AMULET se zaměří na vývoj multiškálových materiálů, získal téměř půl miliardy

01. 12. 2023

Využití by mohly najít například v elektrotechnice, lékařství či environmentálních technologiích. Řeč je o takzvaných víceškálových neboli multiškálových materiálech. Jejich výzkumem a vývojem se zabývají vědci a vědkyně v projektu AMULET, který sdružuje osm partnerů z akademické a výzkumné sféry. Konsorcium nyní získalo finanční podporu ve výši téměř půl miliardy korun ve výzvě Špičkový výzkum v rámci operačního programu Jan Amos Komenský Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy.

Cíl projektu AMULET (Advanced MUltiscaLe materials for key Enabling Technologies) je jasně daný – vyvinout progresivní materiály se širokým aplikačním potenciálem. Kombinací nularozměrných (kvantové tečky), jednorozměrných (např. nanotrubičky) a dvojrozměrných (např. grafen) materiálů vyvíjejí odborníci materiály multiškálové, které mají nové, neobvyklé vlastnosti. Propojením těchto nanomateriálů tak lze získat inteligentní hmotu s unikátními funkcionalitami a překvapivým využitím v mnoha různých oborech.

O jaké neobvyklé vlastnosti konkrétně jde? Podle hlavního koordinátora projektu Martina Kalbáče z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR jich je celá řada a není úplně jednoduché je definovat obecně: „Uvedl bych příklad grafenu, což je asi nejznámější dvojdimenzionální materiál. Je opticky transparentní a současně elektricky vodivý, což lze například využít pro aplikace v dotykových obrazovkách. Rovněž je zajímavé, že se v něm nosiče náboje, například elektrony, mohou pohybovat na velkou vzdálenost, aniž by byly rozptýleny. To lze v praxi využít třeba pro konstrukci elektronických součástek.“

Nicméně grafen je polokov a není možné jej v této podobě využít pro aplikace v klasických tranzistorech, kde je potřeba polovodivý materiál. Pokud však správně zkombinujeme dvě grafenové vrstvy, může za určitých podmínek výsledný materiál vykazovat polovodivé vlastnosti. Takové změny v zásadních fyzikálních vlastnostech jsou v rámci makroskopických objektů jen těžko představitelné,“ doplňuje vědec.

Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského je hlavním koordinátorem projektu AMULET.

Moderní materiálová věda
Současné směry materiálové vědy čerpají inspiraci v přírodě. Nad rámec přirozeně se vyskytujících prvků a sloučenin příroda umožňuje tzv. materiálovou genetiku, tedy skládání a „křížení“ materiálových složek v 3D prostoru. „V poslední době je velmi populární výzkum jednodimenzionálních a dvojdimenzionálních materiálů. Jednou z hlavních myšlenek projektu je tyto materiály vzájemně a cíleně zkombinovat,“ říká Martin Kalbáč a dodává, že projekt propojí řadu směrů v oblasti výzkumu nanomateriálů, což může přinést nečekané objevy.

Odborníci budou zkoumat, jak víceškálové materiály reagují s biologickým prostředím, zda je lze využít pro elektrochemické či optické senzory, v elektro-fotochemické katalýze pro odstraňování škodlivých látek ze vzduchu a vody. Budou také testovat nová nano/mikrozařízení, jež lze využít pro přeměnu, výrobu a skladování energie.

Do projektu AMULET je zapojena velká část domovského ústavu Martina Kalbáče. „Jako významné směry bych zmínil například přípravu a využití atomárních klastrů, rozvoj superrozlišené optické mikroskopie nebo využití víceškálových materiálů pro speciální senzory a detektory, na kterém budeme úzce spolupracovat s Matematicko-fyzikální fakultou Univerzity Karlovy,“ doplňuje vědec.

Na pokrok a směřování výzkumu bude v mezinárodní vědecké radě projektu AMULET dohlížet mimo jiné Konstantin Novoselov, držitel Nobelovy ceny za fyziku za objev grafenu. „Profesor Novoselov je jako objevitel grafenu ikonou v oblasti výzkumu 2D materiálů. Moc mě těší, že se jej podařilo do vědecké rady projektu získat. Zároveň bych chtěl poděkovat kolegovi Matěji Velickému, který v tomto ohledu velmi pomohl,“ dodává Martin Kalbáč.

Půlmiliardová podpora
AMULET uspěl v konkurenci 66 projektů přihlášených do výzvy Špičkový výzkum v operačním programu Jan Amos Komenský, který spravuje Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy. Výzva je zaměřená na podporu výzkumu s potenciálem excelentních výsledků uplatnitelných v praxi. Peníze jsou určené excelentním výzkumným týmům, které jednak pomůžou českým vědeckým institucím prohloubit vztahy se zahraničním partnery a v dlouhodobém horizontu též posílí konkurenceschopnost České republiky.

Projekt koordinovaný Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR z operačního programu získá téměř půl miliardy korun. „Přibližně třetina této částky připadá na můj domovský ústav. Jsem velmi rád, že jsme projekt získali, neboť nám pomůže udržet odborníky, o které bychom jinak v důsledku nedostatku financí nejspíše přišli,“ říká Martin Kalbáč.

Konsorcium se skládá z osmi partnerů – pěti pracovišť Akademie věd ČR a tři českých univerzit. „Koordinace takto velkého projektu je celkem výzva. Na druhou stranu mi s ní bude pomáhat administrativní tým z našeho pracoviště. Partnerské instituce zastupují moji kolegové, se kterými se mi vždy dobře pracovalo, a tak věřím, že na tuto spolupráci úspěšně navážeme,“ uzavírá koordinátor projektu Martin Kalbáč.

Do projektu jsou zapojena následující pracoviště:

Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
hlavní koordinátor projektu Martin Kalbáč (článek o výzkumech Martina Kalbáče vyšel v časopise A / Věda a výzkum 1/2020)

Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR
Jiří Homola (článek o výzkumech Jiřího Homoly vyšel v časopise A / Věda a výzkum 2/2017)

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
Petr Cígler (podcast natočený s Petrem Cíglerem si můžete poslechnout zde)

Fyzikální ústav AV ČR
Jiří Červenka (podcast natočený s Jiřím Červenkou si můžete poslechnout zde)

Ústav jaderné fyziky AV ČR
Anna Macková

Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta
Jana Kalbáčová Vejpravová

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Zdeněk Sofer

Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, Přírodovědecká fakulta
Zdeňka Kolská

Tisková zpráva včetně kontaktů je k dispozici na webových stránkách AV ČR.

Text: Markéta Wernerová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, s využitím tiskové zprávy AV ČR
Foto: Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

Text a fotografie jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

AMULET se zaměří na vývoj multiškálových materiálů, získal téměř půl miliardy

Přečtěte si také

Newsletter