Välismaal tegutsevad Eesti noored teadlased esitlevad oma uuringuid ({{commentsTotal}})

Täna kohtuvad Eesti Teaduste Akadeemias noorteadlased, kes peamiselt teevad oma uuringuid välismaal.
Täna kohtuvad Eesti Teaduste Akadeemias noorteadlased, kes peamiselt teevad oma uuringuid välismaal. Autor/allikas: Science Photo Library

Putukamürkide resistentsus kui üleilmne toidujulgeolekuprobleem, geneetilise info tõlgendamine kui 21. sajandi suurim väljakutse meditsiinis, energiasalvestamise probleemid energianäljas maailmas - need on vaid mõned teemad, millele lahenduste otsimisest räägivad täna Tallinnas kohtuvad Eesti noored välisteadlased.

Täna kohtuvad Eesti Teaduste Akadeemias noorteadlased, kes peamiselt teevad oma uuringuid välismaal, kuid kelle teadustöö tulemusena otsitakse lahendusi 21. sajandi väljakutsetele.

Konverentsist tehti ka videosalvestus, mille videosid saab järelvaadata. Põgusa ülevaate konverentsi käsitletavatest teemadest annavad aga järgmised ettekannete lühikokkuvõtted.

„Elu uurimine ühe raku kaupa: üksikraku RNA-sekveneerimise levimine ja kasutus”

Dr Elo Madissoon, EMBL-EBI, Sangeri Instituut, Ühendkuningriik

DNA on kõikides keha rakkudes sama, aga ometi on organismid üles ehitatud väga erinevatest rakutüüpidest. Seda kontrollib geenide avaldumine, ehk RNA kogus, mis võib eri geenide ja rakkude vahel väga suurel määral varieeruda. Tänapäeval on võimalik mõõta kõikide geenide RNA kogust ühe raku kaupa. Sel moel on Elo Madissoon koos oma kolleegidega muuhulgas uurinud embrüo arenemist ja erinevaid rakutüüpe veres. Järjest enam suureneb analüüsitavate rakkude kogus, jõudes välja kõikide kudede kaardistamiseni ühe raku kaupa.

Knock-up meetod: kuidas ja miks tõsta endogeensete geenide taset”

Kärt Mätlik, Helsingi ülikool, Soome

Biomeditsiini üks suurem väljakutse on mõista geenide regulatsiooni ja funktsioone, et oskaksime haigusi paremini ennetada, diagnoosida ja ravida. Tänapäeval uuritakse geenifunktsiooni elavas organismis peamiselt kahel viisil: geeni kustutamisel (knock-out) ja transgeensel üleekspressioonil.

Ent mõlemal lähenemisel on olulised piirangud geeni regulatsiooni uurimisel. Geeni täielikul puudumisel on keeruline uurida mehhanisme, mille kaudu reguleeritakse selle ekspressioonitaset või -kohta. Samuti võivad kaasneda süsteemsed või kompenseerivad muutused, mille mõju fenotüübile on raske hinnata. Transgeenne üleekspressioon on sageli kümneid või sadu kordi kõrgem kui geeni normaalne tase ja lisaks avaldub transgeen enamasti ka muudes kudedes, rakutüüpides ja arengufaasides kui endogeenne geen.

„Mida ütleb mulle minu DNA täna, mida kümne aasta pärast?”

Kristjan Eerik Kaseniit, Counsyl, USA

Kristjan Eerik Kaseniit öötab uurijana geeniteste tegevas firmas Counsyl, kus iga kuu uuritakse tuhandete inimeste DNA-d. Tuvastatakse haruldaste retsessiivsete haiguste mutatsioonide kandjaid (176 geeni), vähiriski suurendavate mutatsioonide kandjaid (36 geeni) ning kromosoomhälvetega looteid. Selleks kasutatakse rakuvaba DNA-d raseda naise vereproovist.

Kristjan Eerik Kaseniit pakub välja hüpoteesi, et XXI sajandi üks suurim väljakutse meditsiinis on geneetilise informatsiooni tõlgendamine. Oma ettekandes annab ta põgusa ülevaate inimeste geneetilisest mitmekesisusest, selle tõlgendamise hetkeseisust ja kolmest tema uurimisprojektist, mis seda küsimust laiemalt käsitlevad.

Esimene analüüsib faktoreid mis mõjutavad nn teadmata mõjuga variatsiooni tüüpi (VUS-variant of uncertain significance) tulemuste saamist päriliku vähiriski testimisel.

Teine uurib rasedatel naistel tuvastatud koopiaarvu variatsioone.
Kolmas vaatleb inimeste geneetilise päritolu mitmekesisust USA-s ja selle seoseid haruldaste retsessiivsete haiguste mutatsioonide kandmise riskiga.

C. elegans pestitsiidiresistentsuse uurimises“

Liisa Parts, Oxfordi ülikool, Ühendkuningriik

Pestitsiidiresistentsus on kasvav ülemaailmne toidujulgeolekuprobleem. Kahjurite tõttu kaotame igal aastal ligikaudu 15 protsenti maailma põllusaagist. Kuigi põllumajanduses on saadaval mitmesugused agrokemikaalid, toodi enamik neist turule aastakümneid tagasi ning nüüdseks on iga pestitsiidiklassi kohta teateid resistentsuse eksisteerimisest.

Esitletava töö eesmärk oli kindlaks teha, kas kindlate ühendiklasside puhul on tõenäolisem, et arenevad resistentsed kahjurtüved ning mil määral saab fenomeni seletada looduslikult esineva pestitsiidiresistentsusega.

Kasutades 21 pestitsiidi uuris Liisa Parts koos oma kolleegidega 25 erinevat looduslikult esinevat Caenorhabditis elegansi tüve, et teha kindlaks kemikaali mõju usside arengule. See mudel oli tõhus insektitsiidide, nematotsiidide ja fungitsiidide toksilisuse analüüsimiseks ja võttis arvesse erinevusi arengus, liikumises ja sigivuses. Tulemused näitavad, et looduslikult esinevad erinevused pestitsiidiresistentsuses on laialt levinud metsikutes C. elegansi populatsioonides.

„Karbiididest valmistatud süsinikkandjate kasutamine madaltemperatuurses kütuseelemendis“

Silver Sepp, Tartu ülikool, Eesti

Polümeerelektrolüütmembraan (PEM) kütuseelement on seade, mis toodab elektrit kütuse ja oksüdeerija vahelise reaktsiooni käigus vabaneva energia arvelt. Kuna PEM kütuseelemendid töötavad võrdlemisi madalal temperatuuril (u 80 °C), on seda võimalik kiiresti käivitada ning kasutada nii kohapealsetes kui ka liikuvates rakendustes nagu näiteks vesinikuauto.

Enimkasutatud PEM kütuseelemendi elektroodimaterjal on plaatina nanoosakestega aktiveeritud suure eripinnaga süsinik. Antud töös uuriti erinevatest karbiididest sünteesitud süsinikmaterjalide sobivust PEM kütuseelemendi rakenduses ning võrreldi tulemusi kommertsiaalse süsinikmaterjaliga. Erinevate omadustega süsinikmaterjale sünteesiti karbiidi Mo2C kloreerimise käigus kindlatel tingimustel. Seda süsinikmaterjali kasutati kütuseelemendi elektroodide valmistamiseks. Leiti, et sünteesitud süsinikmaterjalid on sobivad katalüsaatori kandjad nii anoodi kui ka katoodi jaoks, kuna just nendel materjalidel on lisaks kõrgele eripinnale ka sobilik poorijaotus ning grafitiseerituse aste.

Võrreldes laialdaselt kasutatud kommertsiaalse süsinikmaterjaliga on karbiidsete süsinike baasil võimalik valmistada suurema efektiivsusega ning ajalise stabiilsusega PEM kütuseelemente, kuna nende materjalide füüsikalised ning elektrokeemilised omadused on antud rakenduses sobilikumad.

„Mitteväärismetall katalüsaatorid, kui üks vesinikuenergeetika suurimaid väljakutseid“

Ivar Kruusenberg, California ülikool Berkeleys, USA

Aina suurenev nõudlus taastuvenergia järele ja fossiilsete kütuste ebastabiilne hind maailmaturul on põhiline ajend kütuseelementide kui alternatiivsete energiaallikate arendamiseks ja turule toomiseks.

Kütuseelement on seade, mis muudab kütuse keemilise energia elektrienergiaks. Ühed sobivamad kütuseelemendi tüübid selleks on madalatemperatuursed prooton- ja anioonvahetusmembraaniga kütuseelemendid, mille eelised on madal töötemperatuur ja kõrge efektiivsus.

Kütuseelementide kommertsialiseerimist takistab peamiselt kütuseelemendi katalüsaatormaterjalide kõrge hind, kuna nii anoodi kui ka katoodimaterjalina kasutatakse enamjaolt plaatina või plaatina sulameid, mis on kantud suure eripinnaga süsinikmaterjalidele. Lisaks plaatina kallile maailmaturuhinnale, kaasneb sellega ka teisi probleeme, milleks on tundlikkus süsinikmonooksiidi ja metanooli suhtes ning ebastabiilsus, mis on põhjustatud plaatina lahustumisest ning suuremate osakeste moodustumisest.

Need on ühed põhilised murekohad, mis takistavad kütuseelementide tehnoloogia laiatarbelist levikut. Just seetõttu on juba aastakümneid olnud väga suur huvi alternatiivsete ning plaatinavabade katalüsaatormaterjalide uurimise vastu ja võime julgelt öelda, et uute ning alternatiivseid katalüsaatormaterjalide leidmine on üks vesinikenergeetika praegusaja suurimaid väljakutseid.

„Akusalvestuse võtmeprobleemid“

Ronald Väli, Tartu ülikool, Eesti

Akudele on seatud mitu ootust. Esiteks ei ole elektrisõidukite sõiduulatus jõudnud sisepõlemismootoritele järele. Teiseks on vaja märkimisväärselt suurendada energiasalvestuse mahtu, et suurendada taastuvenergiaallikate osakaalu energia tootmises.

Praegu moodustavad energiasalvestid ligi kolm protsenti maailma energia tootmisvõimsusest. Üheks kandidaadiks võiksid olla odavad ja hooldusvabad akud, mida aga ei ole lihtne saavutada. Oma ettekandes selgitab Ronald Väli, miks ei ole olemasolevad akud piisavalt head. Milliste probleemidega akusid arendavad teadlased praegu maadlevad? Millised võiksid olla tuleviku suunad?
Väli soovib näidata, et aku on üks kompleksne süsteem, mille arendamiseks läheb vaja peale elektrokeemikute ja materjaliteadlaste ka paljude muude erialade teadlaste panust.

„IV põlvkonna tuumareaktorite ohutusanalüüs“

Marti Jeltsov, Kuninglik tehnoloogiainstituut (KTH), Rootsi

Ohutus on tsiviilotstarbelise tuumaenergia kasutamise prioriteet. Tuumaenergia pikaajalise jätkusuutlikkuse tagamiseks arendatakse välja IV põlvkonna reaktoreid vastavalt kõrgeimatele standarditele.

Ettekandes tutvustab Marti Jeltsov IV põlvkonna reaktorite eesmärke, tehnoloogiaid ning suurimaid väljakutseid pliijahutusega kiirete neutronitega reaktori (LFR) disaini näitel. Samuti toob välja peamised erinevused konventsionaalsete vesijahutusega reaktoritega.

Keerukad termomehaanilised vastasmõjud reaktoris kasutatava vedelmetall-jahutusvedeliku ja mehaaniliste konstruktsioonide vahel nn bassein-tüüpi reaktoris vajavad uusi ja täpseid analüüsimeetodeid. Jeltsov kirjeldab uute simulatsioonitööriistade väljatöötamist ning katseandmetel põhinevat valideerimist ja näitab mitmedimensionaalse arvutusliku vooludünaamika rakendusi kolmel praktilisel näitel:
1) aurugeneraatori leke ja auru transport vedelmetallis,
2) maavärina põhjustatud raske vedeliku „loksumise“ mõju reaktorile ning
3) soovimatu jahutusvedeliku tahenemine.

„Viimased arengud päikesepatarei materjalide uuringutes ning tehnoloogia arenduses Eestis“

Maarja Grossberg, Tallinna tehnikaülikool, Eesti

Päikeseenergia kasutamine elektritootmiseks on juba mitmes riigis üle maailma odavaim alternatiivne energiatootmise viis. Ühesiirdeliste päikesepatareide maksimaalne efektiivsus on aga teoreetiliselt kuni 34 protsenti, mida ei ole just palju, ja mis rakenduse mõttes tähendab suuremate pindalade katmist päikesepaneelidega, et piisavat elektrienergiat toota.

Üleliigset vaba maad ei ole eriti tiheasustusega piirkondades aga kuskilt võtta. Seega otsib Maarja Grossberg koos kolleegidega võimalusi päikesepatareide efektiivsuse tõstmiseks, pöörates samal ajal tähelepanu ka kasutatavate materjalide keskkonnasõbralikkusele ning kättesaadavusele. Eesti materjaliteadlased on maailmas uudsete päikesepatarei materjalide uuringute esirinnas ning töötanud välja ka ainulaadse päikesepatarei kontseptsiooni, mille jaoks on töötatud välja ka tööstuslik tootmine.

„Füüsikaline arusaam inimtekkelisest kliimamuutusest“

Velle Toll, Readingi ülikool, Ühendkuningriik

Füüsikaline arusaam inimtekkelisest kliimamuutusest võimaldab kujundada poliitikat jätkusuutlikuks arenguks planeedil Maa. Kliimamuutus on tihedalt seotud energia tootmises, toidu kasvatamises, loodusliku mitmekesisuse säilitamises, joogivee kättesaadavuses jm esinevate globaalsete väljakutsetega.

Kui kasvuhoonegaaside soojendav kiirguslik mõju Maa kliimale on üsna täpselt teada, siis antropogeensete aerosoolide  ehk õhku pihustunud tahkete ja vedelate osakeste jahutav mõju on endiselt seotud suure määramatusega. Eriti suur määramatus on seotud aerosoolide mõjuga pilvedele, mis põhjustab ka suure määramatuse antropogeensete kliimamõjude hinnangutes tervikuna.

Oma ettekandes tutvustatab Velle Toll eksperimente Maa atmosfääris, kus laevad ja vulkaanid mõjutavad pilvi. Siiani valitsev paradigma füüsikalises kliimateaduses eeldab, et aerosoolide kontsentratsiooni kasv põhjustab pilvisuse kasvu. Antud eksperimendid näitavad, et aerosoolid võivad sõltuvana meteoroloogilistest tingimustest pilvisust kahandada või suurendada, kusjuures keskmine muutus pilvisuses on väike. See viitab, et antropogeensete aerosoolide väga tugev jahutav kliimamõju on ebatõenäoline ja summaarses inimmõjus domineerib kasvuhoonegaaside soojendav mõju.

„Nanomaterjalide võimalused ja ohud“

Angela Ivask, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut, Eesti

Sünteetilised nanoosakese, mis jäävad vähemalt ühe mõõtme poolest alla 100 nm, ja neid sisaldavad nanomaterjalid on teadlaste huviorbiidis juba kümneid aastaid ning nanotehnoloogiad prioriteetsed kogu maailmas. Nanotehnoloogia saavutusi kasutame teadmatult juba ammu, määrides nahale päikesekaitsekreeme või kasutades näiteks antimikroobseid tekstiile või vetthülgavaid ning isepuhastuvaid pindu.

Vaatamata suurele hulgale võimalustele, mida nanotehnoloogia rakendamine pakub, on teadlased olnud mures selliste osakeste ohutuse pärast. Nimelt võivad mõõtmetelt mikromeetrist tugevalt allapoole jäävad osakesed hõlpsasti elusorganismidesse siseneda ja seal levida. Oma ettekandes keskendubki Angela Ivaski ühelt poolt nanosuuruses osakeste ohutuse uuringutele ning teisest küljest sellele, kuidas selliste väikeste osakeste omadust kehas laiaulatuslikult levida on võimalik kasutada näiteks meditsiinilistes rakendustes.

„Suurema kvantarvuti ehitamisest“

Johannes Heinsoo, ETH Zürich, Šveits

Arvutusvõimsuse eksponentsiaalne kasv on üks elatustaseme ja teaduse arengu vedaja. Klassikaline füüsika seab arvutusvõimsusele fundamentaalse piiri, mis ei kehti kvantarvutile. Üks perspektiivikamaid kvantarvutust võimaldavaid füüsikalisi süsteeme on ülijuhtidest elektriahelad. Tüüpiliselt realiseeritakse need isolaatorile kirjutatud tasapinnalistest mikrolainevõnkeringidest, mis jahutatakse energiakadude ning müra vähendamiseks temperatuurile 20 mK.

Kvantsüsteemi olekute manipuleerimiseks ja mõõtmiseks kasutatakse mikrolainepulsse, mis jõuavad katseobjektini mööda koaksiaalkaableid. Lisaks kontrollsignaalidele juhivad need ka soojust. Liigse soojenemise vältimiseks on vaja lahendusi, mis ei kasuta kvantseadmete juhtimiseks suurt hulka ühendusi. Ühelt poolt on võetud kasutusele jõumeetod ja hoolikalt seadistatud ainulaadne krüostaat, mis suudab jahutada rohkem kui 120 kaabliga ühendatud kiipe.

Teisalt on ETH Zürichis välja töötatud kvantbittide seisundi mitmesagedusliku mõõtmise meetodi, kus ühe ainsa signaaliga saab välja lugeda kuni kaheksa kvantbiti seisundi, vältides selliste meetoditega tavaliselt kaasnevaid soovimatuid korrelatsioone. Ettekandes räägib Johannes Heinsoo, kuidas nad üha suuremate kvantarvutite ehitamiseks ületavad insenertehnilisi väljakutseid tehes seejuures kvantseadme füüsikat vaid mõõdukalt keerukamaks.

Toimetaja: Marju Himma



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: