompirju; in na inštitutu jim je med drugim uspelo razviti krompir, odporen na koloradskega hrošča.

Vse več je sončnih elektrarn po strehah tudi pri nas in obeti, da utegnemo do sredine stoletja večji del potrebne energije pridobivati iz sonca, dobivajo vse resnejše temelje. Danes je večina sončnih celic na trgu narejena iz silicija, prihajajo pa večinoma s Kitajske. A enoslojne silicijeve sončne celice iz marsikaterega razloga niso optimalna tehnologija in raziskave se vse bolj usmerjajo v dvoslojne, t. i. tandemske sončne celice. Za razvoj inovativne tandemske sončne celice je izr. prof. dr. Marko Jošt iz Laboratorija za fotovoltaiko in optoelektroniko na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani letos prejel Zoisovo nagrado. Ob tej priložnosti ponavljamo pogovor, ki je nastal pred dvema letoma.

Cepiva poznamo predvsem kot terapijo, ki prepreči, da zbolimo. A novi imunoterapevtski pristopi cepiva danes uporabljajo tudi kot čisto prava zdravila. Eden najnaprednejših dosežkov tega področja so tako cepiva za zdravljenje najtežjih oblik raka, ko pri spopadanju s tumorji druge terapije niso uspešne. S pristopi tako imunoterapije kot personalizirane medicine je domačim znanstvenikom uspelo razviti zdravilo za na kastracijo odpornega raka prostate, ene najagresivnejših oblik tega tipa raka. Dosedanji rezultati tudi veliko obetajo - cepivo prepreči razraščanje rakavih celic in podaljša preživetje bolnikov. Za te uspehe je šestčlanska skupina 9. novembra prejela Puhovo nagrado za vrhunske dosežke. Med prejemniki za vrhunske dosežke za razvoj in uporabo napredne oblike celične imunoterapije za zdravljenje raka prostate so dr. Mateja Gabrijel Blatnik, prof. dr. Helena H. Chowdhury, prof. dr. Marko Kreft, doc. dr. Simon Hawlina, prof. dr. Matjaž Jeras in akad. prof. dr. Robert Zorec.V

Zadnje obdobje habsburške monarhije je bil čas političnega, kulturnega in gospodarskega oblikovanja slovenskega naroda. Ta prelomni čas Avstro-ogrske se je končal z 1. svetovno vojno. K boljšemu poznavanju slovenske politične zgodovine tega obdobja je s svojim delom pomembno prispeval zgodovinar prof. dr. Andrej Rahten, s Filozofske fakultete Univerze v Mariboru ter Zgodovinskega inštituta Milka Kosa ZRC SAZU. Za svoje delo je letos prejel Zoisovo nagrado za vrhunske dosežke. Med njegovimi najpomembnejšimi deli so študije o slovensko-hrvaških odnosih v habsburški monarhiji in sarajevskem atentatu, biografije Izidorja Cankarja, Ivana Šusteršiča in Antona Korošca, trilogija o slovenskem dojemanju habsburške dinastije ter več monografij s področja diplomatske zgodovine.

Eno ključnih prizadevanj sodobne znanosti in industrije je, kako raznovrstne procese s katerimi pridobivamo zdravila, razne materiale in spojine potrebne v mnogih panogah, pohitriti, pri tem porabiti čim manj energije, ustvariti čim manj odpadkov in navsezadnje te procese tudi poceniti.Ideja, da manjše pomeni učinkovitejše, je v računalniški tehnologiji povzročila pravo revolucijo. In tudi na področju kemijske sinteze se v zadnjih desetletjih oziramo k sintezi spojin na mikro ravni, kjer procesi potekajo v tako imenovanih mikroreaktorjih. A kaj se pravzaprav dogaja v svetu kemijskih reakcij, ko te namesto v velikih reaktorjih, izvajamo v mikroreaktorjih? Zakaj so reakcije hitrejše in porabijo manj energije? In kako lahko to izrabimo za nova znanstvena spoznanja?Tem vprašanjem se med drugim posvečata prof. dr. Polona Žnidaršič Plazl, in prof. dr. Igor Plazl, ki delujeta na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani. Poleg zanimanja za katalizatorj

Dr. Uroš Seljak je eden od najbolj znanih slovenskih znanstvenikov. Deluje kot profesor na prestižni Kalifornijski univerzi v Berkeleyju, kjer kot kozmolog preučuje izvor in strukturo vesolja, še zlasti na podlagi preučevanja kozmičnega prasevanja, ki predstavlja najzgodnejšo sliko vesolja. Ukvarja se tudi z načini selekcije številnih podatkov o vesolju, ki jih pošiljajo teleskopi in vesoljske sonde. S svojim delom tudi pomembno krepi slovensko prepoznavnost in ugled slovenske znanosti v mednarodnem prostoru. Letos je za svoje delo prejel priznanje ambasador znanosti. Foto: Matjaž Tavčar

V svetu nevidnega, kjer lahko organizmi na mikrometrskih skalah krojijo tok človeške zgodovine, že desetletja raziskuje ena od naših najvidnejših znanstvenic – virologinja, akademikinja, profesorica, mentorica in raziskovalka dr. Tatjana Avšič-Županc. Decembra bo minilo 45 let, odkar je vstopila v laboratorij, kjer virusi niso samo predmet raziskovanja, ampak izziv, strast in – kot sama pravi – skoraj kronična okužba z radovednostjo. Novembra bo prejela Zoisovo nagrado za življenjsko delo, med drugim je v svoji karieri opisala virus dobrava, edini v Sloveniji doslej odkriti virus, in skupaj s svojo ekipo odkrila povezavo med okužbo z virusom zika in mikrocefalijo. V pogovoru, v katerem je med drugim povedala, da je imela zaradi svojega dela tudi sama izkušnjo z okužbo s hudim patogenom, več tudi o tem, zakaj je znanost morda tisti zadnji most razumevanja v času, ko se svet spet lomi na robovih negotovosti. Foto: Matjaž Tavčar