i

Aktuální číslo:

2018/6

Téma měsíce:

Komunikace

Hraju šachy s krystaly

rozhovor — s Lukášem Palatinusem
 |  4. 5. 2017
 |  Vesmír 96, 260, 2017/5

V tuto chvíli na světě neexistuje metoda, kterou byste v daném oboru mohli dostat přesnější výsledky. Tak lze jednou větou popsat výzkum týmu Lukáše Palatinuse z Fyzikálního ústavu Akademie věd. Jejich bezkonkurenční metoda je schopna získat detailní informace o struktuře nanokrystalů a mikrokrystalů.

Projekt, který letos v lednu vyvrcholil článkem v časopisu Science,1) začal kolem roku 2006. Palatinus se tehdy během postdoktorandského studia ve Švýcarsku věnoval rentgenové krystalografii, ale přičichl i ke krystalografii elektronové. Věděl, že má pověst limitované metody, nepoužitelné k přesnému určení vnitřních struktur krystalů. Jemu se to ale nezdálo. „Dostal jsem takový neodbytný pocit, že to tak nemůže být, že musí existovat metoda, jak se s pomocí elektronů podívat detailně do nitra krystalů,“ vzpomíná po letech. Tehdy ještě neměl čas se své myšlence věnovat naplno. Když se však roku 2009 vracel zpátky do Česka, už to bylo s představou, do čeho se chce pustit – měření rozptylu (difrakce) elektronů na krystalech.

Jak elektronová difrakce funguje? — Každý krystal je pravidelné uspořádání nějakých základních atomových nebo molekulárních motivů. V trojrozměrném prostoru se opakují podobně jako třeba řádky brambor na poli. Pokud tedy elektronovou difrakci přirovnám k takovému poli, při určitém pohledu vidím všechny linie řádků brambor ubíhající rovnoběžně kamsi na druhý konec pole, při jiném pravidelnost zmizí a výsledkem je pohled na neporušenou plochu zeleně. Nejsem-li však schopen vidět tuto strukturu vlastními smysly, potřebuji nějakou metodu, kterou stanovím, jak je pole osázeno. Mohu to udělat tak, že přes pole vyšlu partu lidí a počkám si na ně na druhé straně. Podle toho, jestli na druhou stranu pole přijdou v hloučcích, nebo se při průchodu polem rozptýlí, mohu usuzovat, jestli šli po směru řádků, nebo napříč. V krystalografii je pole měřený krystal a lidé záření rentgenových paprsků nebo elektronů. Pokud skutečný krystal prosvítím, spatřím na detektoru za prosvěcovaným materiálem difrakční obrazec, jehož vzhled ovlivnilo to, jak je hmota uvnitř krystalu uspořádaná. Obrazec vypadá jinak, když záření prochází krystalem orientovaným tak, že jsou jednotlivé stavební kameny krystalové mřížky „v zákrytu“˝, a jinak, pokud záření prochází pod jiným úhlem.

To v zásadě popisujete tradiční krystalografické metody. Co jste udělali jinak, že jste svým aktuálním výzkumem pronikli až na titulní stránku časopisu Science? — U běžných metod elektronové difrakce se pracuje s nepohyblivým elektronovým svazkem. Krystal je nějak nastaven, a když jím svazek elektronů prolétá, rozptyluje se na atomech tak, že výsledný difrakční obrazec je velmi citlivý právě pro jedno přesné nastavení krystalu. Abychom tuto citlivost omezili a abychom z obrazců „vytáhli“ informaci o prostorovém uspořádání atomů, použili jsme metodu precesní elektronové difrakce. Při ní krystalem prochází záření, které vykonává precesní pohyb. Je to asi jako bychom na nějakou osvětlovanou scénu při fotografování svítili baterkou, která je připoutána na lanku, jímž točíme jako vrtulí letadla, ale světlo baterky stále míří do jednoho bodu. V detektoru za krystalem je opět difrakční obrazec, avšak v určitých detailech odlišný. Tím, že paprsek ozařuje krystal z mírně se měnícího směru, zprůměrujeme rušivé vlivy tak, že jsou podstatně méně významné, a do popředí vystoupí kýžená strukturní informace. Je to, jako kdybych se snažil určit denní teplotu tím, že zprůměruji mnoho jednotlivých měření z celého dne. Stojí za zmínku, že precesní metoda byla vyvinuta R. Vincentem a P. A. Midgleym už v roce 1994. Trvalo ale dvě desetiletí, než se postupně podařilo její potenciál úplně pochopit a využít.

Nyní vidíte 24 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika
RUBRIKA: Rozhovor

O autorovi

Marek Janáč

Marek Janáč (* 1971) je publicista, rozhlasový a televizní dokumentarista, autor dvou knih a osmi CD s populárně-vědeckou tematikou. Za svou tvorbu získal řadu ocenění na domácích i mezinárodních festivalech. Popularizaci vědy považuje za dílo na úrovni jazykového překladu básně. Jeho ideálem je – na rozdíl od bonmotu srovnávajícího dobrý překlad s ženou – překlad věrný i krásný zároveň.
Janáč Marek

Doporučujeme

Neandrtálský mozek ze zkumavky

Neandrtálský mozek ze zkumavky

Jaroslav Petr  |  24. 6. 2018
Vědci vypěstovali v laboratoři miniaturní shluky lidských buněk mozkové tkáně, tzv. organoidy. Ty měly DNA upravenou tak, aby napodobovala DNA...
Tajná služba hlásí

Tajná služba hlásí

Tereza Petrusková  |  4. 6. 2018
Nepochybně i teď, kdy čtete tyto řádky, někdo ve vaší blízkosti odposlouchává. Nemusí to být nutně policie, podezřívající vás z organizovaného...
Neznámá tvář molekul života

Neznámá tvář molekul života

Ondřej Vrtiška  |  4. 6. 2018
Vztah nukleových kyselin a proteinů je podle středoškolských učebnic poměrně prostý. DNA nese dědičnou informaci, RNA je její poslíček a proteiny...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné