Výzkumné skupiny

V RCPTM působí šest 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.

Magnetické nanostruktury

Vedoucí skupiny: Aristeides Bakandritsos, Ph.D.

Skupina se zaměřuje na syntézu, vývoj a studium nízkodimenzionálních materiálů na bázi uhlíku, železa a nehydratovaných oxidech železa a jejich hybridech, včetně molekulárních komplexů. Značná pozornost je věnována pochopení mechanismů, které řídí strukturu a složení materiálů ve vztahu k jejich magnetickým vlastnostem, dále pak inženýrství jejich reaktivních a funkčních míst, popisu jejich chování v nanosvětě a identifikaci takových parametrů, které mohou vyladit jejich vlastnosti a zvýšit jejich použitelnost. Jejich aplikační potenciál sahá od technologických, katalytických a environmentálních remediací k aplikacím navázaným na uchovávání energie. Pro hloubkovou strukturální a magnetickou charakterizaci se používá široké portfolio experimentálních technik, včetně Mössbauerovy spektroskopie v různých režimech (za nízkých teplot, pokojové i vysoké, včetně měření ve vnějších magnetických polích), magnetometrů (PPMS-DC/AC) a EPR spektroskopie. Při studiu materiálů pro skladování energie využívá skupina elektrochemické bateriové stanice s environmentální komorou a rukavicovými boxy. Skupina rovněž disponuje přístroji pro TG a DSC analýzy doplněná analýzou odchozích plynů pomocí hmotnostní spektroskopie. Činnosti dále zahrnují simulaci a teoretické modelování popisující zejména magnetické vlastnosti uhlíkových nanostruktur. Skupina má také přístup k centrální infrastruktuře RCPTM pro charakterizaci pokročilých materiálů. Kromě výzkumu se skupina podílí na vývoji a konstrukci Mössbauerovských spektrometrů, které se prodávají po celém světě, a na výrobě nových značek permanentních magnetů založených na vzácných fázích oxidů železa.

Více o skupině


Uhlíkové nanostruktury, biomolekuly a simulace

Vedoucí skupiny

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

Výzkum skupiny se zaměřuje na syntézu, charakterizaci a aplikace nízkodimenzionálních materiálů na bázi uhlíku (zejména uhlíkových teček, grafenu a jeho derivátů). Vědci vyvíjejí nové metody funkcionalizace a chemické modifikace grafenu a jeho derivátů. Hluboké pochopení fyzikálně-chemických vlastností jim pomáhá navrhovat funkční materiály s cílem využít je zejména v katalýze, při skladování energie, snímání a zobrazování. Úsilí vědců má oporu v těsném propojení experimentálních i teoretických přístupů. Znalosti v oblasti výpočetní chemie sahají od prvních základních metod, přes vícenásobné techniky až po vývoj silového pole. To umožňuje aplikovat molekulární simulace na širokou škálu molekulárních struktur obsahujících nanomateriály, biomakromolekuly a komplexní molekulární systémy.

Více o skupině


Biologicky aktivní komplexy a molekulární magnety

Vedoucí skupiny: 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

 


Nanomateriály v biomedicíně

Vedoucí skupiny: Mgr. Kateřina Poláková, 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


 

IMG_09_12_2014_00997Enviromentální nanotechnologie

Vedoucí skupiny: 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 skupiny: 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