Mezinárodnímu výzkumnému týmu, jehož součástí byli vědci z&nbsp;Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, se podařilo objasnit složitý mechanismus tvorby chemické vazby při srážce molekul. Odborníci zjistili, že reakce proběhne pouze tehdy, jsou-li molekuly vůči sobě natočeny ve velmi úzkém rozmezí úhlů – v takzvaném kuželu reakce. Společný výzkum tak přinesl odpověď na jednu ze základních otázek chemie: za jakých podmínek mezi molekulami vznikají chemické vazby. Výsledky studie Spatially resolving the cone of reaction for a single molecule zveřejnil prestižní vědecký časopis Science.Řada chemických reakcí začíná srážkou dvou částic. K vytvoření nové chemické vazby však nestačí, aby se molekuly pouze setkaly. Jejich srážka musí proběhnout s dostatečnou energií, ve vhodné vzájemné orientaci a na správném místě. Za běžných podmínek, například v roztocích nebo plynech, se však molekuly srážejí chaoticky, a přesné parametry těchto srážek proto nelze kontrolovat.<h4>Molekuly pod kontrolou</h4>Vědci na měděném povrchu dokázali řídit srážky jednotlivých molekul a jejich průběh sledovali pomocí rastrovacího tunelovacího mikroskopu. Přístroj využili nejen k zobrazování jednotlivých molekul, ale také k jejich cílenému urychlování reaktantů proti sobě. Každou srážku následně analyzovali s rozlišením na úrovni jednotlivých atomů. Díky tomu mohli jednoznačně určit, zda mezi molekulami vznikla nová chemická vazba.<h5>„To, co je v běžné chemii skryté ve statistice miliard srážek, se nám podařilo rozložit na jednotlivé případy a přímo zmapovat.“ Adam Matěj</h5>Klíčovým zjištěním studie je, že o výsledku srážky rozhoduje mimořádně přesná orientace molekul. Nová vazba vznikla pouze tehdy, když byla cílová molekula natočena v rozmezí několika stupňů vůči směru pohybu druhé molekuly. Při pootočení o více než patnáct stupňů se molekuly pouze odrazily bez jakékoli reakce.<h4>Rozhoduje přesné natočení molekul</h4>„Poprvé jsme mohli u jediné molekuly sledovat, jak přesně musí být natočena, aby reakce vůbec proběhla. To, co je v běžné chemii skryté ve statistice miliard srážek, se nám podařilo rozložit na jednotlivé případy a přímo zmapovat,“ uvedl Adam Matěj z&nbsp;katedry fyzikální chemie přírodovědecké fakulty.Významnou roli ve studii sehrála právě teoretická část, na níž se podíleli vědci z Univerzity Palackého a Fyzikálního ústavu AV ČR. Pomocí kvantově-mechanických výpočtů vysvětlili, proč je „kužel reakce“ tak úzký. Ukázalo se, že reaktivní uhlíkový atom je obklopen atomy vodíku, které brání přístupu reagující molekuly téměř ze všech směrů.<h4>Přístup k reakci omezuje uspořádání atomů</h4>Výpočty zároveň objasnily překvapivý experimentální výsledek. Chemická reakce proběhla i v případě, kdy se molekula pohybovala po sousední řadě atomů mědi, kde by podle původních předpokladů neměla vazba vzniknout.<h5>„Síla této práce je v tom, že se experiment a teorie doplnily do jednoho obrázku. Mikroskop ukázal, co se při srážce stane, a výpočty vysvětlily&nbsp;proč.“ Pavel Jelínek</h5>„Vysvětlením je nepatrný posun jednoho atomu mědi na povrchu. Vazba terče k povrchu ho vytáhne z jeho místa a přiblíží k sousední řadě natolik, že dokáže projektil doslova převzít a nasměrovat na správné místo. Ukazuje to, že povrch není jen pasivní podložka, ale sám aktivně vstupuje do reakce a může umožnit i dráhy, které by jinak byly nepříznivé,“ podotkl Adam Matěj.<h4>O průběhu reakce rozhoduje i povrch</h4>Výsledky mají význam pro vývoj takzvaných reakcí na površích, při nichž se z jednotlivých molekul cíleně skládají nové materiály a nanostruktury. Lepší pochopení vlivu prostorového uspořádání molekul umožní navrhovat molekulární stavební kameny tak, aby se spojovaly spolehlivěji a efektivněji. To představuje důležitý krok pro vývoj technologií založených na řízené stavbě struktur atom po atomu.„Síla této práce je v tom, že se experiment a teorie doplnily do jednoho obrázku. Mikroskop ukázal, co se při srážce stane, a výpočty vysvětlily&nbsp;proč. Bez teoretického modelu bychom jen těžko odhalili, že za nečekaným průběhem reakce stojí pohyb jediného atomu povrchu,“ doplnil Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR.<blockquote>Studie Spatially resolving the cone of reaction for a single molecule vznikla ve spolupráci vědců z Univerzity v Grazu, Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, Univerzity Palackého v Olomouci, Univerzity Karlovy a Humboldtovy univerzity v Berlíně.</blockquote>

Vědci z PřF pomohli odhalit, kdy při srážce molekul vzniká chemická vazba 

Léky, kosmetika nebo běžné chemikálie mizí z našich domácností do odpadu. Jenže nemizí úplně. Často končí ve vodě. A odtud mohou dlouhodobě ovlivňovat řeky, život v nich i ten náš. Luboš Mrkva z CXI TUL vedl projekt MIKROP, který hledal, jak tyto neviditelné látky z vody dostat dřív, než se vrátí zpátky k lidem.Nanogramy. Tak malé množství, že si ho člověk sotva představí. Přesto právě v takových dávkách se ve vodě objevují zbytky léků, kosmetiky nebo běžných chemikálií. Říká se jim mikropolutanty.„V porovnání s běžným znečištěním je to zanedbatelné množství,“ říká Luboš Mrkva z Oddělení technologie životního prostředí CXI TUL. Jenže tady je háček. Zanedbatelné množství neznamená zanedbatelný problém.Tyto látky se ve vodě hromadí a škodí všemu, co v ní žije i co z ní pije. Nakonec se mohou vrátit i k člověku.„Znečištění z vodních toků se může přes úpravny vody vracet zpět do lidského organismu. Mikropolutanty se totiž dostávají jak do povrchových, tak do podzemních zdrojů pitné vody,“ vysvětluje Luboš.<h4>Čistírna nekouzlí. Procesy se musí nastavit.</h4>Evropa už na problém reaguje. Nová pravidla ukládají velkým čistírnám odpadních vod, aby mikropolutanty začaly odstraňovat. Naostro od roku 2045. Jenže říct „odstraňujte“ je jedna věc. Vymyslet, jak to udělat účinně a za rozumné peníze, je věc druhá.Právě tím se zabýval Lubošův projekt MIKROP, který řešil se společností Pražské vodovody a kanalizace, a.s. Cílem bylo vylepšit provoz městských čistíren tak, aby z vody dostaly i látky, které běžné čištění nezachytí.Mikropolutanty se dají rozložit ozonem, peroxidem nebo UV zářením, to vše lze použít pro dočištění vody, mezi vodaři je to známé jako kvarterní stupeň čištění. Luboš si s&nbsp;vyladěním těchto technologií hrál, aby byly cenově dostupné. Výsledkem je menší zkušební zařízení, které vyčistí zhruba tři metry krychlové vody za hodinu. Uvnitř lze přepínat mezi různými způsoby čištění. Na konci pomáhá filtr s aktivním uhlím.<h4>Čištění jako štafeta</h4>Ale to není všechno. Lubošův tým se nepodíval jen na poslední krok čištění. Podíval se na čistírnu jako na štafetu. Každý úsek musí fungovat. Když počáteční technologie předá špatně připravenou vodu, poslední běžec už zázrak neudělá.Když je voda před posledním čištěním pořád moc špinavá, tedy plná rozpuštěných organických látek, drahá technologie se vyčerpá na obyčejné nečistoty. A to je problém. Tyto metody totiž nejsou vybíravé. Nepoznají rozdíl mezi nebezpečnou látkou a běžnou špínou. Reagují se vším organickým, co ve vodě najdou.„Snažili jsme se proto, aby nám voda na tento poslední stupeň šla v co nejčistší formě,“ shrnuje Luboš.<h4>Levnější voda? Jde to vyladit</h4>Tým měl k dispozici dvoulinkovou čistírnu. Jedna linka běžela normálně. Druhá sloužila jako testovací prostor. Výzkumníci měnili její nastavení, aby vodu připravili co nejlépe pro kvarterní čištění.Projekt proto přináší ověřenou technologii. Každá čistírna je ale jiná. Každá obec má jiné zdroje znečištění. Proto je tahle ověřená technologie skvělá startovní čára. Ukazuje, jak čistírnu nastavit, aby na poslední krok čištění šlo co nejméně organických látek.<h4>Kdo znečišťuje platí</h4>Nejdražší částí celého řetězce je aktivní uhlí. Funguje jako poslední pojistka. Zachytí látky, které předchozí kroky nezvládly. Právě proto se Luboš snaží odstranit co nejvíce organických látek dřív, aby se kapacita uhlí nevyčerpala příliš brzy.Jeho obnova je totiž nákladná. V Česku se jí věnuje jen málo firem a uhlí se musí převážet. V některých případech může tvořit až dvě třetiny provozních nákladů posledního stupně čištění.A tyto náklady se promítnou do ceny vody.Evropská pravidla počítají s principem „kdo znečišťuje, platí“. Podílet by se měly i firmy, které vyrábějí léky nebo kosmetiku. Jak přesně to bude fungovat, se teprve ukáže. Ale záleží i na každém z nás, abychom neplýtvali kosmetikou a léky, které pak skončí v odpadní vodě.<h4>Zmizelo, ale nezmizelo</h4>Měření může ukázat, že látka zmizela. Jenže to nemusí znamenat, že je voda dokonale bezpečná. Některé látky se při čištění nerozloží úplně. Jen se rozštěpí na menší části. Přístroj pak původní látku už nenajde. A právě o těchto zbytcích zatím víme velmi málo.Proto chce Lubošův tým pokračovat dál. Zajímat je bude nejen to, co naměří přístroje, ale i to, jak vyčištěná voda působí na živé organismy.

Spláchneme. Vyčistíme. Mikropolutanty ale zůstávají.

V týdnu od 24. srpna na Vás čekají v oblasti atomové a molekulové spektroskopie a spektrometrie následující webináře.<blockquote><h4><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.icpms.cz/webinars">👉 DETAILY A REGISTRACE V SEKCI WEBINÁŘE</a></h4>👉 Vyhledávejte a filtrujte v největší globální databázi s více než 5 500 GC, HPLC, MS a spektroskopickými webináři</blockquote><h5>1. Waters Corporation: Foundations of a Sustainable, High-Performing QA Program</h5><ul><li>St, 26.8.2026 17:00 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6448">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak vybudovat robustní a dlouhodobě udržitelný systém QA v analytické laboratoři. Webinář představí čtyři pilíře kvality: vývoj metod, školení analytiků, kontrolní diagramy a certifikované referenční materiály (CRM).<h5>2. Agilent Technologies: Absolute Specular Reflectance Made Easy in UV-Vis-NIR</h5><ul><li>Čt, 27.8.2026 20:00 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6439">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak systém Agilent Cary 7000 umožňuje rychlé a přesné měření absolutní zrcadlové reflektance a transmise pod různými úhly v rozsahu UV-Vis-NIR pro charakterizaci optických materiálů.

Webináře LabRulezICPMS týden 35/2026

Webináře

Životní prostředí

Vody

Věda a výzkum

Článek

Vše ze světa analytické chemie na jednom místě. Propojujeme lidi při řešení jejich problémů. U nás naleznete všechny potřebné informace snadno, rychle a přehledně. Přestaňte hledat a začněte nacházet.

LabRulez

Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci, známý také jako CXI TUL, byl založen v roce 2009. Naším posláním je podporovat dlouhodobou vizi TUL v oblasti spolupráce s průmyslem a vytváření inovací.

CXI TUL

Univerzita Palackého v Olomouci je vysoká škola s dlouhou tradicí. Byla založena již v 16. století a je tak nejstarší vysokou školou na Moravě a druhou nejstarší v České republice. V současnosti představuje moderní vzdělávací instituci se širokou nabídkou studijních oborů a bohatou vědeckou činností.

Nejbližší události z oblasti ICPMS

Svět měření na dosah: Nový diferenciální skenovací kalorimetr Julia DSC

Svět měření na dosah: Vlhkost na lisovně, viskozita na lakovně – Kontrola kvality plastů

Svět měření na dosah: Farinograf v praxi - Měření kvality mouky pro pekárenský průmysl

Svět měření na dosah: Analýza maziv - metody, aplikace a řešení

Svět měření na dosah: Nové instrumenty pro měření velikosti částic

Svět měření na dosah: Mlékárenský průmysl

IV. Škola archeometrie 2026

Workshop: Automatizace analýz a kontrola kvality v potravinářském, krmivářském a farmaceutickém průmyslu

Svět měření na dosah: Potravinářské technologie

ALS Kurz Analýzou HYDRAULICKÝCH a TURBÍNOVÝCH olejů k větší efektivitě výroby

Mohlo by Vás zajímat

Webináře LabRulezICPMS týden 35/2026

Spláchneme. Vyčistíme. Mikropolutanty ale zůstávají.

Vědci z PřF pomohli odhalit, kdy při srážce molekul vzniká chemická vazba