Vědci z Olomouce budou vyvíjet dvojrozměrné „superfunkční“ uhlíkové materiály, které by mohly způsobit revoluci v medicíně nebo elektrotechnickém průmyslu. Budou mít k tomu výjimečné podmínky. Fyzikální chemik Michal Otyepka, který stál u objevu nejtenčího izolantu na světě, takzvaného fluorografenu, na to získal prestižní grant Evropské výzkumné rady v hodnotě 1,8 milionu eur.
Michael Otyepka, který působí v Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů Univerzity Palackého v Olomouci, uspěl u komise s projektem s názvem Dvoudimenzionální chemie směrem ke grafenovým derivátům.
Grafen je 2D materiál, protože postrádá tloušťku
Materiály, které bude spolu s kolegy zkoumat, jsou odvozené od grafenu, což je supertenká forma uhlíku tvořená jednou vrstvou atomů. Grafen je velmi lehký, třistakrát pevnější než ocel a mimořádně dobře vede elektřinu. Je tak tenký, že prakticky nemá objem, jen obrovskou plochu.
Jeden gram grafenu by pokryl čtyři fotbalová hřiště. Protože nemá smysl hovořit o jeho třetí dimenzi - tloušťce, označují vědci tyto materiály jako 2D. Fyzikové z Anglie dostali v roce 2010 za objev grafenu Nobelovu cenu. Olomoučtí vědci přišli pár měsíců nato s tím, že jeho sloučenina s fluorem má výjimečné vlastnosti.
„Nyní budeme hledat odpovědi na otázku, zda v dvojrozměrném světě existují specifická pravidla, která bychom mohli využít pro přípravu unikátních 2D materiálů. Pokud se to podaří, budeme schopni předpovědět jejich vlastnosti, připravit je a použít ve vhodných technologiích,“ vysvětloval Otyepka.
Nové materiály by mohly pomoci medicíně
Z odvozenin grafenu by mohly vzniknout třeba materiály pro zobrazovací metody v medicíně a detekci různých biomolekul v krvi, moči či přímo v buňkách pacientů. „Mohl by při vhodné úpravě putovat do lidských buněk a napravovat poškozené procesy, mohl by donášet do těla léčiva,“ vysvětlil ředitel olomouckého výzkumného centra Radek Zbořil. Materiál by mohl také sloužit při rozpoznávání toxických látek v životním prostředí.
Další možností je využití v elektronice. Grafen by mohl umožnit její zmenšování. „Nabízí se možnost využívat chytré uhlíkové materiály jako náhrady v elektronických součástkách. Uhlík je totiž levný a netoxický materiál,“ uvedl autor výzkumu Michal Otyepka.
Cílem olomouckých vědců je také vymyslet způsob velkokapacitní přípravy. Jdou na to chemickou cestou. I v tom jim pomůže téměř padesátimilionový grant Evropské výzkumné rady. Zázemí mají ve špičkově vybaveném Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů, ve kterém pracuje mezinárodní tým odborníků z různých oblastí chemie, fyziky a příbuzných oborů. K dispozici mají také nejvýkonnější mikroskop v zemi za více než padesát milionů.
