Zahlavi

Vítězslav Zima obhájil disertaci a získal titul doktor věd

Vítězslav Zima obhájil disertaci a získal titul doktor věd

Fri Mar 24 14:11:08 CET 2017

Vítězslav Zima, pracovník Ústavu makromolekulární chemie AV ČR, obhájil disertaci nazvanou „Intercalation processes and their application to metal-phosphonate intercalation chemistry“. Práci obhájil před komisí Anorganická chemie a získal vědecký titul "doktor chemických věd". Disertační práce přináší přehled základních interkalačních mechanismů a interakcí mezi hoštěnými částicemi a hostitelem, popisuje uspořádání interkalovaných molekul v mezivrstvém prostoru hostitele u vybraných interkalátů, a nastiňuje možnosti využití interkalačních procesů pro přípravu nových zajímavých materiálů.

170324-Zima

V počátcích naší práce ve výzkumu interkalačních sloučenin jsme se zaměřili na interkalační sloučeniny fosforečnanu vanadylu jako hostitelského materiálu. Tato látka je schopna interkalovat neutrální molekuly typu alkoholů a aminů, ale také kationty kovů reakcí, při níž dochází k redukci pětimocného vanadu výchozího hostitele na vanad čtyřmocný. Měli jsme tak k dispozici materiál, na kterém bylo možno studovat nejrůznější mechanismy interkalačních reakcí. Interkaláty alkalických kovů, jako je lithium, sodík, nebo draslík, tvoří stabilní sloučeniny, zatímco neutrální molekuly, jako jsou například výše zmíněné alkoholy, tvoří s hostitelem slabé vazby. Díky tomu je fosforečnan vanadylu příkladem toho, jak bohatá, rozmanitá a zajímavá může oblast interkalační chemie být.

Naše práce na vrstevnatých fosforečnanech nás vedly k myšlence věnovat se také jiným materiálům odvozeným od fosforečnanů, a to vrstevnatým fosfonátům, v nichž je jeden kyslík fosforečnanu nahrazen organickým zbytkem. Tím se značně zvětšuje variabilita látek, které mohou sloužit jako prekurzory pro přípravu nových materiálů. Cílené změny organického zbytku mohou vést k přípravě materiálů s požadovanými vlastnostmi nebo s požadovanou strukturou. Vlastnosti těchto materiálů mohou být také upraveny připojením vhodných funkčních skupin, z našeho hlediska především takových, které mohou interagovat s látkami využitelnými jako hosté v interkalačním procesu. My jsme se zaměřili na dva typy vrstevnatých fosfonátů. První z nich byly fosfonáty kovů alkalických zemin, vápníku, stroncia a barya, především fenylfosfonáty a methylfosfonáty. Druhou skupinu představovaly funkcionalizované fenylfosfonáty čtyřmocných kovů, zirkonia a titanu, neboť tyto kovy tvoří s organofosfonáty velmi stabilní vrstevnaté sloučeniny. V prvním směru výzkumu jsme se zaměřili na přípravu nových vrstevnatých látek sloužících jako hostitelské materiály pro interkalaci neutrálních organických molekul. V druhém směru našeho výzkumu nám šlo o to, připravit vrstevnaté materiály schopné silné interakce s vybranými organickými látkami. Takovými materiály mohou být organofosfonáty obsahující sulfonovou skupinu, díky níž jsou tyto materiály schopny interkalovat bazické molekuly, například aminy, a vytvářet s nimi stabilní interkalační sloučeniny. My jsme takové vrstevnaté hostitele využili pro ukotvení chromoforů s nelineárně optickými vlastnostmi do jejich mezivrstvého prostoru s cílem vylepšit optické vlastnosti těchto chromoforů.

Procesy interkalační chemie mohou být využity i v oblasti nanotechnologií, například při přípravě nanovrstev z vrstevnatých látek. Před badateli, pracujícími na této problematice, stále leží řada výzev a výzkum v oblasti interkalační chemie nelze v žádném případě považovat za vyčerpaný.

Připravil: Odbor mediální komunikace (z podkladů dr. Vítězslava Zimy) Foto: Archiv Ústavu makromolekulární chemie AV ČR