Fotoreportáž z projektu:
Klimatické změny, energetická krize a potřeba zlepšit kvalitu života. Právě na tyto společenské výzvy reaguje projekt TECHSCALE, jehož posláním je navrhnout novou generaci nanomateriálů pro aplikace v energetice, katalýze, senzingu, ale i teranostice. Součástí projektu je také posuzování společenských dopadů a přijetí nových technologií ze strany veřejnosti.
Vysokorozlišovací elektronový mikroskop (HRTEM) je klíčový nástroj v oblasti nanotechnologií. Díky jeho unikátním vlastnostem je přístroj neocenitelným při studiu vlastností širokého spektra nových nanomateriálů, které lze využít například pro získávání a ukládání energie, v biomedicíně, nanorobotice a řadě dalších oblastech.
S pomocí vysokorozlišovacího elektronového mikroskopu vědci nahlížejí do struktury materiálů až na úrovni atomů a díky tomu dokáží přesně zmapovat jejich chemické složení.
Mikroskop se skenujicí sondou. Tento unikátní přístroj kombinuje techniky skenovací tunelovací mikroskopie a mikroskopie atomárních sil pro zkoumání povrchů s atomárním rozlišením. Díky prostředí ultravysokého vakua lze studovat dokonale čisté a dobře definované povrchy, které nejsou kontaminovány molekulami ze vzduchu, což je klíčové pro základní i aplikovaný výzkum v oblasti materiálových věd.
Tato technika umožňuje manipulaci s jednotlivými atomy a molekulami, což otevírá cestu k vývoji kvantových struktur a molekulárních zařízení. Navíc ji lze kombinovat s doplňkovými spektroskopickými metodami, čímž je možné získat komplexní informace o chemickém složení, elektronických vlastnostech i morfologii zkoumaného materiálu.
Snaha navrhovat a řízeně připravovat nové materiály s požadovanými vlastnostmi, které posunou hranice nanosvěta, prostupuje celým projektem TECHSCALE. Jedním z významných cílů je využít tyto nanomateriály pro zvýšení účinnosti solárního štěpení vody pro udržitelnou produkci vodíku. Na snímcích výzkumníci testují nové materiály na bázi oxidu titaničitého ve formě nanotrubic.
Výkonné počítače jsou při vývoji nových materiálů nezbytnými pomocníky. Umožňují simulovat chování materiálů dřív, než je vědci vůbec vyrobí. Díky tomu výzkumníci velmi rychle zjistí například to, jak budou nové materiály pevné, vodivé nebo stabilní. Virtuální testování a simulace šetří čas i peníze a umožňuje vybírat jen ty nejlepší kandidáty pro další výzkum.
Metodu atomárního inženýrství výzkumníci využívají i při vývoji materiálů pro senzorické aplikace. Elektrochemické biosenzory jsou využitelné nejen v medicíně, ale například i pro sledování kvality potravin, pitné vody nebo ovzduší. Jejich klíčovou součástí jsou elektrody, pro jejichž výrobu se ukázaly jako velmi vhodné materiály právě na bázi grafenu. Na snímcích provádí vědkyně prvotní testování atomárních materiálů pro senzorické aplikace, zejména detekci různých biomolekul.
Nově vyvinuté atomární materiály se dají lehce připravit a následně otestovat i pro biosenzorické aplikace, například pro diagnostické systémy, které detekují důležité biomarkery.
Více informací o projektu TECHSCALE
FOTO: Archiv projektu, MŠMT
