Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Vědci odhalili nový způsob řízení vlastností molekul supertenkou tuhou

  14:58
Objev, který může najít využití v medicíně, nanoelektronice i dalších oblastech, si připsali čeští vědci, z nichž část bádá v olomouckém Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů. Jde o novou metodu, jíž je možné dosáhnout změn vlastností molekul, které byly dosud proveditelné jen s pomocí technologicky náročných postupů.

Znázornění struktury grafenu, supertenké formy uhlíku | foto: AlexanderAlUS CC-BY-SACreative Commons

O možnost opakovaně měnit elektronickou strukturu molekul a jejich magnetické vlastnosti se vědci z celého světa zajímají již několik desítek let, neboť to lze využít v široké škále oborů.

„Takové přepínání z jednoho magnetického stavu do druhého je s ohledem na malou velikost molekul obtížné, ale zároveň velmi důležité pro vývoj budoucích molekulárních počítačů,“ nastínil Pavel Jelínek z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Univerzity Palackého a Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky.

Molekulární počítače jsou zjednodušeně řečeno přístroje, v nichž není žádná elektronika, a dokonce ani nepotřebují k provozu elektřinu. Jde o molekuly ponořené v živném roztoku, které ovšem dokážou provádět předem dané operace. Může jít o matematické úkony nebo třeba odhalení určitých látek v lékařském laboratorním vzorku indikujících třeba počáteční stadium nemoci.

Elektrické, optické či magnetické vlastnosti molekul, ale i jejich biologická aktivita jsou určeny uspořádáním elektronů, jež se v molekulách pohybují po přesně daných dráhách, takzvaných orbitalech.

Molekuly obsahující orbitaly obsazené pouze jedním nepárovým elektronem vykazují magnetické vlastnosti, naopak molekuly, které mají ve všech orbitalech dva spárované elektrony, jsou nemagnetické.

Doposud se k přepínání využívaly metody založené na vnějších zdrojích, jako světlo, teplota, tlak nebo magnetické pole, což vyžadovalo technologicky náročnou přípravu.

Vlastnosti molekul je možné přepínat tam a zase zpět

Čeští vědci šli odlišnou cestou. „Použili jsme atomární vrstvu tuhy – grafenu, v jehož struktuře jsou některé atomy uhlíku nahrazeny dusíkem. Změnou polohy molekuly lze přecházet z magnetického stavu na čistém grafenu do nemagnetického v oblastech dusíkových atomů,“ popsal Jelínek.

Vědcům se navíc podle něj poprvé podařilo tyto změny uspořádání elektronů v molekule pozorovat, a to s pomocí mikroskopu atomárních sil. To samo o sobě představuje velký posun v možnostech rozlišení mikroskopických zobrazovacích technik.

Nově vyvinutá metoda měnění vlastností molekul je založená na využití slabých, takzvaných nekovalentních interakcí, o nichž se doposud jako o možném zdroji pro vyvolání změny magnetického stavu molekuly neuvažovalo.

„Kombinací teoretických výpočtů i experimentálních měření jsme potvrdili, že nekovalentní interakce mezi atomy železa a dusíku je dostatečně silná pro vyrušení magnetismu a současně dostatečně slabá, aby umožnila opětovný přechod molekuly zpět do magnetického stavu,“ shrnul světově uznávaný odborník na nekovalentní interakce Pavel Hobza, který kromě RCPTM působí i v Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd.

Olomoucké vědecké centrum s využitím grafenu sklízí úspěchy

Objev, o kterém nedávno informoval i prestižní vědecký časopis Nature Communications, má potenciál využití v řadě oblastí.

„Elektronická struktura ovlivňuje nejen magnetické, ale i optické, katalytické, elektrické nebo biologické vlastnosti molekul. Chemicky upravený grafen by tak mohl sloužit k vývoji nových optických senzorů, fotoluminiscenčních materiálů (materiálů, jež mohou samovolně zářit po vystavení elektromagnetickému záření, třeba světlu – pozn. red.), katalyzátorů nebo léčiv,“ uzavřel ředitel RCPTM Radek Zbořil.

Olomoucké centrum se práci s grafenem a jeho možným využitím věnuje dlouhodobě a má díky tomu na kontě několik výrazných úspěchů. Letos například publikovalo objev nového materiálu pro výrobu takzvaných superkondenzátorů, který může přinést velký pokrok ve vývoji efektivnějších úložišť elektrické energie.

Základem je tamními vědci před sedmi lety objevený nejtenčí izolant na světě, okem neviditelný fluorografen, v jehož struktuře je na každý uhlík navázán atom fluoru. Loni zase centrum díky využití grafenu jako první na světě vyrobilo nekovový magnet.

  • Nejčtenější

Strážníky zaujala řidička s bizarní SPZ. „Doklady“ měla s nekonečnou platností

18. dubna 2024  12:56

Když koncem minulého týdne projížděli městem strážníci z Prostějova, jen těžko mohli věřit svým...

Policie dopadla cizince, který před Andrův stadion nastražil prasečí hlavy

13. dubna 2024  18:01,  aktualizováno  15.4 11:10

Vandala, který v sobotu 13. dubna ráno polepil Andrův stadion v Olomouci plakáty proti vedení a...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

„Ten váš krokodýl je jako živý.“ Dundee se stal celebritou, krmí ho celá vesnice

15. dubna 2024  5:45

Nový seriál iDNES Můj mazel představuje netradiční chovatele a jejich miláčky v Olomouckém kraji....

V Olomouci uvedli do funkce nového arcibiskupa. Obřadu přihlížely tisíce lidí

13. dubna 2024  10:11,  aktualizováno  10:54

V pořadí 15. arcibiskup olomoucký a metropolita moravský Jozef Nuzík se ujal úřadu. Na bohoslužbu v...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Lidé dojíždějící do Olomouce ušetří, už si nemusí automaticky platit MHD

14. dubna 2024  7:57

Do systému integrované dopravy Olomouckého kraje přibyla nedávno technická zóna s číslem 710....

Nymburk se s Olomouckem natrápil. Opavští obhájci udolali Ostravu

18. dubna 2024  21:17,  aktualizováno  21:36

Obhájci titulu basketbalisté Opavy vstoupili do čtvrtfinále ligového play off s Ostravou vítězstvím...

Byznys a nostalgie spolu mohou fungovat, říká šéf Kofoly ke koupi pivovarů

18. dubna 2024  15:21

Společnost Kofola ČeskoSlovensko se nedávno stala většinovým majitelem tradičních pivovarských...

Strážníky zaujala řidička s bizarní SPZ. „Doklady“ měla s nekonečnou platností

18. dubna 2024  12:56

Když koncem minulého týdne projížděli městem strážníci z Prostějova, jen těžko mohli věřit svým...

Policisté dostali nové váhy kamionů. Do akce je jako první vezmou na Jesenicko

18. dubna 2024  11:17

Krajští policisté mají nové vybavení. Dostali nové nízkorychlostní váhy, které vyzkoušejí poprvé na...

eMimino soutěží: Vyhrajte balíček v hodnotě 1 000 Kč z dm drogerie
eMimino soutěží: Vyhrajte balíček v hodnotě 1 000 Kč z dm drogerie

Milovníci kosmetiky pozor! Tento týden soutěžíme o pět velkých balíčků v celkové hodnotě 5000 Kč. Zapojte se do soutěže a vyhrajte lákavý balíček...

Náhle zemřel zpěvák Maxim Turbulenc Daniel Vali, bylo mu 53 let

Ve věku 53 let zemřel zpěvák skupiny Maxim Turbulenc Daniel Vali. Letos by se svou kapelou oslavil 30 let na scéně....

Sexy Sandra Nováková pózovala pro Playboy. Focení schválil manžel

Herečka Sandra Nováková už několikrát při natáčení dokázala, že s odhalováním nemá problém. V minulosti přitom tvrdila,...

Charlotte spí na Hlaváku mezi feťáky, dluží spoustě lidí, říká matka Štikové

Charlotte Štiková (27) před rokem oznámila, že zhubla šedesát kilo. Na aktuálních fotkách, které sdílela na Instagramu...

Vykrojené trikoty budí emoce. Olympijská kolekce Nike je prý sexistická

Velkou kritiku vyvolala kolekce, kterou pro olympijský tým amerických atletek navrhla značka Nike. Pozornost vzbudily...

Rohlík pro dítě, nákup do kočárku. Co v obchodě projde a kdy už hrozí právník?

V obchodech platí pravidla, která občas zákazník nedodržuje. Někdy se navoní parfémem, aniž by použil tester, nebo...