Revoluční spektrometr FRASCAN II, který vyvinuli vědci z CEITEC Vysokého učení technického v Brně, získal ocenění Zlatý AMPER 2025.
Jde o spektrometr elektronové spinové rezonance (ESR) s frekvencí 329 GHz vybavený funkcí dynamické jaderné polarizace (DNP).
Tento špičkový přístroj, který má potenciál významně posunout materiálové vědy a molekulární biologii, byl představen v říjnu během slavnostního odhalení důležitého výstupu grantu za účasti vážených vědců a partnerů, které se konalo na půdě CEITEC Masarykovy univerzity.
O spektrometru
Nově vyvinutý elektronový spinový rezonanční spektrometr s frekvencí 329 GHz představuje významný skok vpřed ve vědeckém přístrojovém vybavení.
Tento pokročilý přístroj je určen k měření elektronové spinové rezonance (ESR), jevu, který nastává, když elektrony pod vlivem magnetického pole absorbují specifické elektromagnetické vlny. Spektrometr může vědcům nabídnout nebývalý vhled do strukturních a materiálových vlastností různých látek, což z něj činí základní nástroj výzkumu v materiálových vědách, chemii a biologii.
Tento spektrometr se vyznačuje dvojí funkčností: dokáže měřit současně ESR i nukleární magnetickou rezonanci (NMR) kapalin. Tato duální funkce je možná díky využití magnetu NMR spektrometru, což zjednodušuje vybavení a snižuje náklady nového systému tím, že odpadá potřeba samostatného magnetu. Spektrometr se navíc může pochlubit rychlým frekvenčním skenováním s rychlostí až 10^16 Hz za sekundu, což nabízí bezkonkurenční rychlost a přesnost při studiu vlastností elektronové spinové relaxace na mikrovlnných frekvencích kolem 329 GHz.
Tým, který za spektrometrem stojí
Tento průkopnický spektrometr je výsledkem mezioborové spolupráce vědců a mezinárodních partnerů. Vedoucím projektu a odpovědným řešitelem je Petr Neugebauer (CEITEC VUT), kritickou sondu NMR/EPR navrhli Jan Dubský (CEITEC VUT), Petr Drexler a Martin Čáp (oba FEKT VUT). Kvazioptický můstek spektrometru dodala společnost Thomas Keating Ltd. (Velká Británie), zatímco jeho komponenty pro frekvenci 329 GHz dodala společnost Virginia Diodes Inc. (USA). Zařízení sestavil a nastavil tým, jehož členy byli Jan Dubský a Oleksii Laguta (CEITEC VUT), NMR testy vykonali Jan Dubský (CEITEC VUT) a Radovan Fiala (CEITEC MU).
Konstrukce spektrometru byla financována z grantu EXPRO Grantové agentury České republiky (GA ČR).
Dopad a praktické aplikace
Konečným cílem spektrometru je vylepšit experimenty NMR pomocí dynamické jaderné polarizace. Tato technika zesiluje NMR signály přenosem polarizace z elektronových spinů na jádra, což vědcům umožňuje studovat biomolekuly, například proteiny, se zvýšenou citlivostí. Potenciál zařízení pro pokrok v molekulárním výzkumu je příslibem pro budoucí využití při vývoji léků, diagnostice nemocí a dalších biomedicínských inovacích.
Mocný nástroj pro vědu
Pro představu o schopnostech spektrometru je třeba uvést, že pracuje na frekvencích stokrát vyšších, než jaké se používají v mobilních telefonech, a vytváří magnetické pole desetkrát silnější, než jaké se používá v průmyslových magnetech na třídění šrotu. Tento obrovský výkon umožňuje studovat mikroskopické interakce, které jsou nezbytné pro pochopení složitých biologických a chemických procesů.
Pro širokou veřejnost je odhalení tohoto spektrometru vzrušujícím krokem k většímu vědeckému objevu. Bílkoviny, stavební kameny života, hrají zásadní roli ve zdraví a fungování našeho těla. Pokud proteiny nefungují správně, mohou vznikat nemoci. Díky využití pokročilých technik magnetické rezonance může tento spektrometr pomoci vědcům lépe porozumět struktuře bílkovin a navrhnout léky, které bojují proti nemocem na molekulární úrovni.
Výzkumníci zapojení do projektu plánují, že v blízké budoucnosti budou publikovat své výsledky v předních vědeckých časopisech a ukážou obrovské přínosy spektrometru v oblasti materiálových věd a molekulární biologie.
20. 3. 2025 Doplnění: Článek byl aktualizován poté, co spektrometr získal ocenění Zlatý AMPER 2025.
Autorka: Petra Králová
Foto: Hedvika Cimbálníková
Zdroj: CEITEC
- Autor článku: ne
- Zdroj: CEITEC
