VÝZKUM A VÝVOJ
VĚDCI Z ÚOCHB ÚTOČÍ NA LIMITY MOLEKULÁRNÍ PAMĚTI A OTEVÍRAJÍ DVEŘE VÝVOJI MOLEKULÁRNÍCH ČIPŮ
Fotopřepínače na bázi fulgidů můžou existovat ve třech různých formách. Tato studie vyvinula me- todu, jak jednotlivé formy kvantitativně přepínat mezi sebou pomocí kontroly multiplicity a podmí- nek fotoizomerizace. Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR vyvinuli molekulu, která vlivem světelného impulsu nejen mění svou strukturu a přechází mezi dvěma stavy, jak bylo doposud mezi takzvanými fotopřepínači běžné, ale dostává se ještě o krok dál. Na základě externího impulsu dokáže přecházet i do stavu třetího. Díky tomu je možné mimo jiné uložit do její molekulární struktury mnohem komplexnější informace než dosud. Článek Jakuba Copka a Dr. Tomáše Slaniny vydal časopis Chemical Communications . Ačkoliv se u obdobných molekul o třetím stavu vědělo, vědci se mu raději vyhýbali. Nad přechody mezi jednotlivými molekulárními formami totiž nedokázali udržet kontrolu a přítomnost třetí formy pouze komplikovala chování molekul. Vědci ze skupiny Dr. To- máše Slaniny zmíněnou slabinu překonali. „ Teď můžeme molekulu precizně a selektivně přepínat mezi třemi stavy podle podmínek, které si sami zvolíme, “ říká jeden z autorů článku, doktorand Jakub Copko. Molekulám, které dokážou vlivem světla změnit svou strukturu, se říká fotopřepínače. Jejich strukturální změna se zpravidla promí- tá do proměny makroskopických vlastností. Molekula tak v okamžiku, kdy ji ozáří světlo, například změní barvu, což je viditelné pouhým okem. Třeba z modré se stane žlutá a naopak, přičemž žlutou formu lze považovat za nuly a modrou za jedničky. Jednotlivé molekuly tedy
Obr.: Fotospínače na bázi fulgidů můžou exis- tovat ve třech izomerních formách (Z, E a C) a teoreticky mají přístup jak k velké sterické změně izomerizace dvojné vazby, tak k velké spektrální změně vyvolané elektrocyklizací. Ří- zením četnosti a prostředí fotoizomerizace lze dosáhnout přesného řízení těchto izomerizací.
Škála možného využití v praxi je široká, jedná se ale o tak horkou novinku, že vědci její po- tenciál teprve začínají objevovat. Vědci ze skupiny Tomáše Slaniny se foto- přepínačům věnují dlouhodobě. Konkrétně se soustředí na tzv. fulgidy, o něž se zajímá jen hrstka laboratoří na celém světě, ačkoliv ve srovnání s jinými fotopřepínači mají fulgidy obecně lepší vlastnosti. Důvod je jednoduchý: jejich příprava byla zatím velmi složitá. I tuhle překážku ale dokázal Jakub Copko odstranit. On sám vysvětluje: „ Když jsem nastupoval na doktorské studium, jeden fulgid jsem připravoval i měsíc. Teď, díky naší chemické zkratce, je to připravené za odpoledne. “ Využívá k tomu tzv. one-pot reakci, to znamená, že se všechny chemické transformace odehrávají v jediné baňce a odpadá tak nutnost izolace a čištění veškerých meziproduktů. To nejen značně urychluje přípravu, ale zároveň vede k čistší reakci s větším množstvím produktu a snižuje ekologickou zátěž. Tomáš Slanina doplňuje: „ Snažíme se, aby fulgidy nebyly jen skupinou látek z učebnic, ale aby se dostaly do širšího povědomí. Obor fotopřepínačů to může posunout celosvětově. “ Díky práci jeho skupiny je teď příprava těchto fotopřepínačů tak jednoduchá, že ji zvládne jakákoliv syntetická laboratoř bez předchozích zkušeností s chemií fotopřepínačů. Původní publ.: Copko J., Slanina T. Multipli- city-driven photochromism controls three-state fulgimide photoswitches. Chem. Commun. 2024. https://doi.org/10.1039/d3cc05975h www.uochb.cz
fungují stejně jako paměťové bity a jsou dobře čitelné. „ S tím rozdílem, že díky svým miniatur- ním rozměrům dokážou na stejné ploše uchovávat řádově větší množství informací než křemíkové čipy, “ uvádí Tomáš Slanina a upozorňuje: „ Vše ale funguje pouze tehdy, jsou-li fotopřepínače dostatečně stabilní a samovolně se nepřepínají mezi jednotlivými formami v nepřítomnosti světla. Právě tahle podmínka byla dosud jen obtížně spl- nitelná a o přechod do třetího stavu v rámci jedné molekuly se proto odborníci ani nepokoušeli. Možné je to až díky našemu současnému objevu. “ Při přechodu z druhého do třetího stavu se tentokrát výrazně nemění barva, ale geometrie molekuly. To se hodí zejména ve chvíli, kdy je například vhodné ”vytvarovat“ ji tak, aby se do určeného aktivního centra buď vešla, nebo naopak byla vytlačena ven. Vše se znovu děje díky světelnému impulsu konkrétní barvy.
LÁTKU VĚDCŮ Z UNIVERZITY PARDUBICE, KTERÁ BY MĚLA ZRYCHLOVAT LYŽE, TESTUJÍ ČEŠTÍ BIATLONISTÉ
Látku, která pomáhá zrychlit jízdu na lyžích, ale i na snowboardech, vyvinuli chemici z Univerzity Pardubice ve spolupráci s komerčním partnerem. Tým vědců z Fakulty chemicko-technologické se zabýval možností vyrobit novou sloučeninu, která bude funkční a šetrná k přírodě. Na směsi obsahující nově vyvinutou látku drží univerzita český patent. „ Naše látka je hydrofobní a snižuje povrchovou energii. To je vlastnost, která zvyšuje kluznost lyží, “ uvedl doc. David Veselý z Fakulty chemicko- -technologické Univerzity Pardubice a dodává: „ Byli bychom rádi, kdyby náš objev přispěl k vítěz- ství českým talentům v lyžařských disciplínách, na snowboardech nebo biatlonovému týmu. “ Hnacím motorem pro vývoj nového přípravku na mazání lyží byl postupný zákaz fluorovaných
školy, se chystá na výrobu lyžařského vosku. Ten by měl obsahovat právě látku objevenou a vyrobenou na univerzitě. „ Syntéza naší aktivní složky vosku je poměrně sofistikovaná. Provádí se v několika krocích a v prostředí inertního plynu, “ popsal doc. Da- vid Veselý výrobu nové sloučeniny. Licenční smlouvu na výrobu nově vyvinuté sloučeniny už oba partneři podepsali. V týmu, který letos získal za vývoj látky cenu pardubického podnikatelského inkubátoru P-PINK, působí z Fakulty chemicko-technolo- gické Univerzity Pardubice kromě doc. Davida Veselého také prof. Ing. Roman Jambor, Ph.D., Ing. Miroslav Novák, Ph.D., Ing. Michal Aman, Ph.D. a Ing. Michal Srb. www.upce.cz
sloučenin, které se dosud využívaly jako součást vosků. V přírodě jsou totiž tyto látky nerozlo- žitelné a škodí i lidskému zdraví. Chemici na vývoji novinky pracovali dva roky. Látka kromě přínosu pro jízdu a dobré aplikovatelnosti na polyethylen na skluznici totiž musí mít i další praktické vlastnosti. Například se nesmí z lyží moc rychle stírat nebo se ušpinit. „ Vosk je rela- tivně komplikovaná směs více složek, v níž hrají důležitou roli silikony. Naší nosnou myšlenkou ale je složka na bázi organokovové sloučeniny, “ popisuje doc. David Veselý. Nová patentovaná sloučenina obsahuje přírodní prvky jako kře- mík, kyslík, uhlík a vodík. Objev chemiků možná zanedlouho budou moci vyzkoušet i běžní lyžaři. Firma z Česka, ve které figuruje absolvent pardubické vysoké
45
CHEMAGAZÍN • 2 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook. PDF to flipbook with ease