Vedoucí: Ing. Jiří Brus, PhD.
Již staří Řekové tušili, že hmota se skládá z atomů. My dnes víme, že atomová jádra o sobě mohou vysílat na radiových vlnách informace. Za určitých podmínek každý atom na své specifické frekvenci, kterou je možné naladit, o sobě vysílá zprávy. Stejně jako ladíme různé stanice na radiovém přijímači, tak ladíme přijímací frekvence pro jednotlivé atomy. Posloucháním těchto stanic (frekvencí) získáváme jedinečné informace o poloze a pohyblivosti jednotlivých atomů, které se seskupují do molekul a molekuly do krystalů atd. Metoda, kterou k tomuto naslouchání používáme, se jmenuje nukleární magnetická rezonance. U tuhých látek jako jsou skla, polymery nebo krystalické látky je situace složitější o to, že každé zrnko zkoumaného materiálu vysílá na trošinku jiné frekvenci a tyto frekvence se vzájemně překrývají a ruší. Pokud to opět přirovnáme k rádiu, tak obvykle slyšíme podivné praskání a šumění, ve kterém se tu a tam ozve nějaké slovo nebo část věty. Je to velice zvláštní kakofonie zvuků. Našim cílem je tyto zvuky, slova a věty rekonstruovat do souvislého celku tak, abychom té zkoumané hmotě co nejvíce porozuměli.
V medicíně slouží nukleární magnetické resonance k vysoce rozlišenému zobrazování orgánů a měkkých tkání. V naší laboratoři využíváme principy NMR spektrometrie k tří-dimenzionálnímu zobrazování molekul nejrůznějších sloučenin např. krystalických farmaceuticky aktivních látek, přírodních systémů jako je uhlí či jantar anebo syntetických polymerů a makromolekulárních nanokompozitů. Řada unikátních vlastností těchto materiálů má svůj původ právě v lokálním uspořádání atomů a molekul. Ale bylo by příliš naivní domnívat se, že je to jen statické rozmístění atomů a molekul, co podmiňuje chování živé i neživé hmoty. Nejen makrosvět (vesmír), ale i mikrosvět je v neustálém někdy chaotickém jindy uspořádaném pohybu a právě NMR spektroskopie umožňuje velmi přesně popsat amplitudy a frekvence těchto pohybů. Jsou to tyto vnitřní pohyby, které určují nejen mechanické vlastnosti řady polymerních látek (houževnatost, pružnost), ale i biologickou dostupnost farmaceuticky aktivních sloučenin. Je známo, že různé krystalové formy farmaceutických ingrediencí vykazují v lidském těle různou účinnost a aktivitu. V některých případech je aktivita některých krystalových forem natolik nízká, že pacienti nemají v krvi dostatečnou terapeutickou koncentraci léčené látky a lék je zcela neúčinný. V těchto případech využíváme NMR spektroskopii pevného stavu k tomu, abychom pochopili tyto rozdíly nalézali cesty k přípravě dokonalejších a účinnějších léků.
A právě kvůli hledání zákonitostí a vztahů mezi dynamikou molekul, strukturou hmoty a jejími makroskopickými užitnými mechanickými či fyzikálními vlastnosti byla v roce 1987 zřízena "Společná laboratoř NMR spektroskopie pevného stavu". Od roku 2003 jsou jejími členy Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i. a Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR v.v.i. K 1.1. 2010 byla v rámci ÚMCH ustavena samostatná „Skupina NMR spektroskopie“. Společná laboratoř NMR spektroskopie pevného stavu se tímto stala součástí této skupiny, která tak nyní disponuje vedle „solid-state“ NMR spektrometru Bruker Avance 500 WB/US (instalace 2003) také spektrometry vysokého rozlišení Bruker AVANCE-III 600 US+ (instalace rok 2009) a Bruker DPX 300 (upgrade 1998).