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

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