Přírodovědecká fakulta UK má od poloviny ledna k dispozici zbrusu novou laboratoř elektronové mikroskopie. Její ústřední součástí je elektronový mikroskop JEM-NEOARM 200F od japonské firmy JEOL. Fakulta přístroj získala díky finanční dotaci určené pro projekt CUCAM (Charles University Centre of Advanced Materials – Centrum pro cílenou syntézu a aplikace perspektivních materiálů).
Za vznikem projektu CUCAM stojí uznávaný chemik Petr Nachtigall, kterému se podařilo získat pro sedmnáctičlenný vědecký tým nejen finanční podporu ve výši 215 milionů Kč, ale především dokázal na Přírodovědeckou fakultu UK přivést excelentní chemiky v čele s prof. Jiřím Čejkou a prof. Russellem Morrisem z University of St Andrews.
Nový mikroskop, jenž umožňuje pozorování tenkých preparátů při vysokém rozlišení a zvětšení, je v oboru elektronové mikroskopie horkou novinkou, protože na trhu se objevil teprve v polovině loňského roku. Mikroskop je vybaven autoemisní katodou a umožňuje i měření v kryogenním módu.
Sestavit a naladit tento složitý mikroskop trvá poměrně dlouhou dobu – týdny, či spíše měsíce. Výsledek však rozhodně stojí za to. Mikroskop nyní disponuje rozlišením 0,8 Å, což je vynikající parametr, skýtající badatelům zcela nové možnosti. Členové výzkumného týmu, kteří s mikroskopem již začínají naplno pracovat, doufají, že se jim i díky tomuto přístroji podaří opět o pár kroků postoupit ve výzkumu na poli materiálového inženýrství.
NOVÉ MATERIÁLY PRO KATALÝZU
„Náš výzkumný projekt je zaměřen na vývoj porézních materiálů pro rozmanité aplikace, přičemž velkou část tvoří materiály určené pro katalýzu, tedy zejména zeolity. Dále pak vyvíjíme různé hybridní, organicko-anorganické materiály, tzv. MOFy (z anglického metal-organic frameworks). V poslední době můžeme pozorovat velkou aktivitu v oblasti přípravy a studia těchto materiálů, připraveno už jich je několik tisíc,“ říká prof. Jiří Čejka, který spolu se svým týmem za rok 2017 obdržel cenu Wernera von Siemense za nejpřínosnější práci v oblasti základního výzkumu, jež se týkala právě výzkumu zeolitů (viz Technický týdeník č. 1/2019).
Další oblastí, kterou se hodlá výzkumný tým CUCAM s pomocí nového mikroskopu intenzivně zabývat, jsou materiály se specifickými optickými a magnetickými vlastnostmi.
PÍŠÍ O TOM UŽ I V NATURE
Podmínkou finanční dotace, a tedy i úspěchu celého projektu, v jehož rámci byl nový elektronový mikroskop pořízen, bylo získat do výzkumného týmu alespoň na poloviční úvazek nějakého vynikajícího zahraničního badatele. „Nám se podařilo získat ke spolupráci prof. Russella Morrise z University of St Andrews. Tento špičkový odborník se mimo jiné zabývá i účinky oxidu dusnatého (NO) na lidský organismus. Oxid dusnatý adsorbovaný v zeolitu může být použit pro přípravu náplastí, které po přiložení na ránu urychlují proces hojení. Nový mikroskop bude pro takovéto bádání klíčovým přínosem, protože díky atomárnímu rozlišení umožní zkoumat strukturu nově připravených materiálů,“ vysvětluje prof. Čejka. „Těsnější spolupráci jsme navázali s prof. Morrisem již před několika lety, neboť se nám podařilo připravit řadu nových zajímavých materiálů, ale neměli jsme přístup ke kvalitnímu mikroskopu a k synchrotronu. V každém případě jde o oboustranně velmi užitečnou spolupráci. Dokladem této spolupráce jsou mimo jiné společné články v prestižních časopisech, jako je Journal of the American Chemical Society nebo Nature Protocols, oba vyšlé v roce 2019. Za posledních pět let je to již náš společný pátý článek v některém z časopisů Nature – předchozí čtyři vyšly v Nature Chemistry.“
INSTALACI PŘEDCHÁZELA NÁROČNÁ PŘÍPRAVA
Mikroskop byl pořízen v rámci již zmíněného projektu CUCAM, pro který se podařilo získat masivní finanční podporu díky Evropským strukturálním a investičním fondům a Fondu státního rozpočtu ČR, a to prostřednictvím Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání, prioritní osa 1 – Posilování kapacit pro kvalitní výzkum, který před několika lety vypsalo MŠMT. „Celková částka, kterou si jednotlivé projekty rozdělily, činila 5,3 miliardy Kč, přičemž na jeden projekt mohlo být uvolněno maximálně 250 milionů Kč. Nám bylo přiděleno 215 milionů a téměř polovinu jsme použili na investice,“ vysvětlil způsob rozdělování dotací prof. Jiří Čejka.
Výsledná cena za stavební práce spojené s přípravou laboratoře, vlastní mikroskop a přípravná zařízení, jimiž je nová laboratoř vybavena – ultramikrotom, naprašovačka či cryo-plunger od firmy Leica –, výrazně přesáhla 60 milionů Kč. Značnou investici si také vyžádala příprava prostoru pro mikroskop. Ten totiž musí stát na betonovém kvádru položeném na silné vrstvě písku kvůli možným vibracím a nemůže být umístěn na normální podlaze. Vysoké nároky jsou kladeny i na teplotní stabilitu. Teplota v okolí mikroskopu musí být v rozmezí 0,1 °C.
V souvislosti s tímto dotačním programem je třeba zdůraznit, že vedle lékařství jsou v České republice v získávání takovýchto dotací nejúspěšnější právě materiálové vědy. Ty jsou u nás jak z perspektivy disciplín chemických, tak fyzikálních na velmi vysoké úrovni, což dokládá četnost publikovaných odborných článků v prestižních zahraničních periodikách – včetně článků týmu prof. Jiřího Čejky.
ČESKO-BRITSKÝ WORKSHOP
Již tak vysoké renomé českých materiálových věd by měl ještě o něco zvýšit česko-britský workshop, který prof. Čejka plánuje zorganizovat 22.– 23. října letošního roku v Praze společně s vědeckým atašé dr. O. Fojtem z britského velvyslanectví v Praze a prof. Morrisem. „Workshop by měl být zaměřen na materiálovou chemii a fyziku. Mezi řečníky budou z britské strany např. A. Goodwin (Oxford), R. Catlow (Cardiff) nebo P. Attfield (Edinburgh), zatímco české vědce budou zastupovat např. R. Zbořil a M. Otyepka (Univerzita Palackého v Olomouci), P. Jelínek (Fyzikální ústav AV ČR), P. Nachtigall (Přírodovědecká fakulta UK) nebo J. Málek (Univerzita Pardubice). Naším cílem je, aby tato akce byla dostupná i pro začínající studenty,“ uzavírá prof. Čejka.