Čistírny odpadních vod každý den bojují s látkami, které z vody jen tak nezmizí. Odbourávání dusíkatých látek je na čistírnách velmi důležité. Když jich ve vodě zůstane moc, škodí řekám i životu v nich. <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.cz/article/5402">Karel Havlíček</a> z CXI TUL byl spoluřešitelem projektu HYMNA, který spojil dvě známé technologie čištění do jednoho systému. A přidal k nim něco, co se na čistírnách běžně nepoužívá: nanovlákna.Celý název projektu zní Hybridní systém MBR-MBBR využívající nanomateriály pro dočišťování odpadních vod. Zkratka je HYMNA. „Zní to trochu vznešeně,“ směje se spoluřešitel Karel Havlíček z&nbsp;Oddělení technologie ochrany životního prostředí. Ale cíl vznešený byl. Voda, která z čistírny odtéká, není vždy tak čistá, jak by mohla být. A to je problém, který stojí za řešení.<h4>Síto a kuličky</h4>Za zkratkami MBR a MBBR se skrývají dvě technologie, které čistírny obvykle nasazují každou zvlášť. Karel je ale poslal do jedné linky za sebou a ukázal, že společně dokážou fungovat výrazně lépe. Kombinaci ověřil v praxi a navrhl z ní technologii, která má jasný postup, měřitelné výsledky a potenciál pro reálné nasazení.MBR funguje jako jemné síto. Membrány zachytí nečistoty, organické látky i nerozpuštěné částice. Jenže ani tak není hotovo, v čiré vodě pořád zůstávají dusíkaté látky.Na ně Karel Havlíček spolu s partnery nasadil druhou část technologie: MBBR. Malé plastové kuličky s otvory a nanovlákny uvnitř se za pomoci vzdušnění volně pohybují v nádrži. Na povrchu nanovláken rostou a žijí mikroorganismy, které přeměňují amoniakální dusík na dusičnany.Proč na tom záleží? Amoniakální dusík je pro ryby jedovatý, poškozuje jim žábry a ve vyšších koncentracích je zabíjí. Přebytek dusíku spouští přemnožení řas, takže voda zelená, ubývá v ní kyslíku a život v ní se dusí.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_2_6559ff2373.jpg" alt="CXI TUL: Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_2_6559ff2373.jpg 117w," sizes="100vw" width="768" height="1024"><h4>Kuličky s nanovlákenným srdcem</h4>Kuličky nejsou náhoda. Karel vložil do plastových tělísek s otvory nanovlákenné nosiče, což je jemný vláknitý materiál, na kterém se mikroorganismy rychle a pevně uchytí. Navrhoval je už v dizertační práci.Cesta k finální podobě nebyla přímá. Původně šlo o nanovlákennou vrstvu. Ta ale z kuliček postupně utíkala. Nahradili ji přízí, která drží. Výsledkem je užitný vzor pro nové nosiče biomasy.Hlavní výhoda je rychlost uchycení. Na klasických materiálech trvá osídlení mnohem déle. Na nanovláknech se mikroorganismy nastěhují rychle. To je klíčové zvlášť tam, kde je voda pro ně nepříznivá nebo toxická.Průmyslové odpadní vody bývají tak znečištěné, že bakterie na běžných nosičích nepřežijí. Na nanovlákenném povrchu se ale stihnou uchytit dřív, než je prostředí zničí. Systém pak funguje i tam, kde by jiné technologie selhaly.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_3_290e60625f.jpg" alt="CXI TUL: Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_3_290e60625f.jpg 117w," sizes="100vw" width="768" height="1024"><h4>Číslo, které překvapilo</h4>Nejdůležitější bylo, jak si systém poradí s&nbsp;amoniakálním dusíkem. Tým zkoušel i extrémní koncentrace až osmdesát miligramů na litr. A to už není dolaďování. To je zátěžová zkouška na hraně. Taková, která může ochromit nebo úplně zastavit život čisticích mikroorganismů.Systém ji zvládl. Na odtoku naměřili pod jeden miligram na litr.„Dostali jsme se na číslo, které často nezvládne ani běžná čistírna,“ shrnul svoje překvapení Karel.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_4_00a10f7915.jpg" alt="CXI TUL: Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_4_00a10f7915.jpg 117w," sizes="100vw" width="768" height="1024"><h4>Čistírna v kontejneru</h4>Spojení obou technologií přineslo něco navíc. Systém může fungovat nejen jako doplněk (post-treatment) za běžnou čistírnou, ale i jako samostatná modulární čistírna. Žádná stavba, systém lze přivézt, zapojit a spustit.„To ocení hlavně průmyslové provozy. Firmy, které dnes znečištěnou vodu odvážejí v barelech jako nebezpečný odpad, by mohly část čištění zvládnout samy,“ vysvětluje Karel. Pro firmy by to podle něj znamenalo méně odpadu, méně logistiky a nižší náklady.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_5_15c7bfefc3.jpg" alt="CXI TUL: Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_5_15c7bfefc3.jpg 117w," sizes="100vw" width="768" height="1024"><h4>Mýtus, který nevyšel</h4>Mimo hlavní projekt si Karlův tým položil ještě jednu otázku: dokáží mikroorganismy v&nbsp;běžném čistírenském biofilmu na nosičích rozkládat mikropolutanty? Tedy zbytky léků nebo pesticidů, které se dostávají do vody?Některé studie naznačovaly, že by to možné být mohlo.Nadšení ale rychle opadlo. „K žádnému rozkladu nedochází. Mikropolutanty se v systému jen hromadí,“ konstatuje Karel. Zachytí je, ale nezničí. Na to jsou potřeba silnější metody jako třeba ozon nebo UV záření.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_f8251f3b2e.jpg" alt="CXI TUL: Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CXI_TUL_Kulicky_s_nanovlakennym_srdcem_Takhle_se_da_cistit_voda_lip_f8251f3b2e.jpg 110w," sizes="100vw" width="724" height="1024"><blockquote>Projekt HYMNA v programu TREND Technologické agentury ČR ve spolupráci se společností ENVI-PUR, s.r.o. (hlavní řešitel) a Pražské vodovody a kanalizace, a.s.</blockquote>

Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp.

V týdnech od 3. a 10. 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. Agilent Technologies: Elemental Analysis of Foods by Agilent 9500 ICP-QQQ with an Autodilutor</h5><ul><li>Út, 4.8.2026 21:30 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6399">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak systém Agilent 9500 ICP-QQQ s automatickým zřeďovacím systémem zefektivňuje stanovení toxických a dalších prvků v potravinách a omezuje potřebu manuální přípravy vzorků.<h5>2. Agilent Technologies: Characterising Advanced Materials with the Agilent UV-Vis-NIR: From Thin Films and Solar Cells to Glass and Optical Coatings</h5><ul><li>Čt, 6.8.2026 07:30 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6396">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak spektrofotometrie UV-Vis-NIR pomáhá charakterizovat pokročilé materiály, včetně tenkých vrstev, solárních článků, skla a optických povlaků.<h5>3. Agilent Technologies: Optimizing ADS 2 Autodilutor: Operation, Troubleshooting, &amp; Best Practices</h5><ul><li>Čt, 6.8.2026 20:00 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6400">Registrace</a></li></ul>Naučte se správně nastavit a používat automatický zřeďovací systém ADS 2. Webinář nabídne praktické tipy pro optimalizaci parametrů a řešení problémů s přesností, kontaminací a každodenním provozem.<h5>4. Thermo Fisher Scientific: Food Authenticity Uncovered: Using Isotope Fingerprints to Detect Adulteration and Verify Origin</h5><ul><li>Út, 11.8.2026 18:00 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6406">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak analýza stabilních izotopů pomocí IRMS pomáhá ověřovat geografický a surovinový původ potravin a nápojů a odhalovat jejich falšování.<h5>5. Agilent Technologies: Analysis of Environmental Waters by 9500 ICP-QQQ in Advanced Helium Mode</h5><ul><li>Út, 11.8.2026 21:30 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6401">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak Agilent 9500 ICP-QQQ využívá pokročilý heliový režim k potlačení polyatomických interferencí a ke spolehlivé elementární analýze vzorků vod z životního prostředí.<h5>6. Thermo Fisher Scientific: From Spectra to Mechanism: Using DRIFTS to Understand CO₂ Catalysis</h5><ul><li>St, 12.8.2026 17:00 CEST</li><li><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/webinar/6404">Registrace</a></li></ul>Zjistěte, jak lze in situ DRIFTS využít ke studiu mechanismu suchého reformování metanu a interakcí probíhajících na katalyzátorech s nosičem na bázi oxidu ceru.

Webináře LabRulezICPMS týdny 32-33/2026

<div>Při výrobě léčiv a vývoji nových materiálů je nezbytné znát jejich vnitřní strukturu. K tomu pomáhají nejnovější krystalografické metody – i ty ale narážejí na limity. Jak lze proniknout do nitra krystalů a proč je tak důležité porozumět jejich nedokonalostem? Na téma jsme se podívali v <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://pdf.avcr.cz/A/2026-02/#page=36">A / Magazínu </a>s Lukášem Palatinusem z <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.fzu.cz/home">Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR</a>.</div><div>Spolknutá tabletka míří do zažívacího traktu a postupně se rozpouští. Léčivé molekuly překonávají střevní membránu a vstupují do krevního oběhu, který je odvádí k&nbsp;cílovým receptorům. Cestou se některé poztrácejí a rozloží, zafungují jen ty, jež se úspěšně navážou tam, kde mají. Nakolik se jim to povede, závisí mimo jiné na jejich krystalové struktuře.V závislosti na podmínkách může stavební jednotka léčivé látky (molekula) vykrystalovat v různé podobě (polymorfu). Chemicky jde o tutéž molekulu, ale jinak „poskládanou“. Je to podobné, jako když stavíme zeď z cihel jedné velikosti a tvaru, ale do různého vzoru. Výsledná stavba pak ovlivňuje, nakolik se lék rozpustí a jak je účinný.Z minulosti jsou známy případy, kdy se vyráběný přípravek ve fázi krystalizace proměnil v jiný polymorf a nadělal paseku. V devadesátých letech 20. století se to týkalo ritonaviru, léku, který měl ulevovat pacientům s AIDS. Po dvou letech bezproblémové výroby se stal v&nbsp;podstatě nepoužitelným, protože kvůli pozměněné krystalové struktuře se hůře rozpouštěl a přestal působit. Farmaceutická firma ho musela stáhnout z trhu a připsala si ekonomické ztráty ve výši stovek milionů dolarů.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_2_6e2f712d98.jpg" alt="AVČR: Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní: Síran měďnatý ve vodném roztoku krystalizuje do modrých trojklonných krystalů&nbsp;a je znám jako modrá skalice." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_2_6e2f712d98.jpg 208w," sizes="100vw" width="460" height="345">Riziko vzniku polymorfů hrozí i u některých antibiotik a dalších preparátů. Proces krystalizace léčiv je proto nutné pečlivě kontrolovat. K tomu slouží pokročilé krystalografické metody, které se v&nbsp;posledních dvou dekádách dramaticky rozvíjejí. Přesto stále narážejí na limity. Ty se dříve týkaly především velikosti krystalů, dnes vědce trápí zejména krystaly nedokonalé a různě porušené.<h4>Nikdo není dokonalý</h4>Krystal je chemicky stejnorodý objekt, ve kterém jsou atomy a molekuly uspořádány do pravidelné struktury. Při krystalizaci se stavební kameny krystalové struktury samovolně skládají tak, aby měl celý systém co nejnižší energii. Stejný princip platí pro led vznikající z vody i pro léky nebo nové materiály.Když lidé chtějí napodobit přírodu a vytvořit léčivo, nechávají růst krystaly vyvíjené látky v kapalném roztoku. „Atomy, ionty a molekuly poletují v tekutině sem a tam a reagují na pohyb částic vody. Připomíná to tanec. Jednotlivé částice na sebe postupně nasedají a vytvářejí krystal,“ uvádí Lukáš Palatinus z&nbsp;Fyzikálního ústavu AV ČR, jeden z největších odborníků v oboru krystalografie na světě.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_3_5d503c8492.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní: Lukáš Palatinus z&nbsp;Fyzikálního ústavu AV ČR." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_3_5d503c8492.jpg 235w," sizes="100vw" width="460" height="306">„Považuju za zázrak, že je řada krystalů perfektních. K narušení totiž může dojít velmi snadno. Dokonce i ty nejkvalitnější krystaly křemíku, jež se používají na procesory, nelze vytvořit zcela bez poruch,“ upozorňuje vědec a dodává, že nedokonalé bývají právě látky z oblasti organické chemie, tedy i léky.<h4>Podívat se dovnitř</h4>Celý problém komplikuje fakt, že jde o svět neskutečně malinký. Tak mrňavý, že ho nemůžeme vidět očima ani obyčejným světelným mikroskopem. Velikost atomu je pouhá desetina nanometru (jeden angstrom), zatímco světlo, s&nbsp;nímž pracují světelné mikroskopy, má vlnovou délku 400 až 700 nanometrů.K určování krystalové struktury atomů a molekul z velmi malých krystalů – často o velikosti jen několika desítek nanometrů – je třeba sáhnout po transmisním elektronovém mikroskopu, který místo světla vysílá ke vzorku svazek elektronů. Ty mají totiž mnohem kratší vlnovou délku, a umožňují tak rozlišit jednotlivé atomy. Háček je v tom, že ani z&nbsp;elektronového mikroskopu nevypadne hotový obrázek krásné krystalové mřížky. K&nbsp;její výsledné podobě je nutné se „dopočítat“.„My krystalografové říkáme, že atomy vidíme, ale ve skutečnosti vypočítáváme, kde v té struktuře jsou. Vztah mezi ní a daty, která naměříme, je natolik pevně daný, že o správnosti určené krystalové struktury obvykle není pochyb,“ objasňuje Lukáš Palatinus.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_4_234df29a45.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní: Transmisní elektronový mikroskop Tecnai G2 20 je určen ke studiu struktury materiálů a je schopen vytvářet obraz s velmi vysokým rozlišením." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_4_234df29a45.jpg 171w," sizes="100vw" width="460" height="420">Teplotu také nevidíme, přitom ji můžeme změřit. Slouží k tomu přístroj – teploměr – využívající určité fyzikální vlastnosti, jež na teplotě závisejí. Podobný princip badatel zmiňuje i u krystalů: „Víme, že rozložení jejich atomů vede k efektům, které můžeme změřit. Z nich se potom zpětně dobereme k závěru, jaké atomy to jsou a kde se nacházejí.“<h4>Výpočetní rébusy</h4>V krystalografických laboratořích tak v současné době vládne především matematika. A platí, že hledání algoritmů potřebných pro určení nepravidelných, nedokonalých a porušených krystalů je nesmírně náročné, ne-li nemožné. Velmi složitý byl už první krok, který tomuto úkolu předcházel, čímž bylo připravit software pro pravidelné a dokonalé nanokrystaly.To se Lukáši Palatinusovi a jeho týmu povedlo zhruba před deseti lety a dnes jsou v této oblasti světovou špičkou. V roce 2017 se jejich téma – přímé určení pozic atomů vodíku v&nbsp;nanokrystalech pomocí elektronové difrakce – dokonce dostalo na titulní stranu časopisu Science.„Skutečně se nám podařilo vyřešit hodně problémů. Jenže tady platí pomyslné Paretovo pravidlo. Osmdesát procent jsme úspěšně rozlouskli a do konce zbývá jen kousek. Ten je ale extrémně těžký. Může se stát, že zbývajících dvacet procent práce nás bude stát osmdesát procent času a úsilí,“ dodává vědec.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_5_29dcf7e60f.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní: Ke zjišťování struktury větších krystalů se používá rentgenový monokrystalový difraktometr (detail na snímku). " srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_5_29dcf7e60f.jpg 235w," sizes="100vw" width="460" height="306">Na mysli má krystaly s poruchami. Jsou dvojího typu. První vzniká, když se perfektní struktura celá ohne (třeba vlivem drcení na prášek). V takovém případě se její vnitřní pravidelnost manipulací nezmění a molekuly v mřížce stále sedí jedna vedle druhé jako doposud, ve velkém měřítku je ale krystal zdeformovaný. Druhý typ nedokonalosti je zákeřnější. Dochází při něm totiž ke změně v samotné krystalové struktuře – včlení se do ní molekula, která tam nepatří, nebo z ní naopak nějaká molekula či její část vypadne.„Jsou to fundamentálně odlišné světy. Výpočet toho, co udělají elektrony v mikroskopu, když procházejí jedním, nebo druhým typem poruchy krystalu, je zcela jiný a v druhém případě mnohem komplikovanější,“ vysvětluje Lukáš Palatinus.Aby vědci našli řešení, kombinují počítačové simulace rozptylu elektronů na různě vadných krystalech a statisticky odhadují efekt poruch. Jinak řečeno – je třeba najít logiku v nelogické nedokonalosti a navrhnout funkční výpočetní metodu, kterou by se dala s dobrou přesností určit struktura i z miniaturního krystalu s velkým množstvím defektů.Vedle farmaceutických a obecně organických látek se porušené krystaly objevují i v jiných oblastech, třeba v&nbsp;chemickém průmyslu nebo stavebnictví. Zajímavou výzvou pro odborníky je například zeolit – porézní minerál, který funguje trochu jako houba nebo síto a využívá se ke katalýze reakcí. S kolegou z německé Jeny pak Lukáš Palatinus pracuje na analýze nových materiálů, jež by mohly posloužit k výrobě ekologičtějšího bezvápenného cementu.<blockquote><h5>Prosvícený krystal</h5>Pohled do nitra krystalů se lidem poprvé naskytl v roce 1912, kdy fyzik Max von Laue namířil rentgenové svazky na modrou skalici. Paprsky se na pravidelně uspořádaných atomech difraktovaly (ohnuly se, rozptýlily se) a vytvořily charakteristický obrazec připomínající hvězdné nebe. Princip se používá dodnes – krystal se „osvítí“ fotony (rentgenovým zářením), elektrony nebo neutrony a vzniklý difraktogram se pomocí výpočtů převádí na model uspořádání atomů a molekul v krystalu. Tématu jsme se věnovali v <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://pdf.avcr.cz/A/2023-02/#page=18">A / Magazínu 2/2023</a>.</blockquote><h4>Za pomoci strojového učení</h4>Prohloubení krystalografického výzkumu podpořila loni Akademie věd ČR prestižní Akademickou prémií, která umožní pokračovat v projektu dalších šest let. Je rozdělen do tří etap. Hledání receptu, jak porozumět nedokonalým krystalům, je cílem první a klíčové etapy, protože vědce trápí už mnoho let.Zároveň se ale chtějí podívat i do dalších oblastí, se kterými by jim mohly pomoct nové technologie a metody, jež dříve nebyly k dispozici. Jedním ze zajímavých témat je takzvaný fázový problém. Když elektrony procházejí ke vzorku, projevují se ne jako částice, ale jako vlny. A ty mají amplitudu a fázi, přičemž amplituda označuje výšku vlny a fáze polohu, kde se vlna v určitý moment nachází. Experiment zaznamenávající rozptýlené elektrony ovšem zachycuje pouze amplitudu, fázi už ne, a vědci tak dostávají jen část potřebné informace.„Fáze se v podstatě nedá změřit, detektor ji nezachytí a ona se ztrácí. Abychom se k&nbsp;ní dostali, potřebujeme použít opravdu hodně chytrou matematiku. Na první pohled to zní jako nesplnitelný úkol. Jak zrekonstruovat něco, co je ztracené?“ táže se řečnicky Lukáš Palatinus. Přesto to jde a řešení fázového problému je hned několik, ale všechna mají svá omezení.Zajímavou možností, jak tato omezení obejít, je využít schopnosti strojového učení a neuronových sítí. Existuje k tomu už pionýrská vědecká práce: vědci z univerzity v Kodani vygenerovali na čtyřicet milionů krystalových struktur, připravili k nim výpočty a naučili hlubokou neuronovou síť rozpoznávat skryté vzorce v datech.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_6_748e740ce6.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní: „Dokonce i ty nejkvalitnější krystaly křemíku, jež se používají na procesory, nelze vytvořit zcela bez poruch,“ říká vědec. " srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_6_748e740ce6.jpg 235w," sizes="100vw" width="460" height="306">Lukáš Palatinus se chce zahraničním výzkumem inspirovat a pokusit se o něco obdobného i u nás. „Jsem přesvědčen, že metodami strojového učení je možné posunout limity našeho poznání a řešit i takové struktury, pro které v tuto chvíli nemáme klíč,“ říká. Týkat by se to mohlo složitých látek s krystaly velmi nízké kvality, což v budoucnu usnadní vývoj nových materiálů i léků nové generace.<h4>Plány a sny</h4>Další zajímavou metodou je ptychografie. To už se ale dostáváme ke třetí etapě projektu podpořeného Akademickou prémií, která je zatím spíše v&nbsp;konturách vzdálenějších plánů. Ptychografie je relativně nová metoda s velkým potenciálem pro výzkum materiálů na té nejjemnější atomové úrovni.Její výhodou je, že umí obejít výše zmíněný fázový problém. Pracuje totiž na jiném principu než klasická difrakce (základní krystalografická metoda). Ptychografie skládá obraz z mnoha překrývajících se difrakčních měření. Vzorek se oskenuje malým svazkem elektronů a v každém bodě se změří rozptyl. Jednotlivé osvícené oblasti se mírně překrývají, díky čemuž lze dopočítat ostrý obraz objektu s atomovým rozlišením.Aktuální světový rekord v&nbsp;rozlišení snímku z elektronového mikroskopu drží právě obraz získaný prostřednictvím elektronové ptychografie. Týmu z&nbsp;americké univerzity v Cornwallu se podařilo dosáhnout hodnoty kolem 0,39 angstromu, což je méně než průměr atomu.<blockquote><h5>Druhá prémiová generace</h5>„Z udělení Akademické prémie mám velkou radost. Vážím si uznání vědecké obce, důležitá je ale i finanční injekce, která nám umožní pokračovat v našem dlouholetém výzkumu,“ říká Lukáš Palatinus. Perličkou přitom je, že úplně první Akademickou prémii, již AV ČR uděluje od roku 2007, tehdy získal jeho kolega Václav Petříček, který patří k předním světovým krystalografům a už v té době vycítil potenciál elektronové krystalografie. „Václav část peněz z Akademické prémie tehdy využil k zakoupení mikroskopu, na němž jsem mohl začít se svými experimenty,“ dodává vědec s tím, že bude rád, když se i jemu podaří motivovat další mladé krystalografy.</blockquote>Jenže tu jsou i nevýhody – především je potřeba mít k dispozici špičkový elektronový mikroskop a další potřebné vybavení. Přáním Lukáše Palatinuse je získat takový výkonný přístroj do Prahy, jde však o velmi nákladnou investici. Do doby, než se to podaří, bude třeba využít mezinárodní spolupráci a experimentovat na zařízeních jiných pracovišť.Každopádně v ptychografii a příbuzné ptychotomografii se skrývá velký potenciál do budoucna. Díky nim by snad mohlo být jednou možné rekonstruovat rozložení atomů v trojrozměrných neperiodických objektech, což dnes nejde.<h4>Umění číst</h4>Lukáš Palatinus o svém oboru mluví s nadšením, a ač jde o nadmíru složitá témata, snaží se je trpělivě vysvětlovat každému, kdo projeví zájem. Když se ho někdo na jeho profesi zeptá jen tak mezi řečí, většinou odpovídá, že se zabývá fyzikou pevných látek, s čímž se řada lidí spokojí a po detailech se nepídí. Těm, kteří chtějí jít do hloubky, zkouší vědec krystalografii nastínit. Někdo se chytne výrazu krystal, pod nímž si představí něco konkrétního. Dál se řeč stočí na minerály, jindy se dá pokračovat i povídáním o vztazích mezi atomární strukturou materiálu a jeho vlastnostmi.„Jeho chování – jestli je tvrdý, měkký, vodivý, nevodivý, rozpustný, nebo nerozpustný – je ovlivněno právě krystalovou strukturou,“ vysvětluje Lukáš Palatinus a nachází jednoduchou paralelu: „Pro materiálovou vědu je její znalost a schopnost ji zjistit naprosto zásadní. Je to podobné jako umět číst. Pokud mám knihu a neznám písmenka nebo jazyk, je mi všechno, co je v ní zapsáno, k ničemu.“<blockquote><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_7_685c0618af.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Jak_se_ctou_krystaly_Jejich_znalost_je_pro_materialovou_vedu_zasadni_7_685c0618af.jpg 235w," sizes="100vw" width="460" height="306"><h5>Dr. rer. nat. Lukáš Palatinus Fyzikální ústav AV ČR</h5>Vystudoval geologii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze, spíše než „velké kameny“ ho ale zlákal svět nanokrystalů. Doktorské studium už proto absolvoval v&nbsp;krystalografické laboratoři na Univerzitě v Bayreuthu. V roce 2017 časopis Science otiskl článek o práci jeho týmu ve Fyzikálním ústavu AV ČR a krystalografie se dostala i na titulní stranu. Ve stejném roce obdržel Cenu Neuron pro mladé vědce a Cenu AV ČR za vynikající výsledky. Loni mu Akademie věd ČR udělila Akademickou prémii, dotaci 30 milionů korun na šest let výzkumu.</blockquote></div>

Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní

Webináře

Osobnosti

Životní prostředí

Vody

Věda a výzkum

Článek

Akademie věd České republiky (AV ČR) vznikla v roce 1992 jako nástupce někdejší Československé akademie věd. V současnosti ji tvoří komplex 54 veřejných výzkumných institucí.

Akademie věd České republiky

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

Cordouan Technologies Thetis analyzátor velikosti částic

Thetis je nejnovější DLS analyzátor od Cordouan Technologies. Přístroj kombinuje DLS, SLS a depolarizované DLS (DDLS) a vůbec poprvé umožňuje snadno měřit délku a šířku anizotropních nanočástic v koloidní suspenzi.

První a unikátní DLS analyzátor umožňující měřit délku a šířku anizotropních částic v koloidní suspenzi. DLS, SLS a DDLS analýzy v jednom přístroji v kombinaci s vysokým rozlišením a měřením pod více úhly umožňují komplexní charakterizaci nejen anizotropních částic.
Jedná se o analyzátor 3v1 kombinující kontinuální analýzu SLS pod více úhly, časově rozlišenou DLS analýzu a DDLS a umožňuje tak stanovení molekulové hmotnosti, poloměru otáčení, distribuce velikosti nanočástic, kinetiky a určení poměru stran částic.
Měření probíhají ve standardizované cele (kyveta 10x10 mm). Přístroj Thetis umožňuje kinetická měření s rozlišením až 200 ms, která jsou vhodná pro sledování syntézy nanočástic nebo stability suspenzí v reálném čase. Pokročilý software ProƟ umožňuje analýzu časově rozlišené D-DLS, měření VV i VH, využití uživatelem zvoleného/automatického nastavení úhlu rozptylu, automatický výpočet délky, šířky a poměru stran či měření rotačního a translačního difúzního koeficientu. Výhodou jsou unikátní matematické algoritmy umožňující efektivní analýzu polydisperzních vzorků (Pade Laplace, SBL). Součástí tohoto software je rozsáhlá databáze rozpouštědel a simulační mód umožňující predikci chování komplexních vzorků. Výsledky měření lze exportovat v různých formátech.
<h5>Klíčové vlastnosti</h5>
<ul>
<li>Analyzátor 3v1
</li>
<li>Víceúhlový systém detekce rozptylu od 30 do 150°
</li>
<li>Detekce pomocí dvou typů polarizace VV a VH
</li>
<li>Rozměry, poměr stran, délka a šířka nanočástic
</li>
<li>Měření molekulové hmotnosti
</li>
<li>Softwarový korelátor – funkce dynamického dělení času a analýzy dat
</li>
<li>Velikost nanočástic 1 nm až 1 µm
</li>
<li>Rozsah teplot: 10-70 °C
</li>
<li>Anizotropní poměr 2 až 200
</li>
</ul>

Produkty z kategorie Analyzátory velikosti částic - strana 3

Mohlo by Vás zajímat

Jak se čtou krystaly? Jejich znalost je pro materiálovou vědu zásadní

Webináře LabRulezICPMS týdny 32-33/2026

Kuličky s nanovlákenným srdcem. Takhle se dá čistit voda líp.