به گزارش خبرگزاری اقتصاد ایران ،  در راستای تجلیل از دانشمندان برجسته و زمینه‌سازی همکاری و توسعه علمی در جهان، جایزه مصطفی(ص) به عنوان یکی از نمادهای شایستگی و برتری علمی در سطح جهان شکل گرفت. این جایزه به اثری نوآورانه در مرزهای دانش تعلق می‌گیرد که توسط افرادی شاخص در حوزه‌های علم و فناوری ارائه شده و زمینه‌ساز بهبود زندگی بشریت باشد.

در سال ۲۰۲۵، سه پژوهشگر برجسته از سه کشور مختلف در ششمین دوره جایزه مصطفی معرفی شدند که یکی از آن مهمت تونر، متولد ۱۹۵۸ در استانبول ترکیه است و توانست با توسعه فناوری میکروفیلویدیک در جداسازی سلول‌های تومور برای تشخیص سریع بیماری‌ها در لیست برگزیدگان قرار بگیرد. نفر دوم وهاب میررکنی پژوهشگر ایرانی است. میررکنی متولد ۱۹۷۹ بوده و با فعالیت‌های برجسته در زمینه الگوریتم‌های هوش مصنوعی برگزیده ششمین دوره جایزه مصطفی شده است. سومین نفر نیز محمد خواجه نذیرالدین، متولد ۱۹۵۷ در هند است که با فناوری سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ و پروسکایت که نقشی مهم در توسعه انرژی پاک دارد، در لیست برگزیدگان این دوره قرار گرفته است.

زندگینامه محمد خواجه نذیرالدین پژوهشگر هندوستانی برگزیده جایزه مصطفی

محمد خواجه نذیرالدین در سال ۱۹۵۷ در هند به دنیا آمد و کودکیش را در تومبور گذراند. تنها پنج سال داشت که پدرش را از دست داد و خانواده‌اش با سختی‌های تازه‌ای روبه‌رو شدند. در آن زمان، برادرش مسئولیت حمایت او را عهده‌دار شد و علاوه‌بر آن محبت و تشویق معلمش او را در راه تحصیل، دلگرم نگاه می‌داشت. آغاز مسیر علمی نذیرالدین در دانشگاه عثمانیه حیدرآباد رقم خورد، جایی که برای دوره کارشناسی، ترکیب شیمی و زیست‌شناسی را برگزید. اگرچه تحصیل در رشته‌های علوم پایه به معنای درک پای‌های جهان هستی بود، برای او بیشتر شروع سفری شد که بعدها به خط مقدم فناوری‌های انرژی پاک و سلول‌های خورشیدی ختم گردید. پس از فارغ‌التحصیلی، نذیرالدین در آزمون ورودی مقاطع بالاتر شرکت کرد و در میان داوطلبان زیاد، توانست رتبه قبولی در دو رشته ژنتیک و شیمی را به ‌دست آورد.

به ژنتیک علاقه داشت اما ....

هرچند به ژنتیک علاقه داشت اما در آن زمان این رشته در هند چندان مورد توجه نبود؛ به همین دلیل شیمی را ادامه داد. با تکمیل کارشناسی در سال ۱۹۷۸ و کارشناسی ارشد در ۱۹۸۰، تمرکز او به سمت شیمی معدنی معطوف شد؛ شاخه‌ای که به مطالعه ویژگی‌ها و واکنش‌های تمامی عناور و ترکیبات غیر هیدروکربنی می‌پردازد. در سال ۱۹۸۶، او با راهنمایی‌های استادش دکتر تقی‌خان، دوره دکتری خود را در همان دانشگاه عثمانیه به پایان رساند؛ نقطه عطفی که او را رسما وارد دنیای تحقیق و پژوهش کرد. همزمان در همان سال‌ها، نذیرالدین به‌عنوان همکار پژوهشی در مؤسسه تحقیقاتی مرکزی نمک و مواد شیمیایی دریایی بهاونگر نیز فعالیت می‌کرد و نخستین گام‌های حرفه‌ای خود را در عرصه تحقیقات کاربردی برداشت.

نذیرالدین در سال ۱۹۸۵، مدرس دانشکده مهندسی و فناوری دکن در دانشگاه عثمانیه شد. او درهمان حوالی خیلی زود دریافت که ماندن در همان موقعیت، نمی‌تواند پاسخگوی عطشش برای پیشرفت باشد. تشویق‌های دکتر تقیخان، این پژوهشگر را به سمت اقدام برای بورسیه تحصیلی سوق داد. دغدغه اصلی نذیرالدین یافتن راه‌هایی برای تولید آمونیاک با هزینه و دمای کمتر بود؛ موضوعی که برای کشاورزی در هند اهمیت فراوان داشت. با همین ایده در مصاحبه‌ای در دهلی شرکت کرد و پس از دریافت بورسیه، درخواست‌های خود را به دانشگاه‌های مختلف جهان ارسال کرد. سه استاد برجسته، Bill Gibson از دانشگاه Imperial لندن، Cotton از دانشگاه تگزاس در آمریکا و Michael Gratzel از EPFL سوئیس، خواستار همکاری با او شدند. درنهایت، نذیرالدین راه Gratzel را انتخاب کرد چرا که باور داشت جوان‌تر بودن او به معنای جسارت بیشتر در ایده‌پردازی و زمینه‌ای بهتر برای رشد خواهد بود. به این ترتیب این پژوهشگر برای دوره پسادکتری به EPFL رفت. در گروه Michael Gratzel دو موضوع انرژی‌های تجدیدپذیر و کاتالیز وجود داشت و همین باعث تغییر هدف نذیرالدین به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر شد.

او کار خود را در ابتدا در نقش پژوهشگر پسادکتری آغاز کرد و طی سال‌های بعد، در سمت‌های دیگر به فعالیت ادامه داد. او در سال ۲۰۰۹ به مدت ۵ سال استاد تمام دانشکده شیمی مواد پیشرفته در دانشگاه کره بود و از ۲۰۱۲ تا ۲۰۲۲ در جایگاه استاد تمام گروه مهندسی مولکولی مواد کاربردی در دانشگاه EPFL قرار داشت. این سال‌ها، زمینه‌ساز تمرکز او بر فناوری شدند که امروزه محور اصلی کارش را تشکیل می‌دهد: سلول‌های خورشیدی پروسکایت. تمرکز او بر پروسکایت به‌عنوان ماده‌ای نوظهور در سلول‌های خورشیدی، بخشی از تغییر نگاه جهانی به انرژی خورشیدی را رقم زده است. این ماده کریستالی از اوایل قرن بیستم شناخته شده بود و در سال‌های اخیر توجه ویژه‌ای به دلیل خواص استثنایی‌اش در تبدیل انرژی خورشیدی جلب کرده است. سلول‌های خورشیدی پروسکایت نسل جدیدی از فناوری‌های انرژی پاک به شمار می‌روند که بازدهی بالا، هزینه تولید پایین و سهولت ساخت را به همراه دارند. تمرکز محمد نذیرالدین بر این فناوری، بخش مهمی از تلاش‌ها برای توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر است.

پژوهش‌های نذیرالدین بیش از ۱۹۴ هزار بار مورد استناد قرار گرفته است

محمد نذیرالدین تاکنون بیش از ۹۸۰ مقاله داوری‌شده در نشریات معتبر منتشر کرده و ۱۰ فصل کتاب و ۱۰۳ ثبت اختراع به نام خود دارد. سه پتنت اصلی او شامل رنگ‌های N۳ و N۷۹۰، روش دو مرحله‌ای رسوب‌دهی برای ساخت سلول‌های خورشیدی پروسکایت و استفاده از پوشش مخصوص برای جلوگیری از نشت سرب در این سلول‌ها بوده است؛ نوآوری‌هایی که سهم مهمی در پیشبرد فناوری‌های خورشیدی داشته‌اند. پژوهش‌های او بیش از ۱۹۴ هزار بار مورد استناد قرار گرفته و شاخص h او به ۱۹۷ رسیده‌است؛ معیاری که جایگاه او را در میان پراستنادترین دانشمندان جهان قرار می‌دهد. نذیرالدین از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۴ همواره در فهرست پژوهشگران پراستناد ISI قرار داشته و بیش از ۴۵۰ بار برای سخنرانی درکنفرانس‌های بین¬المللی دعوت شده است.

همکاری‌های او تنها به دنیای دانشگاهی محدود نمانده، بلکه با شرکت‌های بزرگ صنعتی مانند Panasonic، NEC، TOYOTA-AISIN، TOYOTA-Europe Motors، Solaronix و ABENGOA نیز مشارکت داشته و بخشی از تحقیقاتش با حمایت آن‌ها تامین مالی شده است. اهمیت کارهای او سبب شد تا در سال ۲۰۱۵، تامسون رویترز نام او را در میان ۱۹ ذهن علمی اثرگذار جهان قرار دهد. افزون بر این، نذیرالدین عضو انجمن شیمی اروپا، آکادمی علوم اروپا، انجمن سلطنتی شیمی بریتانیا و آکادمی علوم تلنگانا است؛ جایگاه‌هایی که نشان‌دهنده گستره تعاملات علمی او در سطح بین‌المللی هستند. او همچنین تجربه عضویت در هیئت داوران و تحریریه چندین مجله معتبر علمی را دارد. این مسئولیت‌ها، جایگاه مهم او را در نقد، بررسی و هدایت روندهای پژوهشی در حوزه‌های تخصصی‌اش بیش از پیش برجسته می‌کنند.

دریافت جوایز متعدد از ژاپن، برزیل و سوئیس

محمد نذیرالدین در طول زندگی حرفه‌ای خود، مجموعه‌ای از افتخارات علمی را به دست آورده است. او تا کنون دست‌کم ۲۰ جایزه ملی و بین‌المللی که هر یک تأییدی بر سهم او در توسعه دانش انرژی‌های تجدیدپذیر، ساخت کمپلکس‌های فلزی و به‌ویژه سلول‌های خورشیدی پروسکایت به شمار می‌روند را ازآن خود کرده است. او این افتخارات را نتیجه تلاش‌هایش در زمینه مهندسی ترکیب پروسکایت‌ها، اصلاح فصل مشترکت‌ها و بهبود لایه‌های انتقال بار می‌داند؛ نوآوری‌هایی که منجر به ثبت بالاترین راندمان‌ها در این فناوری شدند و نگاه تازه‌ای به آینده انرژی پاک بخشیدند. از میان این افتخارات، برخی جوایز جایگاه ویژه‌ای دارند. از جمله مهم‌ترین جوایز نذیرالدین در سال ۲۰۲۱، جایزه بین‌المللی خوارزمی در حوزه علوم بنیادی بود. این پژوهشگر، بورسیه‌ها و جوایز متعددی در کشورهای مختلف، از جمله هند، ژاپن، برزیل و سوئیس نیز دریافت کرده است. هر یک از این تقدیرها، تصویری از تأثیر بر حوزه‌ای هستند که امروزه یکی از حیاتی‌ترین چالش‌های بشر یعنی توسعه انرژی پایدار برای آینده‌ای سبزتر را نشانه گرفته است.

مسیر محمد نذیرالدین، مجموعه‌ای از انتخاب‌ها و تجربه‌ها را در خود جای داده است. او در مقاطع مختلف زندگی میان رشته‌ها و استادان گوناگون دست به انتخاب زد و هر بار همین انتخاب‌ها مسیر تازه‌ای را برایش گشودند. از همان دوران دانشگاه عثمانیه و تردید میان ژنتیک و شیمی، تا تصمیم برای رفتن به سوئیس و کار در کنار Michael Gratzel و سپس تمرکز بر انرژی‌های تجدیدپذیر و سلول‌های خورشیدی پروسکایت، هر مرحله گره تازه در رشته‌ای بود که به کارنامه‌اش شکل داد. ورای اعداد و افتخارات، زندگی او نمونه‌ای از پیوند میان علم و کاربردهای روزمره است. سرگذشت او نشان می‌دهد که پژوهش، بیش از آنکه به یک نقطه پایان برسد، سفری مداوم است؛ سفری که همچنان ادامه دارد و بخش‌های تازه‌ای برای نوشتن پیش روی او خواهد گذاشت.

آشنایی با اثر محمد نذیرالدین برگزیده جایزه ۲۰۲۵ مصطفی (ص)

همه ما بارها در شرایط قطعی برق قرار گرفته‌ایم؛ لحظاتی که دستگاه‌های سرمایشی از کار می‌افتند، چراغ‌ها خاموش می‌شوند و سکوت و تاریکی را با خود می‌آورند. شرایطی که ما را حتی از ساده‌ترین نیازهای روزانه محروم می‌کند. این تجربه‌های تکرارشونده که در روزهای اخیر به امری رایج بدل شده‌اند، وابستگی عمیق ما به برق و اهمیت دستیابی به انرژی را یادآور می‌شوند. این وابستگی، در حالی ادامه دارد که بخش عمده‌ای از انرژی برق هنوز از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود؛ منابعی که نه‌تنها محدود و رو به پایان‌اند، بلکه با تولید گازهای گلخانه‌ای، آلودگی هوا و تشدید بحران اقلیمی، آسیب‌های گسترده‌ای به محیط‌ زیست وارد کرده‌اند. بحران‌هایی که سلامت انسان و آینده سیاره را تهدید می‌کنند. در پاسخ به این مشکلات، انرژی‌های تجدیدپذیر و به‌ویژه انرژی خورشیدی به‌عنوان جایگزینی پایدار و پاک مطرح شده‌اند.

انرژی خورشیدی یکی از پاک‌ترین و در دسترس‌ترین گزینه‌های جایگزین است که سال‌ها مورد توجه قرار گرفته است اما فناوری‌های رایج دسترسی به آن، با مسائلی نظیر هزینه بالا، پیچیدگی تولید و بهره‌وری محدود روبه‌رو بوده‌اند. در چنین شرایطی، سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به‌عنوان نسل جدیدی از فناوری خورشیدی، امیدهای تازه‌ای را زنده کرده‌اند. این سلول‌ها که از هزینه‌ای کمتر و بازدهی بالاتر برخوردارند، توانسته‌اند محدودیت‌های فناوری‌های پیشین را به چالش بکشند و نگاه‌ها را به سوی خود جلب کنند. پیرو این زمینه، پژوهشگرانی از جمله محمد نذیرالدین، در توسعه این فناوری نوظهور نقش داشتند و نویدبخش دستیابی به انرژی پاک، پایدار و در دسترس برای همگان هستند.

سلول‌های خورشیدی سیلیکونی چگونه انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کنند؟

وقتی درباره پنل‌های خورشیدی حرف می‌زنیم، در واقع صحبت از واحدهای کوچکی به نام سلول خورشیدی است؛ سلول‌هایی که کنار هم چیده شده‌اند تا انرژی نور خورشید را بگیرند و به برق تبدیل کنند. در نسل اول این فناوری، این سلول‌ها از ماده‌ای به نام سیلیکون ساخته می‌شدند. در این ساختار، یک سلول خورشیدی از دو نوع سیلیکون با خواص متفاوت تشکیل شده است. نوع اول یا همان n-type، با ناخالصی فسفر دارای الکترون اضافی می‌شود و اضافه شدن عناصری مثل بور به نوع دوم یا همان p-type، باعث کمبود الکترون در آن می‌شود. در سیلیکون نوع p به دلیل کمبود الکترون، جایگاه‌هایی خالی با عنوان حفره ایجاد می‌شوند که خواستار پرشدن هستند؛ در نتیجه زمانی که این دو نوع کنار هم قرار گیرند، در ناحیه مرز بینشان، الکترون‎ها از سمت n به p حرکت می‌کنند و حفره‌ها را پر می‌کنند. وقتی این انتقال الکترون‌ها کامل شد، در اثر اختلاف بار ایجاد شده بین دو نوع سیلیکون، ناحیه‌ای خاص به نام ناحیه تخلیه شکل می‌گیرد. این ناحیه تحت‌تاثیر میدان الکتریکی داخلی ایجاد شده، مانع عبور آزادانه بیشتر الکترون‌ها می‌شود. در این زمان است که دیگر امکان عبور الکترون از این مسیر کوتاه میان n-type و p-type وجود ندارد. این میدان مانند یک نگهبان و مانع عمل می‌کند زیرا از ترکیب مجدد الکترون‌ها و حفره ها جلوگیری می‌کند و در واقع یک مسیر جدید برای جریان یافتن الکترون‌ها ایجاد خواهد شد. از این به بعد اگر انرژی ذرات نور باعث جدا شدن یک الکترون از مولکول سیلیکون شود، کمک می‌کند تا الکترون و حفره به سمت مسیرهای مخالف بروند و جریان برق شکل بگیرد. الکترون‌های آزادشده، به سمت مدار بیرونی حرکت می‌کنند و پس از طی مسیر، دوباره به داخل سلول برمی‌گردند و با حفره‌ها ترکیب می‌شوند. این رفت‌وآمد مداوم، همان جریان الکتریکی است که از نور خورشید به‌دست می‌آید.

قهرمانی به نام پروسکایت

سلول‌های سیلیکونی برای سال‌ها پایه و اساس پنل‌های خورشیدی بودند؛ اما با وجود موفقیت‌های فراوان، هنوز با محدودیت‌هایی از جمله بازده پایین، هزینه‌های بالا، پیچیدگی فرایند ساخت و استفاده از موادی کمیاب در طبیعت مواجه هستند. این محدودیت‌ها راه را برای ورود فناوری‌های جدید باز کردند و نسل جدیدی از سلول‌های خورشیدی با نام سلول‌های پروسکایتی وارد صحنه شدند. کلمه پروسکایت در اصل به نوع خاصی از ساختار بلوری با فرمول کلی ABX₃ اشاره دارد. ساختاری که در آن، A اغلب یک کاتیون آلی مثل متیل‌آمونیوم، B یک فلز مثل سرب و X یک هالوژن مانند ید است. گرچه عملکرد پایه این سلول‌ها مشابه نوع سیلیکونی است، مواد تشکیل دهنده آن‌ها به دلیل ساختار بلوری منظم و انعطاف‌پذیری شیمیایی، قادرند نور را به خوبی جذب کرده و بارهای الکتریکی را به صورت مؤثری منتقل کنند.

راهکار نذیرالدین جلوگیری از نشت سرب در سلول‌های خورشیدی پروسکایت

در ادامه تلاش‌ها برای بهینه‌سازی فرایندهای ساخت، نظیرالدین روی بهبود روش‌های ساخت سلول‌های پروسکایتی تمرکز کرده است. یکی از چالش‌های ساخت این سلول‌ها، ایجاد لایه‌ای همگن و باکیفیت از ماده‌ جذب‌کننده نور بود؛ مشکلی که در روش‌های اولیه‌ای مانند رسوب‌دهی یک‌مرحله‌ای به‌دلیل رشد نامنظم بلورها، نمود پیدا می‌کرد. محمد نذیرالدین و همکارانش با معرفی روشی نوین به‌نام رسوب‌دهی مرحله‌ای، در مسیر بهبود این زمینه حرکت کردند. فرایندی دو مرحله‌ای که در آن ابتدا یک لایه از یدید سرب ایجاد می‌شود و سپس با قرارگیری در معرض محلول هالید آلی به پروسکایت تبدیل می‌شود. در این روش، امکان کنترل بهتر بر رشد بلورها، افزایش یکنواختی و بهبود کارایی نهایی سلول فراهم شد. سلول‌هایی که با این روش ساخته شدند، حتی پس از ۵۰۰ ساعت عملکرد خود را تا ۸۰٪ حفظ کردند. با این حال پیشرفت در عملکرد تنها بخشی از ماجراست.

حفظ محیط‌ زیست نیز به دغدغه‌ای مهم در مسیر توسعه سلول‌های پروسکایتی تبدیل شده است. یکی از چالش‌برانگیزترین موضوعات، استفاده از عنصر سرب در ساختار این سلول‌هاست؛ فلزی سنگین و سمی که با وجود نقش کلیدی در افزایش بازده، نگرانی‌هایی جدی درباره ایمنی زیست‌محیطی به همراه دارد. برای پاسخ به این چالش، پژوهشگران استفاده از ساختارهای کم‌سرب یا بدون‌سرب را نیز بررسی کرده‌اند و در بعضی موارد استفاده از قلع به جای سرب پیشنهاد شده است. هرچند این گزینه‌های جایگزین هنوز از نظر بازدهی به اندازه ترکیبات سرب‌دار قدرتمند نیستند اما گامی مهم در پیوند عملکرد بالا و مسئولیت‌پذیری ‌زیست‌محیطی محسوب می‌شوند. گروه نذیرالدین در نهایت توانستند با استفاده از یک پوشش مخصوص از نشت سرب در این سلول‌ها جلوگیری کنند.

امکان تولید برق ارزان و قابل اطمینان در مناطق محروم با پروسکایت

به طور کلی، سلول‌های خورشیدی پروسکایتی یک نوآوری اجتماعی هستند که امکان تأمین برق ارزان و قابل اطمینان در مناطق محروم، کاهش وابستگی جهانی به سوخت‌های فسیلی و ارتقای عدالت انرژی را فراهم می‌کنند.

این دستاوردها با ۱۲ سال قدمت، امکان توسعه این نسل‌ جدید از سلول‌های خورشیدی با قابلیت‌های کاربردی و تجاری را فراهم کرده و مسیر تحقق سامانه‌های انرژی پایدار و در دسترس را هموار ساخته‌اند. همان‌طور که نذیرالدین می‌گوید :مسیر زیادی را پیموده‌ایم. از بازدهی کم‌تر از ۱۰ درصد به بازدهی ۲۶ درصد رسیده‌ایم که این رقم به‌طور رسمی تایید و در مقالات منتشر شده است. این پیشرفت بسیار بزرگی است. از نظر پایداری نیز پیشرفت قابل توجهی داشته‌ایم و حالا می‌توان گفت که این سلول‌ها پایدار هستند و برای ورود به بازار آماده‌اند. با این حال چند سال دیگر طول خواهد کشید تا به کاربرد وسیع برسند. وقتی این اتفاق بیفتد، اغلب کشورهای در حال توسعه و توسعه نیافته می‌توانند به‌راحتی آن را بپذیرند، چون از نظر فناوری یک محصول کم‌تکنولوژی محسوب می‌شود.