Sobota 18. září 2021, svátek má Kryštof
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 18. září 2021 Kryštof

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.

Parlamentní volby v roce 2021 se konají ve dvou dnech, v pátek 8. října od 14 do 22 hodin a v sobotu 9. října od 8 do 14 hodin. Ve volbách vybíráme dvě stovky poslanců Sněmovny ve 14 volebních krajích.

Krajští lídři: Hana Vacková, Ladislav Hynek, Ludvík Šulda, Marek Obrtel, Ladislav Okleštěk, Radim Fiala, Antonín Fryč, Marian Jurečka, Tomáš Müller

  • Nejčtenější

Hasiči při projíždění sídlišť opět narazili. Řidiči ale nemají kde parkovat

Špatně zaparkovaná auta na sídlištích hasičům už dlouho komplikují zásahy. Hasičský záchranný sbor Olomouckého kraje...

Komise skončila vyšetřování otravy Bečvy, žádá mimořádnou schůzi Sněmovny

Parlamentní komise k vyšetřování otravy Bečvy schválila svou závěrečnou zprávu a požádala předsedu Sněmovny Radka...

ZVOLNĚNÍ: Nedoceněný Krejčí? Už dost s tím, prosím. Start ukázal opak

Božský Jágr. Nepřekonatelný Hašek. Obětavý Plekanec. Bezstarostný Pastrňák. Snad u každého slavného hokejisty se vám...

Třaskavé derby pokazil sudí, Olomouc poškodil. Nepochopitelné, čílil se Jílek

Na otázku, zda se cítí okradeni o výhru, kývl: „Souhlasím.“ Trenér olomouckých fotbalistů Václav Jílek po domácí remíze...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Krejčí upozorňoval rozhodčí: Nelíbí se mi, jak hráči padají a zakrývají puk

Sotva si oddechl a hned mazal zpátky. David Krejčí odehrál téměř celou přesilovku, odjel na lavici a za necelých dvacet...

Nesmysly o inflaci v Česku. Znovu bude nízká, uvidíte, tvrdí ekonom Michl

Premium ČSÚ zveřejnil, že inflace je nejvyšší od roku 2008, 4,1 %. Hned v pátek jsem k tomu vydal v MF DNES článek „Nebojte se...

Chci přidat 20 tisíc. Generaci Z kuráž nechybí, s trpělivostí už je to horší

Premium Sedmatřicetiletý Libor vede pobočku banky v krajském městě. Za poslední měsíce přijal několik mladých lidí, dvacátníků...

Hladovění je to nejlepší, co pro sebe lidé mohou udělat, říká neurolog

Jde o největší problém současné medicíny, a to bez ohledu na covid-19 - Alzheimerova nemoc, nejčastější typ demence....

  • Další z rubriky

Pokus se solankou nemohl ohrozit život v Bečvě, řekli rybáři inspekci

Letošní pokus s roztokem chloridu sodného v řece Bečvě nemohl ohrozit kvalitu vody, ani tamní flóru a faunu. Tvrdí to...

Olomoucký vynález funguje, hasiči při zásahu vyzkoušeli vozík na přesun aut

Na vývoji transportních vozíků, s jejichž pomocí lze jednoduše odtáhnout auto tam, kam je zapotřebí, mají svůj podíl i...

Pochoutky nezůstanou samy, k jídlu se v Prostějově přidává i hudba

V centru Prostějova v sobotu pokračuje první ročník akce Festival dobrého jídla, do které se zapojily místní kavárny,...

Zákazy nepomohly, kamiony jezdí vesnicemi dál. Radnice chtějí změnit zákon

Zákazy nepomáhají, těžké nákladní vozy ignorují omezení, stěžují si obce na Olomoucku. Chtějí proto úpravu zákona v...

Fajnpark v Chlumci nad Cidlinou: Zábavní park plný atrakcí, zvířat i dinosaurů
Fajnpark v Chlumci nad Cidlinou: Zábavní park plný atrakcí, zvířat i dinosaurů

Pokud budete mít cestu do Chlumce nad Cidlinou nebo jen pojedete okolo, zastavte se s dětmi v zábavném rodinném Fajnparku, který se rozkládá v...

Gabriela Soukalová je poprvé maminkou, narodila se jí holčička

Bývalá biatlonistka Gabriela Soukalová (31) se stala maminkou. S partnerem Milošem Kadeřábkem přivítala moderátorka na...

Když dva jsou málo. 5 pravd o sexu ve třech, které vám zatím nikdo neřekl

Premium Sex ve třech. Někdy o něm snil kdekdo z nás. Pojďme ovšem pohlédnout pravdě do očí. Pokud do své ložnice přizvete další...

Začalo to jako chřipka, pak vzal Tereze meningokok nohy a zničil ledviny

Před čtyřmi lety si Tereza myslela, že nastydla na kole. Jenže druhý den už ležela na JIP a kvůli meningokokové infekci...

Žena nemá žádné kamarádky, aby nesváděla svou postavou jejich partnery

Sedmadvacetiletá Moriah Millsová z Georgie se živí jako modelka a na své křivky je velmi hrdá. Nepodstoupila údajně...

Probudila mě bolest nehtů. Od té doby nemohu chodit, říká Alfred Strejček

Už téměř čtyři roky je Alfred Strejček (79) zcela odkázaný na péči druhých. Herci, recitátorovi, moderátorovi a...