Flexibilní molekuly (Český rozhlas, Věda Plus)

Šárka Fenyková, redaktorka

Objev českých výzkumníků ovlivní, jak se budou vyvíjet tzv. inteligentní materiály v oblasti genetiky, lékařství nebo elektroniky. Vědci z Česka a Francie zpochybnili jednu z dosavadních zásad o manipulaci s elektrony. Elektrochemici studují chemické reakce, při kterých se v molekulách přijímají nebo odevzdávají elektrony. Tým Magdalény Hromadové z oddělení elektrochemie Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd přišel s novým objevem, který zahrnuje tzv. víceelektronový přenos a ten vyžaduje méně energie. Vysvětlíme si to teď právě s doc. Magdalénou Hromadovou, dobrý den.

Doc. Magdaléna Hromadová

Dobrý den.

Šárka Fenyková, redaktorka

Co přesně znamená ten víceelektronový přenos a proč je tak důležitý v chemii a energetice?

Doc. Magdaléna Hromadová

Jak jste již řekla, tak v oboru elektrochemie studujeme proměny látek přijetím nebo odevzdáním elektronů. Klasickým příkladem redoxních dějů, který znají všichni, je rezivění předmětů obsahujících železo, takže pomocí elektronů nebo většího počtu elektronů jsme schopni změnit vlastnosti materiálu nebo jediné molekuly na jinou, která má odlišné vlastnosti. Tento proces se nazývá redukce nebo oxidace a může být značně složitý, i když je spojený s přenosem jenom jednoho elektronu. Víceelektronový přenos obecně znamená, že látka přijme nebo odevzdá víc než jeden elektron, třeba molekula fulerenu je schopna přijmout až šest elektronů, akorát k tomu nedochází v jednom kroku a náš výzkum se zaměřil na procesy, u kterých dochází k přenosu dvou nebo více elektronů v jednom kroku. A v případě toho dvouelektronového přenosu vzniká nejčastěji jednoduchá chemická vazba a právě pomocí našeho objevu jsme byli schopni vytvořit molekuly, které mají z hlediska průmyslu nebo energetiky zajímavé vlastnosti, například byla navržena molekula, která je schopna přijetím nebo odevzdáním dvou elektronů přepínat mezi dvěma stavy, zároveň přenos těch dvou elektronů v jednom kroku umožňuje uchování energie v takhle nově vzniklé vazbě a tahle energie se dá využít později, kdykoliv je to zapotřebí. Na tomto principu vlastně fungují palivové články.

Šárka Fenyková, redaktorka

Ano, paní docentko. Ještě mě zaujalo, mluvili jsme na začátku o inteligentních materiálech tak, které by díky tomuto objevu mohly vylepšit svoje schopnosti?

Doc. Magdaléna Hromadová

My jsme se bavili o tom, že inteligentní materiál by měl mít jinou vlastnost, než se původně očekává, to je taková ta vlastnost tzv. struktronických materiálů, a ten náš objev by mohl přispět vlastně k vytvoření těchto materiálů. Třeba my jsme schválně vytvořili molekulu, která má takovou vazbu, která není dostatečně pevná na to, aby vznikl jenom jeden typ toho materiálu, takže se dá pracovat pomocí této metodiky na vytvoření různého typu těch materiálů, jak já jsem již říkala, molekulový přepínač v molekulární elektronice.

Šárka Fenyková, redaktorka

A úplně prakticky, abychom si to i my laici dokázali představit, v jakém oboru by se toho všeho, na co jste přišli, dalo využít.

Doc. Magdaléna Hromadová

Už se delší dobu zabýváme výzkumem v oblasti tzv. molekulární elektroniky, takže využití víceelektronového přenosu může přispět k implementaci přepínačů nebo tranzistorových prvků na bázi molekul v elektronice. Já vám jenom neřeknu, kdy tato technologie bude k praktickému použití, ale to by byl náš sen - zvýšit rychlost elektronických zařízení.

Šárka Fenyková, redaktorka

Budete v tom výzkumu pokračovat, případně jakým směrem?

Doc. Magdaléna Hromadová

Určitě v tom výzkumu budeme pokračovat a rádi bychom vytvořili molekuly, které by byly dostatečně stabilní a umožnili zvýšit tu rychlost elektronických zařízení. My samotní děláme základní výzkum a jsme schopni změřit závislost proudu na vloženém napětí, což je základní požadavek těch zařízení, a my toto jsme schopni změřit pro jedinou molekulu, takže jsme se dostali do nanorozměrů. Vlastně jsme schopni měřit Ohmův zákon pro jednu jedinou molekulu.

Šárka Fenyková, redaktorka

Vysvětluje Magdaléna Hromadová z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského, děkuji za rozhovor.

Doc. Magdaléna Hromadová

Já také děkuji.

Šárka Fenyková, redaktorka

Na slyšenou. A já ještě doplním, že zmiňovaný výzkum provádí vědci v projektu Amulet, který získal finanční podporu z Operačního programu Jana Amose Komenského Ministerstva školství a z fondů Evropské unie.