Revolučnou metódou jednoatómového inžinierstva v rámci projektu Technology Beyond Nanoscale (TECHSCALE) sa vyvinú nové materiály na získavanie a skladovanie energie, nanoroboty odhaľujúce alebo likvidujúce choroboplodné zárodky v ľudskom tele či látky urýchľujúce a zefektívňujúce množstvo chemických reakcií v priemyselnej výrobe. Univerzita Palackého (UP) uspela v prestížnej výzve Excelentný výskum v Operačnom programe Jana Amosa Komenského s partnermi z Karlovej univerzity a CEITEC-VUT. Päťročný výskum získal financie vo výške takmer pol miliardy českých korún.
„Naším cieľom je vyvinúť nanomateriály a technológie, ktoré prispejú k riešeniu dvoch súčasných spoločenských výziev, t .j. získavanie a skladovanie obnoviteľnej energie a zlepšovanie kvality života. Okrem odborníkov na materiálový výskum sú do projektu zapojení aj zástupcovia spoločenských vied, ktorí budú hodnotiť prijatie nových technológií v spoločnosti. Zároveň navrhnú aj stratégie boja proti takzvaným fake news, ktoré by mohli negatívne ovplyvniť vnímanie nových technológií,“ vysvetlil hlavný riešiteľ projektu Michal Otyepka z Českého ústavu pokročilých technológií a výskumu (CATRIN) UP, ktorý má vo svojom tíme aj zástupcov piatich fakúlt Univerzity Palackého.
Vedci sa rozhodli využiť obrovský potenciál metódy jednoatómového inžinierstva, ktorá umožňuje vyladiť vlastnosti látok až na úroveň jednotlivých atómov. Vedci dokážu vniesť jednotlivé atómy kovov do štruktúry rôznych materiálov, čo môže výrazne zlepšiť ich vlastnosti alebo dokonca umožniť úplne nové aplikácie. „Ukazuje sa, že nanotechnológie sú prekonané a ustupujú jednoatómovému inžinierstvu. Napríklad takto pripravené katalyzátory prinášajú rádovo vyššie reakčné výťažky a zároveň nahrádzajú potrebu drahých alebo nedostupných surovín ako zlato či platina. V energetickom sektore dokážeme mnohonásobne zvýšiť efektivitu získavania zeleného vodíka rozkladom vody alebo čpavku slnečným žiarením. Vieme tiež, že materiály vyvinuté na základe atómového inžinierstva dokážu zabíjať baktérie oveľa efektívnejšie ako mnohé antibiotiká, pričom baktérie si voči týmto materiálom nedokážu vyvinúť rezistenciu. Ekonomické, ekologické a zdravotné prínosy sú preto obrovské,“ povedal priekopník tejto metódy Radek Zbořil zo spoločnosti CATRIN, ktorej tím sa zameria najmä na jej využitie v energetike.
Nové typy katalyzátorov a nanorobotov pre použitie v medicíne
Podľa ďalšieho kľúčového člena tímu Jiřího Čejku z Prírodovedeckej fakulty UK je katalýza nevyhnutná pre udržateľnosť napríklad pri spracovaní ropy, zemného plynu či biomasy, palivách, polyméroch, farmaceutickej výrobe či ochrane životného prostredia. „V rámci projektu TECHSCALE je naším hlavným cieľom pripraviť nové typy katalyzátorov na báze jednotlivých atómov kovov, ktoré umiestnime na rôzne nosiče, ako je grafén alebo zeolity. Tieto katalyzátory budeme skúmať v rôznych priemyselne dôležitých reakciách, aby sme dosiahli zvýšenie efektivity procesu a hlbšie pochopenie funkcie katalyzátora a mechanizmu reakcie,“ uviedol Čejka.
Vedci chcú prispieť aj k včasnému odhaleniu a liečbe chorôb. „Atóm po atóme vyvinieme unikátne nanoroboty založené na nanoarchitektúre, ktoré budú mať špecifický dizajn a budú schopné detegovať veľmi nízke koncentrácie biomarkerov, čo môže výrazne zlepšiť diagnostiku množstva chorôb. Okrem toho sa tieto nanoroboty budú v ľudskom tele pohybovať autonómne a zabíjať choroboplodné zárodky,“ objasnil aplikácie v medicíne Martin Pumera z CEITEC-VUT.
Zjednocujúcou témou multidisciplinárneho projektu je posúvanie hraníc nanosveta a dosahovanie precíznosti v ladení vlastností až na úroveň jednotlivých atómov, ale aj snaha o rýchlu a bezpečnú implementáciu výsledkov do praxe. „Už vo fáze návrhu zvážime bezpečnosť materiálov a možné sociálne dopady. Verím, že výrazne prispejeme k boju proti antibiotickej rezistencii, pripravíme vysokoúčinné senzory a vyvinieme nové trvalo udržateľné energetické technológie. Jednoatómové inžinierske procesy prinesú environmentálne výhody, ako aj ekonomické úspory v mnohých priemyselných oblastiach. V neposlednom rade podporíme prijímanie nových technológií odbornou aj laickou verejnosťou,“ uzavrel Otyepka.
Univerzity reagujú na spoločenské zmeny
Úspech v tejto prestížnej výzve oceňuje vedenie Univerzity Palackého. „Skutočnosť, že naši vedci uspeli, je dôkazom excelentnosti výskumu, ktorému sa v súčasnosti venujú. Všetci sme svedkami obrovského pokroku v mnohých oblastiach ľudskej činnosti, no pre väčšinu z nás je posun od nanotechnológie k jednoatómovému inžinierstvu je niečo z oblasti sci-fi. Ale kto iný ako univerzita by mala hľadať nové riešenia problémov, ktorým ľudstvo čelí? Teší nás nielen spolupráca s našimi partnerskými pracoviskami v Prahe a Brne, ale aj to, že ide o multidisciplinárny výskumný tím, ktorého členovia sú z rôznych fakúlt Univerzity Palackého,“ uviedol prorektor pre internacionalizáciu UP Stavovčík.
Vďaka navýšeniu rozpočtu výzvy Excelentný výskum na 12,2-miliardy CZK bolo podporených celkovo 26 projektov na posilnenie postavenia Česka v európskom výskumnom priestore (ERA) a zvýšenie konkurencieschopnosti domácich výskumných tímov s tými na európskej a globálnej úrovni excelentnosti. TECHSCALE získal druhé miesto v celkovej súťaži.
„Univerzity a ich výskumné centrá musia pružne reagovať na neustále zmeny, ktorým svet a naša spoločnosť čelí. Je skvelé, že projekty OP JAK reflektujú prioritné témy digitalizácie, robotizácie či klimatických či sociálnych zmien. Výskumné fondy teda poskytujú praktické východiská nielen pre jednotlivcov, ale aj pre celú spoločnosť. Okrem týchto benefitov je však potrebné zdôrazniť aj zvýšenie konkurencieschopnosti, ktorú naši vedci získavajú výskumom nielen vo svojom odbore, ale svojimi výsledkami prinášajú aj celému Česku,“ dodala profesorka Milena Králíčková, rektorka UK.
Vývoj nanomateriálov je jednou z oblastí, ktorým sa CEITEC VUT v Brne dlhodobo venuje. „Som preto hrdý, že sa Martin Pumera a jeho tím zapojili do projektu TECHSCALE, ktorý sa zameriava nielen na vedecký aspekt tejto oblasti, ale aj na spoločenský. Veda dnes nie je len o práci v laboratóriu, ale aj o komunikovaní výsledkov a diskusii o ich sociálnom dopade. Verím, že poznatky a skúsenosti Martina Pumeru najmä v oblasti jednoatómového inžinierstva budú pre projekt cenným prínosom,“ uzavrel riaditeľ CEITEC VUT v Bratislave Radimír Vrba.
Informácie o projekte sú dostupné aj na www.techscale.cz
Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://www.techscale.cz, zverejnené: 12. 1. 2024, autor: rpa
