Sobota 24. července 2021, svátek má Kristýna
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 24. července 2021 Kristýna

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

Osmnáctiletá řidička mluvila na psa, auto zničila v kotrmelcích

Víc pozornosti svému psovi než řízení věnovala osmnáctiletá řidička na Jesenicku. Pak se lekla hrozící srážky s vozem v...

Žena okřikla muže, který se podle ní ukájel v obchodě mezi zákaznicemi

Olomoučtí policisté se snaží zjistit totožnost muže, který se podle videozáznamu ukájel v obchodní galerii v centru...

Bouřky dorazily na Jesenicko, bahno zalilo silnici v Bělé pod Pradědem

V neděli se bouřky z Libereckého a Ústeckého kraje přesunuly na východ Česka. Potíže způsobily zejména v Jeseníku a...

Hluk z dálnice konečně ztlumí zdi. Lidé o ně bojují patnáct let

Stavba zdí, jež mají odhlučnit dálnici D35 vedoucí blízko několika vesnic, dostává obrysy. Začít má ještě před...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Svlékni se, ohni se. Chlípník se na internetu vydával za patnáctiletou dívku

Byla to jen zábava. Tak policistům vysvětlil své počínání dvacetiletý muž z Ostravy, který se na internetu vydával za...

Ze sbírky na pohřeb Roma pozůstalí nedostali nic. Byl to podvod

Premium Měl mít velkolepý pohřeb. Balzamování, bíle lakovaná rakev z Ameriky, kočár tažený vraníky... Rodina Roma, který zemřel...

Klaus: Volby nic nepřinesou. Kolem covidismu a genderismu se bude chodit po špičkách

Premium Každý z nás by se měl sám rozhodnout, jakou míru opatrnosti vůči nákaze covidem chce zvolit, říká přesvědčeně bývalý...

Česko formuje domobranu. Výcvik může podstoupit každý, kdo má zbrojní průkaz

Premium Stát zakázal ozbrojené skupiny a lidem nabídl alternativu: absolvujte speciální kurz a můžete Česku pomáhat se zbraní....

  • Další z rubriky

Když mě vidí děti, smějí se a závodí, říká cyklostrážnice z Prostějova

Nejen autem nebo pěšky vyráží do terénu prostějovští strážníci. Zkušená strážnice Martina Přecechtělová nafasovala...

V opraveném zámku Třemešek najdou bydlení senioři i lidé s postižením

Obec Dolní Studénky na Šumpersku se těší na otevření své opravené dominanty. Skončila totiž rekonstrukce zámku Třemešek...

Vraky z ulic ve městech zmizí, blokují i průjezdy pro záchranáře

V Prostějově chtějí dostat z ulic odstavená nepojízdná auta. Zabírají parkovací místa, kterých není nazbyt. Někdy...

Mladá dívka z Jesenicka si za pandemie vyzpívala uznání v Evropě

Zuzaně Glauschové z Mikulovic na Jesenicku fandí celá vesnice. Čtrnáctiletá dívka si totiž v době koronavirové pandemie...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Zemřel slovenský herec Milan Lasica, zkolaboval přímo na jevišti

Ve věku 81 let zemřel slovenský herec Milan Lasica. Web sme.sk uvedl, že vystupoval se skupinou Bratislava Hot...

Možná neadoptujeme. Příprava s psycholožkou byla škola, říká Viktor Vincze

Viktor Vincze (30) promluvil o plánované adopci dítěte i návštěvách psycholožky, které absolvovali s manželkou Adélou...

Petr Rajchert si změnil příjmení a potřetí se oženil, manželka je těhotná

Zakládající člen kapely Chinaski Petr Hradil (rodným příjmením Rajchert) se v třiapadesáti letech potřetí oženil. Po...

Holanová: Rozvod s Šípem? Do vztahu se nám vloudila mlaďounká chybička

Rozhovor s Marcelou Holanovou vznikal v Chateau Šanov na soustředění s finalisty soutěže Muž roku 2021. Zpěvačka, která...

Zemřel František Nedvěd. Folkové legendě se vrátila rakovina plic

V třiasedmdesáti letech zemřel v neděli folkový muzikant František Nedvěd. Prohrál boj s rakovinou plic. Úmrtí na...