Magnet už nemusí být kovový. Čeští vědci prolomili letité dogma a vyvinuli magnetický uhlík

Sen mnoha generací badatelů si splnili vědci z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Univerzity Palackého v Olomouci. S využitím grafenu, supertenké formy uhlíku, připravili první nekovový magnet, který si zachovává magnetické vlastnosti až do pokojové teploty. Prolomili tak letité dogma, neboť všechny doposud využívané magnetické materiály jsou na bázi kovů a jejich sloučenin.

Chemicky upravený magnetický grafen otevírá dveře k novým aplikacím například v biomedicíně nebo elektronice. Práce olomouckých vědců nedávno vyšla v prestižním časopise Nature Communications.

„Již několik let jsme tušili, že cesta k magnetickému uhlíku by mohla vést právě přes grafen – jedinou dvoudimenzionální vrstvu atomů uhlíku. Její chemickou úpravou pomocí dalších nekovových prvků, jako jsou fluor, vodík a kyslík, jsme vytvořili nové zdroje magnetických momentů, které spolu úžasně komunikují i při pokojové teplotě. Znamená to obrovský posun v možnostech využití organických magnetů,“ říká hlavní autor projektu a ředitel RCPTM Radek Zbořil.

Jak objev funguje?

Práce vznikla výhradně za přispění olomouckých vědců, kteří také vysvětlili původ magnetismu v těchto uhlíkových materiálech.

„V kovových systémech jsou magnetické jevy způsobeny elektrony ve struktuře atomů kovů. V organických magnetech, které jsme vyvinuli, za nimi stojí nekovové chemické radikály, které nesou volné elektrony,“ upřesňuje Michal Otyepka, spoluautor teoretického modelu, který se na projektu podílel v rámci řešení prestižního grantu Evropské výzkumné rady (ERC). „Jsem rád, že hned první práce na ERC projektu přinesla tak zásadní výsledky,“ dodává.

Nahrávám video

Cesta od tohoto objevu k zavedení do praxe může být ještě relativně dlouhá. Spektrum případných aplikací je ovšem obrovské. „Myslím, že nejen náš olomoucký tým, ale široká vědecká komunita bude chtít využít obrovský povrch grafenu a jeho unikátní vodivostní či elektronické parametry v kombinaci s magnetickými vlastnostmi. Nabízí se uplatnění ve spintronice a elektronice, ale i v medicíně při cíleném transportu léčiv či separaci molekul s využitím vnějšího magnetického pole,“ naznačuje směry dalšího výzkumu Jiří Tuček, který se specializuje právě na magnetismus pevných materiálů.

Na aplikacích organických magnetů, ale i vývoji přesných teoretických modelů již čeští vědci spolupracují s kolegy z Japonska nebo Belgie.

Kromě uhlíkových magnetů publikoval na konci minulého roku olomoucký tým v časopise Nature Communications také objev nejmenších kovových magnetů. Čeští vědci však podle profesora Zbořila zdaleka neřekli ve výzkumu magnetismu poslední slovo.

„Jsme velmi daleko ve vývoji prvních magnetických molekul, se kterými lze manipulovat při pokojové teplotě. Experimenty tuto možnost jasně potvrzují. Pracujeme teď společně se skupinou profesora Pavla Hobzy na teoretickém vysvětlení unikátního chování takových molekulárních magnetů. Moc bych si přál, abychom do třetice byli rychlejší než konkurence, hlavně s ohledem na možný nedozírný dopad například v molekulární elektronice a senzorice,“ uzavírá Zbořil.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Brno je zřejmě starší, než se předpokládalo, ukazuje archeologický objev

Brno pravděpodobně vzniklo před rokem 1000 našeho letopočtu, zjistili archeologové Muzea města Brna. V laboratoři nechali otestovat lidskou kost nalezenou při dřívějších průzkumech na Starém Brně. Dosud konkrétní doklad o počátcích města chyběl.
před 38 mminutami

Vědci našli u Beninu korálové útesy. Čekali přitom, že jen zmapují „hřbitov“

Když se skupina francouzských mořských biologů vydávala zkoumat korálový útes poprvé popsaný v šedesátých letech minulého století, očekávala, že bude jen mapovat mrtvý ekosystém. Jenže badatelé naopak narazili na životem kypící oblast.
před 1 hhodinou

Vědci našli první pevnou exoplanetu s atmosférou. Blíž objevení života ještě nebyli

Vědci poprvé objevili atmosféru, která obklopuje skalnatou planetu podobnou Zemi, jež obíhá v obyvatelné zóně jiné hvězdy. Tento objev představuje dosud nejsilnější důkaz toho, že mimo naši sluneční soustavu by mohly existovat světy, které mají podobné podmínky jako Země, pokud jde o složení a teplotu, a které by tak mohly být schopné podporovat život.
před 17 hhodinami

V Česku podle vědců přibývá nepůvodních hub. Škodí lesům i plodinám

Nepůvodních hub a takzvaných oomycet neboli řasovek poškozujících lesy i zemědělské plodiny v posledních desetiletích v Česku přibývá. Vyplývá to ze zjištění vědců, kteří sestavili souhrnný seznam těchto organismů pro tuzemsko. Mnohé z nepůvodních druhů se do země dostaly neúmyslně vlivem mezinárodního obchodu s živými rostlinami a rostlinným materiálem, uvedl Výzkumný ústav pro krajinu (VÚK).
před 18 hhodinami

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.