Polarografie, přelomová analytická metoda fyzikální chemie, našla uplatnění v desítkách oborů a letos oslavila své sté výročí. Ani nyní však vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR neztratili zájem o aplikované využití svých vědeckých objevů. Aktuální výsledky své práce představili na nedávné konferenci.
Konference s názvem Ústav Heyrovského se otevírá se odehrála v rámci cyklu Fyzikální chemie pro 21. století – od polarografie k nanotechnologiím. Jeho prostřednictvím si ústav připomíná sto let od přelomového objevu prvního českého nobelisty Jaroslava Heyrovského. Na něj se vzpomnělo právě i při konferenci. „Už sám Jaroslav Heyrovský kladl na inovace nebývalý důraz. Hledal nejrůznější možnosti, jak výsledky svého bádání prakticky aplikovat,“ zavzpomínal na svého bývalého kolegu Lubomír Pospíšil, který působení Jaroslava Heyrovského na ústavu sám zažil. Podle něj za rozšířením polarografie stojí právě její zakladatel, který navazoval spolupráci s výzkumníky a vědci po celém světě. „Duch překonávat překážky mezi vědou a jejím využitím se nese s ústavem fyzikální chemie dodnes,“ řekl Pospíšil.
I proto se konference, která se odehrála 4. 5. 2022, zaměřila především na hledání technologických inovací a navazování spolupráce vědecké sféry s průmyslem. O aplikačním potenciálu vědecké práce Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského promluvil také Petr Krtil, který zde na ústavu také působí. Podle něj se o výsledcích základního výzkumu v oborech, jako je fyzikální chemie, v souvislosti s aplikacemi tolik nehovoří. To je ale podle jeho slov škoda. „Naše civilizace je založená na elektrochemických postupech,“ poznamenal Krtil. „Způsob, jakým generujeme energii, jak ji transformujeme, ukládáme a jak ji využíváme – to vše se zakládá na principech naší disciplíny.“ Výsledky zdejšího výzkumu ale podle něj mohou najít uplatnění také v oborech, jako je potravinářství, zdravotnictví, farmacie, ochrana památek či v oblasti technologií na ochranu životního prostředí.
Lubomír Pospíšil z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
Polarografie stále žije
Jednotlivé výzkumné projekty byly na konferenci představeny formou veletrhu. Například výzkumná skupina Tomáše Navrátila ukázala, jakým způsobem se jí podařilo odstranit klíčové nedostatky samotné polarografické metody. Aby odpověděli na současné požadavky na ochranu životního prostředí, nahradili dříve používanou rtuťovou kapku pokročilými nanokrystalickými materiály. Současně tím zpřesnili analýzu biologicky významných látek, jako je krev, mozkomíšní mok nebo moč. Otevřeli tak cestu k celé řadě využití v lékařství, například při diagnostice nádorových onemocnění, Parkinsonovy choroby nebo deprese.
Nové analytické metody nabízí nové možnosti v medicíně
Tým Patrika Španěla se zase věnuje rozvoji odlišné analytické metody, takzvané hmotnostní spektrometrie. Vyvinuli přístroj, který umožňuje přesné a okamžité stanovení těkavých látek v plynech. Z chemické analýzy lidského dechu předpovídá rozvoj mnoha onemocnění zažívacího traktu včetně například Crohnovy choroby. Dovoluje také přesně změřit množství požitého alkoholu. „Metoda je to velmi citlivá, dovede detekovat jeden mililitr látky v objemu olympijského plaveckého bazénu,“ připodobnil její přesnost Petr Krtil. Své využití ale zařízení najde nejen v medicíně. Přístroj byl navržen, aby pracoval nepřetržitě, a tak se uplatní také ve výrobních procesech, v chemických závodech nebo třeba při kontrole kvality potravin.
Patrik Španěl z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR (uprostřed)
Ukládaní energie a její transport
Klíčovou otázkou dnešních technologií jsou různé způsoby, jak ukládat vyprodukovanou energii. Vědci z Heyrovského ústavu při vývoji pokročilých baterií nacházejí cesty, jak zvýšit nejen jejich kapacitu a výkon, ale také životnost a udržitelnost. Jedním z výsledků je například vodná baterie vyrobená z extrémně levných a recyklovatelných materiálů. Její kapacita je už nyní srovnatelná s některými komerčními bateriemi.
Dalším velkým tématem, kterým se na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského zabývají, je také vývoj takových chemických prostředků, které by umožnily zdroje energie efektivně transportovat. Tým pod vedením Jiřího Dědečka se věnuje vývoji katalyzátorů k oxidaci metanu na metanol. Zhruba pět procent celkově vytěženého metanu se totiž bez užitku spaluje jako odpad při těžbě ropy. Pokud by bylo možné metan levně transportovat, například v podobě bezpečného kapalného metanolu, využil by se tento zbytkový produkt těžby k výrobě energie na místech, kde se jiné zdroje energie nenacházejí.
Technologie, kterou zde pro tyto účely využívají, je natolik unikátní, že aktuálně pro účely její ochrany probíhá dokonce mezinárodní patentové řízení.
Jiří Dědeček z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
Chemie pomáhá chránit památky
Další z prezentovaných výsledků byla také technologie k ochraně a restaurování historických a kulturních památek. Jiří Rathouský, který se věnuje vývoji pokročilých nanomateriálů, se svým týmem připravil gely a emulze, které se využívají k šetrnému ošetření povrchů uměleckých děl. Jejich složení je možné přizpůsobit specifickému materiálu. Odstraňují nečistoty z kamenných soch, z kovu, skla, keramiky i olejomaleb. I díky tomu, že byl vyvinut v Česku je mimořádně vhodný na ochranu povrchů středoevropského hmotného kulturního dědictví.
O projektech transferu technologií a plánovaném založení spin-off firem na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského čtěte také zde.
Zdroj: Akademie věd ČR
Foto: Jana Plavec
Redakčně upraveno.
- Autor článku: ne
- Zdroj: Akademie věd ČR
