Výzkumné skupiny

V RCPTM působí osm výzkumných skupin. V čele každé stojí vedoucí, kterého jmenuje generální ředitel. Vedoucí skupin spolupracují úzce s vedením centra, sledují aktuální trendy ve výzkumu a podílejí se na plánování výzkumných aktivit centra. Využívají rovněž zpětné vazby, kterou poskytuje Vědecká rada RCPTM.

Magnetické nanostruktury

Vedoucí: Doc. Jiří Tuček, Ph.D.

Skupina se dlouhodobě věnuje studiu magnetických vlastností různých nanostrukturních materiálů na bázi železa, nehydratovaných forem oxidů železa a uhlíku a jejich hybridů, zahrnující rovněž molekulární komplexy. Významná pozornost je přitom věnována pochopení mechanismů řídících magnetické vlastnosti (nano)materiálů, popisu magnetického chování v nanosvětě a identifikování parametrů kterými lze příhodně ladit magnetické vlastnosti s ohledem na aplikovatelnost (nano)materiálu. Aplikovatelnost takovýchto (nano)materiálů přitom postihuje různé odvětví v oblastech technologických, medicínských a environmentálních. Pro magnetickou charakterizaci (nano)materiálů skupina využívá široké spektrum experimentálních technik, mezi něž patří Mössbauerova spektroskopie v různých experimentálních podmínkách (měření při pokojové, nízké a vysoké teplotě, měření ve vnějších magnetických polích, in-situ měření, apod.), magnetometry (indukční magnetometr typu SQUID, PPMS) a elektronová paramagnetická rezonance. Skupina rovněž disponuje přístroji pro TG a DSC analýzy. Aktivity skupiny rovněž zahrnují simulační a teoretické studie, jejichž cílem je konstrukce modelů popisujících magnetické chování převážně uhlíkových nanostruktur. Mimo výzkum se skupina aktivně podílí na vývoji a konstrukci mössbauerovských spektrometrů, které jsou prodávány po celém světě.

Více o skupině


Uhlíkové nanostruktury, biomolekuly a simulace

Vedoucí: Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.

Skupina se dlouhodobě věnuje výzkumu grafenu a jeho derivátů (fluorografenu, grafen oxidu). Výzkum zahrnuje vývoj nových metod funkcionalizace a chemické modifikace grafenu nebo teoretický i experimentální popis interakce grafenu s kovy a rozpouštědly. Dalšími významnými směry je výzkum fluorescenčních uhlíkových kvantových teček a jejich aplikace pro značení buněk nebo studium porézních uhlíkových nanostruktur pro environmentální a katalytické aplikace. Skupina vyvíjí také teoretické metody a nástroje pro studium biomakromolekul. Věnuje se zejména struktuře a dynamice biomakromolekul a jejich funkčních komponent a interakcím biomolekul s membránovými dvojvrstvami, enzymy a nanomateriály.

Více o skupině


Biologicky aktivní komplexy a molekulární magnety

Vedoucí: Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D.

Skupina se zaměřujeme na nové komplexní sloučeniny přechodných prvků, zejména na vývoj nových typů biologicky aktivních sloučenin s medicínským aplikačním potenciálem (např. látky s protinádorovými, protizánětlivými nebo antidiabetickými účinky), přípravu a studium molekulových magnetů a molekulových přepínačů s využitím např. v oblasti senzorů, paměťových či záznamových médií s vysokou hustotou záznamu, výzkum hybridních molekulárně-krystalických nanostruktur s funkcionalizovaným nanokrystalickým nosičem na bázi oxidů železa a navázanou koordinační sloučeninou.

Více o skupině


Optické a fotonické technologie

Vedoucí: Prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc.

Skupina se dlouhodobě věnuje výzkumu optických kvantových a nelineárních jevů a kvantové informatice, výzkumu nestandardních detekčních systémů na bázi optiky s citlivostí na jednotlivé fotony, speciálních mikro/nano optických povrchů a tomu odpovídajících optických technologií a měřicích metod. Další směry zahrnují vývoj metod pro depozici a charakterizaci tenkých vrstev metodami depozice z plazmatu a vakuového napařování. Skupina vyvíjí optické bezkontaktní měřicí metody založené na interferometrii v polích koherenční zrnitosti a v bílém světle a moiré topografii. Skupina se svými aktivitami také podílí na řešení prestižních mezinárodních projektů, jako je ATLAS–CERN (výzkum podstaty hmoty na urychlovači LHC v CERNu u Ženevy) nebo Pierre Auger Observatory (výzkum vysokoenergetického kosmického záření).

Více o skupině


Nanomateriály v biomedicíně

Vedoucí: RNDr. Václav Ranc, Ph.D.

Výzkum skupiny Bio-med lze rozdělit do dvou základních oblastí: syntéza nových nanomateriálů a jejich následná aplikace v biologickém nebo medicinálním odvětví. Syntetická část výzkumné skupiny má dlouhou historii v návrhu designu i vlastní syntéze nanomateriálů založených na kovech včetně železa, zlata, stříbra, platiny nebo potažmo oxidech těchto kovů (magnetit, manghemit). Výsledná forma syntetizovaného nanomateriálu může mít podobu nanokompozitu, nanoslitiny nebo též i tzv. „coreshell“ strukturu.  Naše infrastruktura umožňuje provádět charakterizaci nanomateriálů jak z pohledu mikroskopického, tak na základě interakcí vybraných nanomateriálů s živými systémy na buněčné úrovni nebo na úrovni testů na zvířecích modelech.  Aplikační část skupiny se specializuje na vývoj analytických procedur, jež jsou následně aplikovatelné v lékařské diagnostice nebo toxikologii, nebo například na vývoj nových kontrastních látek účinných při magnetické rezonanci.

Více o skupině


Nanotechnologie v analytické chemii

Vedoucí: Prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Skupina se zaměřuje na popis a modelování analytických procesů při přechodu do nanoměřítka (ionizace látek, nanoseparační lože, vliv nanočástic na interakci záření s analytem, elektrochemické přeměny) a charakterizaci nanomateriálů pomocí metod analytické chemie (např. kapilární elektroforéza). Dále pracuje na vývoji nových analytických zařízení (iontové zdroje, separační systémy, citlivé detekční systémy) a pokročilých analytických metod (nižší meze detekce, zrychlení analýz). Mezi další preferenční směry patří vývoj metod ke sledování přeměn toxických i farmakologicky zajímavých látek a popis interakce těchto látek s živými organismy. Skupina se zabývá také základním výzkumem ionizace a fragmentace v hmotnostní spektrometrii, prekoncentrace, chromatografické a elektroforetické separace. Ze získaných poznatků se vychází například při analýze potravin nebo v klinické a forenzní analýze.

Více o skupině


IMG_09_12_2014_00997Enviromentální nanotechnologie

Vedoucí: Mgr. Jan Filip, Ph.D.

Environmentální skupina se soustředí zejména na výzkum a vývoj pokročilých nanomateriálů a nových technologií pro aplikace v environmentální chemii včetně udržitelných aplikací v katalýze. Tyto nanomateriály mají uplatnění především ve třech hlavních oblastech: environmentální technologie, udržitelné katalytické aplikace a foto- a elektrochemické aplikace. První oblast zahrnuje vývoj (nano)materiálů s různým oxidačním stavem železa (například kovové železo, feráty – FeIV,V,VI) pro environmentální aplikace včetně čištění vod od toxických látek a dále také zkoumání ekotoxicity výše uvedených nanočástic apod. Druhá oblast se soustřeďuje na katalytické aplikace nanomateriálů na bázi kovů, oxidů kovů a uhlíku pro dosažení efektivní organické transformace. Dosažený pokrok v oblasti katalytických systémů na bázi oxidů železa představuje jedinečné výhody, které plynou z vysoké recyklovatelnosti a magnetických separací. Takové procesy jsou nejen ekologické, ale i ekonomicky zajímavé. Rychlý vzestup v oblasti fotochemie a elektrochemie zejména kvůli aplikacím souvisejícími s energiemi, například solární články nebo elektrokatalýza, byl silným impulsem k tomu, abychom se podíleli na vývoji nových materiálů také pro foto- a elektrochemické aplikace.

Více o skupině


Photoelectrochemistry

Vedoucí: Prof. Patrik Schmuki

Fotoelektrochemická skupina se zaměřuje na vývoj nové třídy multikomponentních hybridních systémů složených z centrálního materiálu, nejčastěji fotoaktivního polovodiče na bázi oxidů kovů (TiO2, α-Fe2O3, ZnO, WO3, BiVO4, atd), a materiálů na bázi uhlíku s řízeným tvarem a dimensionalitou (1D- nanotrubky, 2D-ultra tenké filmy, 3D-větvená nanoarchitekta atd.) Tyto materiály jsou fotokatalyticky a elektrokatalyticky vysoce aktivní a využitelné pro široké spektrum energetických a environmentálních aplikací zahrnující například štěpení vody, fotokatalýzu, fotoelektrokatalýzu nebo barvivem senzitizované solární články. Našim stěžejním přístupem je simultánní kombinace strategií jako je nanostrukturování, depozice ko-katalyzátorů, povrchová senzitizace, které jsou obvykle studovány odděleně, ale při jejich spojení a vzhledem k jejich synergickému efektu, dochází k výraznému navýšení (foto)-elektrokatalytické účinnosti. Jinými slovy nanostrukturované centrální materiály jsou kombinovány s jinými materiály a nanočásticemi se specifickou funkcionalitou, sloužící k např. optické sensitizaci (rozšířená absorpce ve viditelném spektru), zlepšení dynamiky fotogenerovaných nosičů náboje, zvýšení kinetiky povrchových oxidačně-redukčních reakcí – a tato interakce významným způsobem ovlivní foto-elektrokatatyltickou aktivitu celého kompozitního systému. Skupina disponuje špičkovým vybavením pro elektrochemický, fotoelektrochemický a fotokatalytický výzkum materiálů a vyvinutých hybridních nanostruktur.

Více o skupině