„Naše práce je klíčová pro mnoho oborů, protože určujeme, jak jsou atomy v materiálu uspořádány, což je naprosto zásadní pro jejich vlastnosti i další výzkum,“ říká pro Technický týdeník Monika Kučeráková, působící jako vědkyně na FZÚ AV ČR a FJFI ČVUT.
|
Ing. Monika Kučeráková, Ph.d.
Je jedním z nejzkušenějších krystalografů v Česku. od roku 2012 pracuje ve fyzikálním ústavu AV ČR v oddělení Strukturní analýzy. Vyřešila stovky krystalových struktur a přispěla k rozvoji programu Jana2020, tedy krystalografického výpočetního systému se světovým renomé, který pomáhá řešit komplikované struktury látek. Současně působí na fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze, kde přednáší neutronovou difrakci a fyziku pevných látek. |
V rámci 18. ročníku prestižního programu L'Oréal-UNESCO Pro ženy ve vědě, zaměřeného na podporu talentovaných vědkyň na začátku jejich badatelské dráhy, odbornou porotu letos nejvíce zaujaly tři odbornice zaměřené na oblast fyziky a mikrobiální a systémové ekologie: Kateřina Kopalová z katedry ekologie Přírodovědecké fakulty UK a Botanického ústavu AV ČR za práci přispívající k většímu porozumění mikrobiální ekologii, evoluci a v souvislosti s krizí klimatických změn i k šíření a biodiverzitě těchto organismů, Kateřina Sam, vedoucí Oddělení ekologie a Laboratoře multitrofických interakcí Entomologického ústavu Biologického centra AV ČR a vedoucí výzkumného týmu na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity věnující se tématu interakce hmyzožravých predátorů a kořisti a následným dopadům jejich vztahů na ekosystémy, a Monika Kučeráková z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, sekce fyziky pevných látek, která se v rámci své specializace věnuje analýze monokrystalů, tedy složitým materiálům, které se skládají z několika desítek až stovek atomů.
A jelikož se třetí ze jmenovaných oceněných žen věnuje oblasti, která může mít, a v praxi už také má, dopady na průmysl v široké škále segmentů, oslovili jsme ji, aby nám o své práci a o jejích možných přínosech řekla více. Jako krystalograf a během své praxe se totiž zabývala řadou inovativních materiálů. Například se jednalo o atomárně přesné nanoklastry, tedy částice skládající se až z několika stovek atomů (uspořádaných do kovového jádra a obalu z [an] organických ligandů), které mohou být díky svým jedinečným optickým vlastnostem (luminiscence apod.) využity například jako senzory (např. pro detekci znečištění vody, detekce výbušnin apod). V tomto případě se jedná o základní výzkum s cílem určit přesnou strukturu.
Podílela se však také na zkoumání difuze v ekologickém betonu. Pomocí neutronové difrakce vědecký tým prozařoval kostičky tohoto betonu (geopolymeru), ve kterých probíhala difuze vody / těžké vody s gadoliniem. Tento beton má potenciál využití v úložištích jaderného odpadu. A v neposlední řadě se věnovala také studiu struktur léčiv.
Krystalografie má poměrně velkou řadu různých podoborů. Kterým z nich se při své práci zabýváte konkrétně vy?
Mou specializací jsou difrakční techniky, díky nimž se lze podívat na uspořádání atomů v nejrůznějších materiálech. K difrakci je možné použít buď rentgenové záření, nebo neutrony, případně elektrony. Běžně používám obě možnosti, ale typičtější je metoda rentgenová.
V praxi to vypadá tak, že záření namíříme na vzorek s pravidelně uspořádanými atomy v mřížce a následně pak na detektoru vidíme obraz, který nám řekne vše o složení a rozložení atomů v krystalu. Z této znalosti lze pak odvodit některé vlastnosti materiálů. Úplně konkrétně se zabývám studiem atomárních struktur různých krystalických materiálů, což znamená, že po provedení analýzy mohu říci, jaké atomy se na jakých pozicích nacházejí a zda výsledek odpovídá předpokládanému stavu. Jinak řečeno, ostatním vědcům či soukromému sektoru verifikuji jejich práci například na nových materiálech.
Zároveň, pokud vím, existuje rentgenová difrakce monokrystalu a prášková difrakce. Jaký je mezi nimi rozdíl?
Pokud se na to budeme dívat aplikačně, dalo by se říci, že pokud nás zajímá přesná struktura látky, je lepší difrakci podrobit celý monokrystal. S využitím softwaru Jana2020, vyvinutého v Oddělení strukturní analýzy na FZÚ AV ČR, lze pak u něj určit uspořádání atomů, velikost mřížky, vzdálenosti atomů či to, jak jsou ve struktuře přesně umístěny.
(Celý článek naleznete v aktuálním vydání Technického týdeníku.)