Dny otevřených dveří

Již tradičně jsou na podzim na našem Ústavu dny otevřených dveří. Rádi Vám ukážeme naše pracoviště a předvedeme Vám náš výzkum!  

Obecné informace:

Kdy: čtvrtek 14.listopadu 2019, 10:00 - 18:00

         pátek 15. listopadu 2019, 9:00 - 13:30

Kde: Areál Akademie věd ČR v Praze Lysolajích, Rozvojová 135, 165 02 Praha 6

Jak se k nám dostanete: Mapku naleznete zde. Pojedete-li městskou dopravou, jeďte autobusem č. 107 nebo 147 na zastávku Kamýcká a potom musíte ujít pěšky asi 300 m. Obě autobusové linky jezdí ze stanice metra Dejvická, cesta autobusem trvá asi 12 minut.

Kontakt: Ing. Magdalena Bendová, Ph.D., tel. 220 390 172, mobil 773 400 809, e-mail dod@icpf.cas.cz

Návštěva je vhodná pro lidi od 3 do 103 let a bude zajímavá pro širokou veřejnost i pro experty. Můžete navštívit i jiné ústavy Akademie věd v lysolajském areálu: Ústav experimentální botaniky, Geologický ústav a Laboratoř optických vláken Ústavu fotoniky a elektroniky. Den otevřených dveří se koná v rámci Týdne vědy a techniky, který každoročně pořádá Akademie věd České republiky. 

Prosíme větší skupiny (školy ap.), aby nás o návštěvě informovaly předem a dohodly se s námi na přesném termínu návštěvy, stejně tak prosíme o registraci na uvedenou přednášku. Registrovat se bude možné od září 2019 na výše uvedených telefonních číslech nebo e-mailem.

Letos je Ústav chemických procesů také jedním ze tří stanovišť stanovišť únikové hry, která má za téma globální hrozby a která se bude konat od 11. do 15. listopadu 2019. Více informací a rezervace naleznete na stránkách Týdne vědy a techniky.

Těšíme se, že Vám budeme moci předvést některé z následujících témat:

Oxid uhličitý v kladné roliFotografie !přírodních výtažků"

aneb izolace zdraví prospěšných látek z rostlin
 
Oxid uhličitý je za obvyklých podmínek plyn, ale po stlačení nad 73 atmosfér při teplotě vyšší než 31 ºC se stává účinným rozpouštědlem nepolárních látek. Toho se stále více využívá v technických oborech, protože oproti běžným rozpouštědlům je zdravotně nezávadný, nehořlavý, levný a v uvažovaných množstvích též neškodný pro životní prostředí. V průmyslovém měřítku se dnes oxid uhličitý uplatňuje jako rozpouštědlo při výrobě kávy a čaje bez kofeinu, chmelových extraktů pro pivovary, extraktů z koření, které se vyznačují koncentrovanou chutí a velkou trvanlivostí, rostlinných výtažků používaných v kvalitních kosmetických produktech a podobně.

V laboratoři superkritické extrakce uvidíte zařízení, na kterém pomocí oxidu uhličitého získáváme požadované látky ze sušených rostlin, a také ukázky extraktů.

Kuchyně jako laboratoř

Myslíte si, že příroda a chemie jsou neslučitelné?

Přijďte se přesvědčit do naší laboratoře, že tomu tak není. Připravili jsme pro vás celou řadu zajímavých experimentů s látkami z přírody, které naleznete i doma. Můžete se těšit například na domácí lávovou lampu, světélkující potraviny, na výrobu domácího mýdla a kosmetiky. Dozvíte se jak oloupat syrové vajíčko, chemicky zhasnout svíčku nebo jak rozdělit barvy pomocí křídy.

Chemické reakce v laserovém paprsku

foto laserové laboratoře

 Účinkem laserového záření je možné provádět neobvyklé chemické přeměny, které jsou velmi specifické a které neproběhnou při jiných podmínkách. Tyto chemické přeměny lze uskutečnit převážně v plynném, ale také v pevném skupenství. Mezi přeměny v pevné fázi patří změna struktury polymerů. V plynné fázi může docházet k tvorbě nanorozměrných materiálů (kovů, anorganických sloučenin a kompositů), které nacházejí nové využití  v mikroelektronice a materiálovém výzkumu.

Návštěvník může shlédnout experimentální vybavení naší laserové laboratoře (infračervené a ultrafialové lasery a analytické přístroje).

obrázek struktury ligandu

Imobilizace (katalyticky) aktivních látek aneb i molekuly se dají recyklovat     

Moderní syntetická chemie se dnes neobejde bez použití katalyzátorů. Vlastnosti homogenních katalyzátorů, tedy takových, které jsou v reakční směsi rozpuštěné, lze ovlivnit vhodným výběrem (“šitím” na míru) z nepřeberného množství ligandů. Kromě ovlivnění rychlosti reakcí (aktivity katalyzátorů) nebo přednostního vytváření jen některých produktů (selektivita katalyzátorů) lze dnes výběrem vhodných ligandů také katalyzátory – komplexy přechodných kovů – účinně recyklovat a zvyšovat tak efektivitu procesů a snižovat zátěž životního prostředí.

Uvidíte, jak se v laboratoři připravují v inertní atmosféře argonu nebo dusíku komplexy přechodných kovů s vhodnými ligandy, jak se tyto komplexy charakterizují a jak se určuje jejich struktura.

foto laboratoř NMRSpojení kapalinové chromatografie s nukleární magnetickou rezonancí
 
Vysokoúčinná kapalinová chromatografie patří mezi nejúčinnější a nejpoužívanější separační techniky. Nukleární magnetická rezonance zase poskytuje cenné informace o chemické struktuře zkoumané látky. Jejich spojením tak získáváme neocenitelný nástroj pro zkoumání nejrůznějších směsí přírodního i umělého původu.

Můžete vidět analýzu rybízového oleje nebo třeba obyčejného kuchyňského cukru.

Nebojte se rheologie aneb co všechno teče

Z řeckého slova RHEOS (tok, proud) je odvozen název oboru REOLOGIE, zabývající se deformací a tokem materiálů. Každý materiál při působení síly podléhá deformaci. Pokud se deformace zvětšuje s dobou působení síly, materiál teče. Úměru mezi působící silou (tečným napětím) a rychlostí změny deformace (smykovou rychlostí) udává materiálová vlastnost viskozita. Její velikost nám říká, jak moc se kapalina toku brání. Hovoříme o vnitřním tření v kapalině. Tedy např. voda teče snadno - má viskozitu nízkou, med teče hůře - má viskozitu vyšší. Materiály nejenže tečou, mohou také pružit, mohou do určité síly odolávat (mez toku) a pak teprve začít téct, mohou klouzat podél stěny potrubí atd. Abychom tyto jevy rozlišili a mohli správně popsat reologické chování daného materiálu, což je pro předpověď chování jak v běžném životě, tak v technologických procesech zásadní, je nezbytné provádět reologická měření v přesně geometricky vymezených senzorech, s precizním stanovením působící síly a vyvolané deformace.

Ukážeme Vám přístroje se senzory, na kterých se provádějí přesná reologická měření. Zjistíte, jak různorodé tokové chování mají materiály z běžného života.

foto bublinky v mikroreaktoruCo se děje v mikroreaktorech

 
Mikroreaktory se stále více uplatňují při výrobě kosmetických nebo farmaceutických látek. Při některých reakcích vznikají bublinky plynu a ty pak proudí reakčním prostorem. Tyto bublinky ovlivňují průběh chemické reakce a mohou snižovat účinnost mikroreaktoru. Proto filmujeme bublinky rychloběžnou kamerou a pak studujeme jejich vznik, pohyb a vlastnosti, abychom pochopili jejich chování.

Přijďte se podívat na bublinky proudící kanálkem tenkým jako vlas.

Aerosoly v přírodě i v laboratoři

Aerosoly jsou suspenze tuhých a kapalných částic ve vzduchu. Nejmenší částice jsou jen o málo větší než běžné molekuly, průměr největších přesahuje tloušťku lidského vlasu. Na váhu je jich ve vzduchu málo, obvykle méně než 0,000001 %, ale jejich vliv na řadu přírodních procesů je značný. Za všechny jmenujme tyto tři:

  1. aerosolové částice jsou nutné pro existenci koloběhu vody v přírodě;
  2. aerosoly v atmosféře výrazně ovlivňují tepelnou bilanci Země a mají tedy vliv na globální změnu klimatu; 
  3. zvýšené koncentrace aerosolových částic mají nevratný vliv na lidské zdraví.

Aerosolová laboratoř se zabývá komplexním studiem chemických a fyzikálních vlastností aerosolových částic. Přijďte se podívat na ukázku okamžité analýzy aerosolových částic, které vznikají, když začneme např. v domácnosti spalovat běžné materiály (svíčku, vonnou tyčinku, apod.). Ukážeme vám, i jak vzniká v přírodě mlha, a jakou roli při tomto procesu hrají aerosolové částice.

Analýza směsí pomocí hmotnostní spektrometrie (HPLC-HRMS)

Hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením je moderní analytická metoda, která podává informace o kvalitativním i kvantitativním složení syntetických i biologických vzorků. Spojením s kapalinovou chromatografií jsme schopni ověřovat čistotu produktů, sledovat složení rostlinných extraktů, monitorovat obsah antibiotik v odpadních vodách, ale i třeba testovat účinnost chirálních separací.

V naší laboratoři zjistíte, jak ve spektrometru z molekul vznikají ionty, kam pak letí a jak se detekují. Zjistíte také, co obsahují některé běžné nápoje.

Bubliny jako naši pomocníci

Povrchově aktivní látky mají vliv na mnoho procesů v přírodě i průmyslu. V chemických reaktorech, kde bubliny plynu reagují s kapalinou, ovlivňují tyto látky rychlost stoupání a tvar bublin, průběh jejich rozpadu i spojování (koalescence), jakož i rozpouštění plynu v kapalině. Skrze tyto děje tedy ovlivňují výslednou účinnost reaktoru.

V případě pěn, kdy je bublin plynu hodně a kapaliny je velmi málo (v tenkých vrstvičkách mezi nimi), povrchově aktivní látky ovlivňují stabilitu pěn (dobu do jejich zániku). Pomocí rychloběžných kamer a dalších experimentálních metod studujeme, jak jednotlivé fyzikálně-chemické děje působí v daných systémech, tak abychom je mohli zefektivnit či zlepšit.

Přijde se k nám podívat, jak má vypadat správná pěna na pivu, aby dlouho vydržela. Uvidíte i zjistíte proč jsou špinavé bubliny pomalejší než čisté. Také vám ukážeme, jakých zajímavých tvarů mohou bubliny nabývat. Ale více se dozvíte až u nás!

Vlastnosti, které pomáhají dělit

Látky ve směsi je možné dělit separačními metodami na základě rozdílných fyzikálně-chemických vlastností jednotlivých látek v dělené směsi (např. velikost částic, hustota, teplota varu, rozpustnost, elektrický náboj, atd.). V naší laboratoři se zabýváme membránovými separačními procesy, tzn. dělením látek pomocí membrán.

Membránu lze definovat jako selektivní bariéru mezi dvěma prostředími umožňující transport vybraných částic. Membrána je charakterizována účinností rozdělení transportovaných částic, tj. selektivitou, a dále pak množstvím převedené látky, tj. propustností (permeabilitou).

Membránové procesy jsou vyvíjeny v průběhu posledních pěti desetiletí jako moderní vysoce energeticky účinné separační metody nacházející uplatnění v řadě průmyslových aplikací, např. čištění a úprava vody, dělení plynných a kapalných směsí (odstraňování skleníkových plynů jako oxid uhličitý, obohacování kyslíku ze vzduchu, získávání vodíku a metanu jako zdroje energie, sterilizace mléka, piva či vína, aj.).

Přijďte se podívat, jak fungují přírodní i umělé membrány! A nejen to :o).

Energie, entropie a několik vět, jež nelze zakázat

Klasická termodynamika je naukou o teple a pohybu a o tom, jak teplo působí na fyzikální a chemické děje. Je založena na čtyřech postulátech, termodynamických větách, které jsou přírodními zákony, jež nelze zpochybnit. Parní stroje, spalovací motory, chlazení a mražení potravin, vytápění domů, destilace lihovin a další děje mají termodynamický základ. Ať už si to tedy uvědomujeme nebo ne, termodynamika a tepelné děje jsou nedílnou součástí každodenního života a jevů, které běžně pozorujeme. V naší laboratoři vám například předvedeme tání a krystalizaci běžných látek anebo jak lze přeměnit teplo na pohyb.

Přijďte k nám tedy proniknout do tajů tepla, energie a entropie!

Kde oko nestačí: elektronová mikroskopie a pohled na mikrosvět

Již ve starověku se pro pozorování světa kolem nás začaly používat prostředky na zvětšování malých objektů. Skenovací elektronový mikroskop nám umožňuje pozorovat řádově 100 000x zvětšené objekty. Při tomto zvětšení se pozorují objekty až o velikosti několika desítek nanometrů a na této úrovni již lze pozorovat povrchové struktury jak laboratorně připravených materiálů, tak na první pohled zcela běžných materiálů, z nichž některé jsou ještě stále daleko před možnostmi laboratorní přípravy.  Vlastnosti materiálů se mohou výrazně lišit v závislosti na rozměrech objektů, které je tvoří, a proto je pozorování těchto povrchových struktur velmi důležité pro určování vlastností.

V naší laboratoři můžete nahlédnout do mikrosvěta pomocí elektronového mikroskopu Tescan na některé zajímavé vzorky jak připravené námi (viz obrázek nanodrátů) tak přírodou.