Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Ústav anorganické chemie Akademie věd ČR, v. v. i.

14. 2. 2008
 |  Vesmír 87, 124, 2008/2
komerční prezentace

Ústav anorganické chemie AV ČR pokrývá svou činností rozsáhlou oblast anorganické chemie a její hraniční oblasti s organickou a fyzikální chemií, biologií, materiálovými a ekologickými vědami, chemickým inženýrstvím a fyzikou pevné fáze. Jeho dnešní zaměření se vyvíjelo z hlavních témat původního Ústavu anorganické chemie v Praze (zal. 1956) a Ústavu anorganických syntéz v Řeži u Prahy (zal. 1961) sloučených r. 1972 do podoby dnešního Ústavu anorganické chemie AV ČR, v. v. i. V roce 2001 došlo i k lokálnímu sloučení pracovišť ve výzkumném areálu v Řeži u Prahy, které podpořilo spolupráci a vývoj témat. Tematická struktura byla ovlivněna také postupným budováním společných pracovišť s vysokými školami, konkrétně Laboratoře nízkých teplot (s UK a s Fyzikálním ústavem AV ČR), Laboratoře anorganických materiálů (s VŠCHT v Praze) a Akademické laboratoře materiálového výzkumu malby (s AVU v Praze). Pracovníci ústavu stojí dnes svou prací nejčastěji u zrodu nových materiálů s předem definovanými vlastnostmi, především mechanickými, biologickými, optickými, elektrickými a magnetickými, nebo u zrodu nových sloučenin pro chemický průmysl, farmaceutickou výrobu či medicínské a ekologické aplikace. Výzkum a přípravu nových látek kombinují pracovníci ústavu s chemicko-inženýrským studiem vybraných procesů a technologií. Spolupráci s průmyslovým sektorem a tendenci k aplikacím dosvědčuje Pilotní centrum vybudované při ústavu jako čtvrtprovozní zařízení pro vývoj technologií.

Ústav má v současnosti 65 vědeckých a odborných pracovníků ve výzkumných odděleních a kolem 30 studentů doktorského studia, které školí na základě společných akreditací s Vysokou školou chemicko-technologickou v Praze, Přírodovědeckou fakultou UK v Praze a Univerzitou Pardubice. Část původních a většina nových témat podporovaných českými a mezinárodními grantovými projekty určují v současnosti charakter ústavu spíše než formální dělení na oddělení a laboratoře. Řešené úkoly se dnes opírají o tuzemskou vědeckou spolupráci zejména s vysokými školami, s nimiž má ústav společné akreditace. Jednotlivé výzkumné týmy však mívají často jak tradiční, tak časově vymezené zahraniční spolupráce spojené se stážemi mladých vědeckých pracovníků. V poslední době se pak rychle rozvíjí i spolupráce s firmami vývojového zaměření, zejména v materiálovém výzkumu.

Mezi klíčové oblasti našeho výzkumu patří studium sloučenin boru. Bor, podobně jako uhlík, je schopen tvořit binární hydridy s více atomy, ale s odlišným typem vazeb (tzv. dvouelektronové třístředové vazby) a prostorovou geometrií molekuly odvozenou převážně od ikosaedru. Klastrové hydridy boru (borany, karborany a metallaborany) by díky své velké chemické stabilitě, velikosti srovnatelné s organickými aromatickými molekulami, hydrofobnímu chování, substituci v definovaných polohách klece a dalším vlastnostem mohly nalézt široké využití jako účinné substance v medicíně. Doposud však byly využívány většinou jen jako inertní nosiče izotopu 10B do maligních tkání v borové neutronové záchytové terapii mozkových nádorů a melanomů.

Ve skupině hydridů boru byly v ústavu nedávno nalezeny syntetické cesty vedoucí k sloučeninám, které mohou působit jako účinné nepeptidomimetické inhibitory HIV-1 proteázy (PR). Tyto látky jsou založeny na kobaltbis-dikarbolidovém anionu (viz obrázek 1). Vývoj látek umožnil předchozí systematický základní výzkum, který zde probíhá již řadu let a je zaměřen na studium principů výstavby molekul boranů, karboranů, heteroboranů a metallaboranů, substituci v jednotlivých polohách skeletů a cílený vývoj stavebních klastrových bloků s reaktivními skupinami. Díky tomu, že takové stavební jednotky jsou dostupné, je možná rychlá cílená příprava účinných inhibitorů HIV, které nesou v molekule dva či více klastrů propojených organickou skupinou, a základní optimalizace geometrie molekuly. Oblast inhibitorů HIV je studována ve spolupráci s ÚOCHB AV ČR, v. v. i. (skupina doc. J. Konvalinky), Ústavem analytické chemie VŠCHT (skupina prof. V. Krále) a Univerzitou v Heidelbergu (skupina prof. H.-G. Kraeusslicha). Testy prokázaly, že nově identifikované inhibitory účinně blokují replikaci viru v tkáňových kulturách, neinhibují jiné savčí proteázy a nejsou toxické pro savčí buňky. Tyto sloučeniny se vážou do aktivního místa enzymu novým, dosud nepopsaným způsobem a jsou účinné i proti rezistentním mutantům virových proteáz. Práce na zdokonalení struktury inhibitorů nadále pokračují. První řada inhibitorů byla publikována v prestižním časopise. Výstupem spolupráce jsou také dva české a jeden mezinárodní patent.

Další oblastí našeho výzkumu je příprava a studium nových nanomateriálů. Pro detoxikaci korozně citlivých materiálů, které jsou kontaminovány velmi toxickými látkami, byly připraveny jemně disperzní anorganické oxidy o velikosti krystalitů v řádu desítek nanometrů (viz snímek z HR-TEM). Tyto perspektivní materiály lze připravit metodou homogenní hydrolýzy směsi roztoků síranů Ti, Fe, Zn, Al a Zr močovinou při teplotě 70–100 °C. Vyznačují se velmi vysokým měrným povrchem (až 600 m2.g–1) a rozmanitou morfologií (na obrázek 2 je struktura TiO2 pořízená rastrovacím elektronovým mikroskopem – SEM). Rozklad bojových otravných látek (sarinu, somanu, yperitu a látky VX) na netoxické rozkladné produkty probíhá již od několika minut po aplikaci nanodisperzních oxidů na kontaminované povrchy. Stupeň konverze bojových otravných látek na takto připravených materiálech přesahuje 98 % v průběhu jedné hodiny. Ve spolupráci s Vojenským technickým ústavem ochrany Brno v rámci projektu Ministerstva průmyslu a obchodu 1H-PK2/56 Nanodisperzní oxidy a hydroxidy Ti, Fe, Al, Zn a Zr pro destrukci chemických bojových látek je připravována technologie výroby těchto materiálů (viz 2).

Modifikací reakčních podmínek lze stejným postupem připravit vysoce aktivní fotokatalyzátory pro ultrafialovou a viditelnou oblast světla. V náročné světové konkurenci výzkumu v oblasti fotokatalytických dějů byla vybudována specializovaná laboratoř, která slouží k objektivnímu vyhodnocování účinků fotokatalyticky aktivních materiálů. K tomuto účelu byla zkonstruována původní, velmi složitá laboratorní a čtvrtprovozní zařízení – fotoreaktory o objemech 1 až 5 litrů. V těchto reaktorech charakterizuje fotokatalytické pigmenty (většinou na bázi oxidů Ti nebo Zn ve formě jejich suspenzí nebo vrstev) při expozici ultrafialovým nebo viditelným světlem jejich fotokatalytický účinek na organické indikátory v kapalné nebo plynné fázi.

Ke studiu nanomateriálů používáme v našem ústavu v České republice unikátní přístroj – transmisní elektronový mikroskop s vysokým rozlišením HR-TEM (maximální rozlišení je 1,7 Å = 1,7 × 10–10 m). V transmisním elektronovém mikroskopu lze velmi dobře nejen pozorovat morfologii nanočástic, ale také studovat jejich strukturu a chemické složení. Můžeme přímo pozorovat jednotlivé nanočástice, což žádná jiná metoda neumožňuje. Na obrázek 3 vidíte nanočástici TiO2 o velikosti 20 nm zobrazenou pomocí TEM s atomovým rozlišením. V pravém horním rohu je zobrazen zvětšený model struktury této částice (Ti – modře, O – červeně).

Vedení ústavu

ředitelka Ing. Jana Bludská, CSc.

zástupce ředitelky Ing. Zbyněk Černý, CSc.

předsedkyně Rady ÚACH AV ČR, v. v. i., Ing. Jana Bludská, CSc.

předsedkyně Dozorčí rady Ing. Blanka Wichterlová, DrSc.

Adresy a kontakty

www.iic.cas.cz

Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.,

Husinec-Řež 1001, 250 68 Řež

tel. +420 220 940 158, fax +420 220 941 502

e-mail: sekretar@iic.cas.cz

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Anorganická chemie

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné