i

Aktuální číslo:

2024/4

Téma měsíce:

Obaly

Obálka čísla

Do hloubky povrchnosti

 |  28. 2. 2022
 |  Vesmír 101, 154, 2022/3
 |  Téma: Povrch

Snad s výjimkou sluchu jsou naše smysly přednostně zaměřené na povrchy. Pouze mimozemšťan z planety Krypton disponoval zrakem, který nahlédl hlouběji. My všichni ostatní vnímáme zejména povrchovou informaci – odraz světla, teplotu, hrubost, pach nebo třeba chuť po olíznutí. V organismu řídí povrchová informace vše od mezibuněčné komunikace přes tvorbu tkání po fungování imunitního systému. A v chemické praxi je na površích zcela závislá například heterogenní katalýza.

Heterogenní katalyzátor obecně je v jiné fázi (skupenství) než reaktanty a produkty reakce, kterou katalyzuje. Existuje obrovské množství takových katalyzátorů, polymeračními jednotkami v rafineriích počínaje a enzymatickými testovacími sadami konče. I katalyzátor vašeho auta pracuje na tomto principu. Chemickou katalýzu na površích všichni využíváme denně, aniž bychom si to uvědomovali.

Povrch je jedna z forem fázového rozhraní, na kterém dochází k dramatické skokové změně téměř všech fyzikálních veličin. Pro atomy je to hranice jejich vesmíru; přestože by např. ochotně tvořily šest vazeb, fázový přechod jim polovinu ukrojí. Tuto frustraci u kapalin nazýváme povrchovým napětím, u pevných látek povrchovými stavy.

Tyto povrchové stavy či uspořádání atomů se snaží kompenzovat svoji valenční frustraci nekovalentními interakcemi s jinými molekulami – plyny, rozpouštědlem nebo fyzisorpcí molekul z roztoku. Atomy jsou na povrchu určitým způsobem uspořádány, například v krystalové mřížce, a toto uspořádání dále replikují; říkáme tomu epitaxe. Povrch tedy diktuje uspořádání molekul adsorbovaných na něm a v jeho těsné blízkosti.

Katalýza na površích

V naší skupině se věnujeme uspořádávání organických molekul a polymerů v tenkých vrstvách (filmech) na površích. Vlastnosti těchto filmů samozřejmě vycházejí z jejich molekulárního složení, nicméně stejně důležitou roli hraje i to, jak jsou vůči sobě jednotlivé molekuly orientované v prostoru. Například PEDOT, derivát polythiofenu, je organický vodivý polymer, jehož měrný elektrický odpor mění hodnotu v rozsahu více než čtyř řádů – vyšší míra uspořádání vykazuje nižší odpor. Vyšší uspořádání totiž nutí konjugované systémy zaujmout koplanární uspořádání, které usnadňuje migraci náboje podél hlavního řetězce konjugovaných polymerů. Zároveň se jednotlivé řetězce rovnají paralelně vedle sebe, a náboj tak snáze přeskakuje mezi nimi, čímž umožňuje elektrickou vodivost na vzdálenosti přesahující délku jednotlivých polymerních řetězců.

Nyní vidíte 33 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Povrch
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Chemie

O autorovi

Petr Kovaříček

Ing. Petr Kovaříček, Ph.D., (1985) vystudoval organickou chemii na VŠCHT, doktorát absolvoval na Université de Strasbourg v laboratoři držitele Nobelovy ceny Jean-Marie Lehna. Následně působil jako postdok na Humboldtově univerzitě v Berlíně a v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. V roce 2019 získal Prémii Otto Wichterleho. V lednu 2021 založil na VŠCHT Praha vlastní výzkumnou skupinu. Je držitelem start-up grantu Nadace Experientia, Iniciačního grantu Fondu Dagmar Procházkové a JUNIOR STAR grantu GA ČR. Věnuje se primárně dynamickým reakčním sítím, self-assembly na površích a rozhraních a řízené evoluci vytvořených systémů.
Kovaříček Petr

Další články k tématu

Lipidy na rozhraní světů

Buněčná membrána buňku odděluje od okolí a chrání ji před vnějšími vlivy. Je-li porušena, buňka umírá. Můžeme ji tedy přirovnat ke skafandru...

Iluze prostoruuzamčenokomerce

Povrch Země je jedním z nejdůležitějších faktorů nejen pro geografy. Odrážejí se v něm geologické a klimatické podmínky lokality, svým charakterem...

(Ne)smáčivost inspirovaná přírodouuzamčeno

Mnoho lidmi vyrobených materiálů má na svém povrchu struktury inspirované přírodou. Vhodnou povrchovou úpravou v řádu nanometrů můžeme například...

Zemský povrch na mapáchuzamčeno

Znázorňování zemského povrchu na mapách patřilo k náročným problémům kartografie během celé její historie a zůstalo jím i v současnosti. Doposud...

Doporučujeme

Přírodovědec v ekosystému vědní politiky

Přírodovědec v ekosystému vědní politiky uzamčeno

Josef Tuček  |  2. 4. 2024
Petr Baldrian vede Grantovou agenturu ČR – nejvýznamnější domácí instituci podporující základní výzkum s ročním rozpočtem 4,6 miliardy korun. Za...
Od krytí k uzavření rány

Od krytí k uzavření rány

Peter Gál, Robert Zajíček  |  2. 4. 2024
Popáleniny jsou v některých částech světa až třetí nejčastější příčinou neúmyslného zranění a úmrtí u malých dětí. Život výrazně ohrožují...
Česká seismologie na poloostrově Reykjanes

Česká seismologie na poloostrově Reykjanes s podporou

Jana Doubravová, Jakub Klicpera  |  2. 4. 2024
Island přitahuje návštěvníky nejen svou krásnou přírodou, ale také množstvím geologických zajímavostí, jako jsou horké prameny, gejzíry a aktivní...