Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Vědci odhalili nový způsob řízení vlastností molekul supertenkou tuhou

  14:58aktualizováno  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.

Volby 2018

Volby do obecních zastupitelstev a do Senátu PČR se konají 5. a 6. října. V pátek se volí od 14 do 22 hodin a v sobotu od 8 do 14 hodin.

Komunální volby

Kompletní seznamy kandidátů do zastupitelstev jednotlivých obcí podle okresů pro Olomoucký kraj:

Volby do Senátu

Olomoucký kraj volí své zástupce do Senátu v obvodech 65 - Šumperk a 62 - Prostějov. Pokud žádný z kandidátů nezíská v daném obvodu nadpoloviční většinu, proběhne druhé kolo senátních voleb 12. a 13. října.



Nejčtenější

Voják nemusí státu platit dva miliony za zásah „bévépéčka“ při cvičení

Jediným odsouzeným v kauze střelby bojového vozidla pěchoty do vlastních řad...

U olomouckého krajského soudu pokračuje kauza nešťastné střelby do vlastních řad při cvičení bojových vozidel pěchoty...

Bitka kvůli parkování. Řidič dostal smetákem, sám po ženě hodil ořech

Snímek řidičových zad se stopami po ranách od násady smetáku

Strážníci v Olomouci ve čtvrtek večer vyjížděli k bizarní přetahované kvůli zaparkovanému autu. Jeho řidič se nejprve...



Rychle jedoucí motorkáře sledoval na Červenohorském sedle i policejní dron

Policie hlídala řidiče na Červenohorském sedle dronem

Nejen hlídky ale i dron nasadila policie o uplynulém víkendu během kontrolní akce na Červenohorském sedle, které je...

Babišova pravá ruka kraluje v absencích, přesto Faltýnek kandiduje znovu

První místopředseda hnutí ANO Jaroslav Faltýnek v diskusním pořadu iDNES.tv...

Sedí ve Sněmovně, šéfuje poslaneckému klubu ANO a na stranické úrovni je prvním místopředsedou hnutí, který se účastní...

Roky vedl v Jeseníkách záchranáře, zažil umrzlé milence i ztracenou třídu

Dlouholetý horský záchranář Zdeněk Zerzáň, který Horskou službu Jeseníky...

Bezmála dvacet let vedl Horskou službu Jeseníky, která letos slaví sedm dekád své činnosti. Za tu dobu zažil Zdeněk...

Další z rubriky

Voják nemusí státu platit dva miliony za zásah „bévépéčka“ při cvičení

Jediným odsouzeným v kauze střelby bojového vozidla pěchoty do vlastních řad...

U olomouckého krajského soudu pokračuje kauza nešťastné střelby do vlastních řad při cvičení bojových vozidel pěchoty...

Policisté zachránili muže z hořícího domku, všichni se nadýchali kouře

Při požáru drážního domku se v Prostějově nadýchali kouře čtyři lidé, tři...

Bývalý drážní domek vzplál v noci na dnešek v Prostějově. Na místě byli jako první policisté a z objektu plného kouře...

Rychle jedoucí motorkáře sledoval na Červenohorském sedle i policejní dron

Policie hlídala řidiče na Červenohorském sedle dronem

Nejen hlídky ale i dron nasadila policie o uplynulém víkendu během kontrolní akce na Červenohorském sedle, které je...

Najdete na iDNES.cz