GAČR 2025: Filipa Oliveira zkoumá nové materiály pro elektromagnetické stínění

Lehké, flexibilní a účinné – takové mají být nové materiály pro elektromagnetické stínění, na kterých pracuje doktorka Filipa Oliveira v projektu podpořeném GAČR. Zaměřuje se na 2D materiály zvané MXeny, které by mohly nahradit tradiční kovy v ochraně elektroniky před rušivým zářením.

Jak byste svůj projekt popsala laikovi a proč je důležitý?

Představte si vědce jako kuchaře, který vymýšlí nové recepty na materiály s přesně definovanými vlastnostmi. V našem případě se snažíme vytvořit materiály, které zamezí nežádoucímu elektromagnetickému rušení (EMI) z elektronických zařízení. Tyto materiály fungují jako štíty, obvykle se používají kovy jako železo nebo měď. My ale chceme, aby tyto štíty byly lehčí, pružnější, odolnější proti korozi a zároveň co nejméně odrážely EM vlny – protože jejich silný odraz může rušení ještě zhoršit. Tímto „vařením“ (tedy syntézou) materiálů s požadovanými vlastnostmi vytváříme MXeny – 2D materiály s obrovským potenciálem. Ty pak začleňujeme do polymerní matrice, čímž zvyšujeme jejich mechanickou odolnost a možnosti využití.

Co vás k výběru tohoto tématu inspirovalo?

Během doktorátu jsem se zabývala EMI stíněním pomocí polymerních kompozitů. Po příchodu do Česka mě nadchly možnosti 2D materiálů, zvlášť MXenů, které nabízejí obrovskou variabilitu. Tento projekt propojuje moje znalosti o EMI, syntéze MXenů a jejich aplikaci v polymerech. Chci vytvořit MXeny s požadovanými vlastnostmi, které se dají začlenit do polymerní matrice a stále účinně stíní – což je velká výzva.

Jaký je hlavní cíl vašeho výzkumu?

Cílem je syntéza chlor-terminovaných MXenů pomocí specifických Lewisových kyselin v taveninách a jejich následná integrace do lehkých, ohebných polymerních kompozitů pro účinné EMI stínění.

Co podle vás nejvíce zaujalo hodnoticí komisi?

Pravděpodobně náš návrh použít jako Lewisovy kyseliny trichloridy lanthanoidů (LnCl₃), které jsou běžně dostupné, ale zatím nebyly pro syntézu Cl-terminovaných MXenů použity. Je to jednoduchá a zároveň přístupná cesta ke kontrole povrchové chemie MXenů.

Povede projekt ke konkrétním aplikacím nebo technologiím?

Ano – například v elektronice, nositelné elektronice nebo jako ochranné vrstvy pro zdravotnické a automobilové zařízení. Potřeba efektivního EMI stínění poroste a náš výzkum může nabídnout řešení.

Čím je váš projekt výjimečný?

Použitím LnCl₃ jako Lewisovy kyseliny pro syntézu MXenů – je to dosud neprozkoumaný přístup.

S kým na projektu spolupracujete?

S kolegy ze skupiny profesora Sofera, kteří zajišťují morfologickou, strukturální a chemickou analýzu. Dále navazuji na spolupráci s RWTH Aachen v Německu a pro polymerní kompozity spolupracuji s doktorem Paulem Teixeirou z portugalského CENTI.

Jaké překážky očekáváte a jak se na ně připravujete?

Projekt je v počátku, takže očekávám problémy se syntézou a optimalizací. Také se učím, jak vést projekt jako hlavní řešitelka, včetně náboru a vedení studentů. Vše beru krok za krokem a s důrazem na týmovou práci.

Co vás na projektu nejvíce těší?

Možnost vytvořit něco, co má reálný dopad, a být součástí týmu talentovaných kolegů a studentů. Baví mě objevovat nové způsoby syntézy MXenů a jejich potenciální využití v praxi.

Co by mělo následovat po skončení projektu?

MXeny byly poprvé syntetizovány v roce 2011 a je zde stále co objevovat. Projekt může otevřít nové směry – například škálování výroby a nové aplikace v elektronice. Je to vzrušující oblast a věřím, že toho přijde ještě hodně.