Vědci budou díky prestižnímu projektu ladit vlastnosti molekul pomocí 2D materiálů

Demonstrace interakce derivátu grafenu s molekulami pro aplikace v chemické katalýze.
Autor: Martin Pykal
čtvrtek 14. březen 2019, 8:00 – Text: Martina Šaradínová

Nové cesty, jimiž lze pomocí 2D materiálů ovlivnit vlastnosti organokovových molekul, hledají od letošního roku díky projektu Grantové agentury ČR - EXPRO spolu se svým týmem fyzikální chemici Pavel Hobza a Radek Zbořil z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů.

Získané poznatky hodlají následně otestovat v reálných aplikacích. Pro příštích pět let získali na excelentní výzkum dotaci 53,3 milionu korun.

Projekt nazvaný Ovlivnění elektronických vlastností organometalických molekul pomocí jejich nekovalentní interakce s rozpouštědly, ligandy a 2D systémy navazuje na dlouholetý výzkum obou vědců a jejich domovských pracovišť. Cílem je prokázat, že je možné vlastnosti molekul ovlivnit pomocí 2D materiálů.

„Smyslem projektu je poprvé využít 2D chemii grafenu k ovlivnění elektronických stavů a vlastností molekul. Vycházíme z myšlenky, že grafen případně jeho deriváty mohou být vhodným substrátem, který může skrze kovalentní i nekovalentní interakce ovlivnit elektronické, magnetické či optické vlastnosti molekuly," objasnil princip jeden z řešitelů a ředitel RCPTM Radek Zbořil.

Vědci musí vytvořit komunikační cestu mezi molekulou a 2D povrchem. Využijí k tomu chemické vazby, které mezi oběma složkami systému vzniknou. „Vydáme se převážně cestou kovalentní chemie, protože se ukazuje, že u těchto pevnějších vazeb je interakce mezi molekulou a substrátem silnější, což by mohlo umocnit i vzájemnou synergii. Vyzkoušíme ale i nekovalentní vazby. Zvolený přístup bude záviset na tom, jaký 2D materiál použijeme," vysvětlil nejcitovanější český vědec a objevitel tzv. nepravé vodíkové vazby Pavel Hobza. Pro výzkum si vědci vybrali planární molekuly na bázi tzv. ftalocyaninů s centrálním atomem železa. Právě tyto molekuly strukturně příbuzné hemoglobinu se budou vědci snažit ovlivnit.

Ačkoliv zásadním přínosem projektu má být potvrzení hypotézy o možnosti ovlivňovat vlastnosti molekul pomocí dvoudimenzionální chemie, ve druhém kroku chtějí badatelé poznatky vyzkoušet v reálných aplikacích. Takové hybridní systémy 2D materiálů s navázanou molekulou nabízejí uplatnění v molekulární elektronice, biomedicíně, elektrokatalýze či v nových technologiích ukládání energie.

Cílem nové skupiny grantových projektů EXPRO je podporovat výzkumné týmy vedené špičkovou mezinárodně uznávanou vědeckou osobností nebo mladým vědeckým pracovníkem s přesvědčivým potenciálem pro excelenci a směřovat podporu tam, kde excelence už existuje nebo má naději vzniknout. To má přispět ke zvýšení kvality české vědy. Jednou z podmínek je, že klíčový vědecký pracovník v průběhu řešení projektu podá žádost o grant Evropské výzkumné rady (ERC). V první grantové soutěži projektů excelence uspělo celkem 36 projektů.