Sobota 4. února 2023, svátek má Jarmila
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 4. února 2023 Jarmila

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.

Druhé kolo prezidenstkých voleb bude 27. a 28. 1. 2023. Volební místnosti jsou otevřeny v pátek od 14:00 do 22:00 a v sobotu od 8:00 do 14:00.

  • Nejčtenější

Docentkou za 32 tisíc. Vyučující vysokých škol hrozí stávkou kvůli výdělkům

Učitelé humanitních a sociálně-vědních oborů na vysokých školách zvažují stávku. Projevila by se mimo jiné pozastavením...

Vyhrocený duel pro Spartu, slaví i Kladno a Kometa. Dominance Pardubic trvá

Mnoho branek a pouze jeden úspěch hostů nabídlo 44. kolo hokejové extraligy. Připsala si ho Sparta, která díky otočce...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Olomouc - Sparta 1:1, místo penalty srovnání a křeč. Panák v závěru trefil tyč

Slibný vstup do zápasu, vedoucí gól, ale taky odvolaná penalta, parádní vyrovnání a pak až na výjimky hlavně křeč....

Příjemná holka, jsme na ni hrdí, říká o nové první dámě její rodné město

Premium Máme první dámu, mohou si říkat lidé z Hanušovic na Šumpersku. Právě odtud manželka budoucího prezidenta České...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Dostavba D1 u Přerova se rozjela, zkomplikovat ji však mohou žaloby ekologů

I v nynějších mrazech pokračují přípravné práce pro stavbu posledního úseku dálnice D1 u Přerova. Chybějících deset...

Průlom sedmnáct let od vraždy. Kmotra Mrázka zastřelil vrah ze Slovenska

Premium Mrzlo. Ze dveří zámečku na pražské Lhotce vyšel kmotr podsvětí František Mrázek. Nájemný vrah ležící sto metrů daleko u...

Láska je evoluční finta, zamilovanost porucha emocí, říká psycholog Klimeš

Premium Láska je mocná emoce a bezesporu ta nejhezčí. A má hodně podob, které člověka nutí dělat různé věci. Mozkové okruhy...

Ruská lež je ohromná zbraň. Proč je Putin stále oblíbený, líčí reportér Karas

Premium Býval nejdéle sloužícím zahraničním zpravodajem České televize. V Polsku, v Rusku i na Ukrajině strávil Miroslav Karas...

Vlekaři vyhlížejí jarní prázdniny. Věří, že jim pomohou dohnat ztráty

Horská střediska v Jeseníkách finišují s přípravami na následující prázdninové turnusy, které začínají 6. února. Mnohé...

Dostavba D1 u Přerova se rozjela, zkomplikovat ji však mohou žaloby ekologů

I v nynějších mrazech pokračují přípravné práce pro stavbu posledního úseku dálnice D1 u Přerova. Chybějících deset...

Ustřelený palec, zraněné oko. Lékaři volají po omezení dělobuchů

Ani letos se oslavy příchodu nového roku v Olomouckém kraji neobešly bez vážných úrazů při používání zábavní...

Vysokoškolští profesoři stále častěji utíkají na základky, mají tam víc peněz

Situace profesorů na Filozofické fakultě Univerzity Palackého v Olomouci začala být se stoupajícími náklady na život...

Prosázel a propil 7 milionů korun. Prodal jsem i Českého lva, říká Vondráček

Televizní reportér, novinář a režisér David Vondráček (59) prohrál za celý svůj život v hazardu sedm milionů korun....

Františka Ringo Čecha odvezli do nemocnice. Podle syna měl mrtvici

František Ringo Čech (79) byl v neděli večer podle zdrojů CNN Prima NEWS převezen do pražské Nemocnice Na Homolce....

Žena vypadá jako holčička, lidé zaměňují jejího manžela za tatínka

Třicetiletá Carolyn Fulltzová z USA už je trojnásobnou maminkou, ale stále vypadá jako malá holka. Její o tři roky...

Zemřela herečka Annie Werschingová, královna Borgů i Tess z The Last of Us

V pouhých pětačtyřiceti letech zemřela americká herečka Annie Werschingová. Televizní diváci ji znali jako agentku...

Janečková se po rakovině vrací do práce. Ukázala i fotky po mastektomii

Zpěvačka Patricia Janečková (24) si na sociálních sítích připomenula ne úplně příjemné výročí. Před rokem jí...