Nové materiály

Výzkum v oboru anorganických materiálů na ÚCHP probíhá skoro výhradně v Oddělení laserové chemie. Oddělení se věnuje přípravě tenkých vrstev a nanostrukturovaných materiálů řadou depozičních technik a je dobře vybaveno vakuovými aparaturami pro depozici nových materiálů, ale také instrumentální technikou pro charakterizaci připravených materiálů. Pomocí laserové ablace, radiofrekvenční depozice nebo chemické depozice z plynné fáze jsou připravovány nanostrukturované materiály na bázi křemíku a germania pro fotovoltaické aplikace, a oxidy, suboxidy, oxykarbidy a oxynitridy pro fotokatalytické a fotoelektrochemické aplikace. Charakterizace materiálů se provádí řadou spektroskopických technik jako je IR, UV-Vis, Ramanova, fotoelektronová a EDX spektroskopie nebo pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Krystalické vzorky jsou analyzovány pomocí práškové difraktometrie, zatímco plynné a kapalné vzorky pomocí plynové chromatografie a hmotnostní spektrometrie.

Výzkum v oblasti nových organických materiálů probíhá na ÚCHP ve třech vědeckých odděleních. Materiály na bázi karbosilanových struktur jako jsou dendrimery, dendrony, amfifily apod. jsou připravovány v Oddělení bioorganických látek a nanokompozitů za účelem jejich využití v biomedicínských aplikacích. Fosfoniové dendrimery, jsou například schopné komplexovat terapeutické úseky nukleových kyselin a spolu s nižší toxicitou vykazují účinnější transfekci do buňky. Polycyklické aromatické sloučeniny vhodné pro konstrukci organických elektronických součástek se syntetizují v Oddělení pokročilých materiálů a organické syntézy. Připravené sloučeniny na bázi helicenů a fenacenů, odvozené od struktury 2D-grafenu, vykazují polovodivé charakteristiky. Tenké vrstvy připravené z takových materiálů lze potom využít pro konstrukci OFET nebo OLED zařízení, nebo pomocí elektropolymerace připravit permselektivní senzorickou vrstvu přímo na elektrodě. Využitím iontových kapalin pro účely skladování energie se zabývá skupina Termodynamiky specifických materiálů, která funguje v rámci Oddělení chemie a fyziky aerosolů. Tyto materiály představují zajímavou alternativu ke stávajícím materiálům využívaným v tepelných akumulátorech jako teplosměnné kapaliny pro účinnější využití energií z obnovitelných zdrojů.

Výzkum v oboru kompozitních materiálů probíhá na ÚCHP v Oddělení bioorganických látek a nanokompozitů.

Připravované materiály jsou navrhovány primárně pro zachycování plynů jako je CO2 nebo pro efektivní dělení plynů. Pro tyto účely jsou testovány adsorbenty na bázi vrstevnatých silikátů i porézních polymerů. Tyto matrice jsou následně modifikovány vysoce rozvětvenými syntetickými makromolekulami s dobře definovanou velikostí – dendrimery. Tyto molekuly disponují značným vnitřním objemem a velkým počtem funkčních skupin na povrchu. Tyto vlastnosti zvyšují adsorpční kapacity a selektivity nového materiálu.