Nové typy 2D materiálov je téma prvej prednášky z cyklu pozvaných významných svetových vedeckých kapacít, ktorú organizuje Slovenská akadémia vied spolu s Učenou spoločnosťou Slovenska. Významný svetový vedec, profesor Yury Gogotsi, vo svojej prednáške pod názvom Discovery of New Two-Dimensional Materials (MXenes) and Their Role in Advancing Technology predstavil nový typ anorganických 2D materiálov a vysvetlil ich použitie.
Profesor Gogotsi v súčasnosti pôsobí na Drexel University vo Philadelphii. Ako vo svojej prednáške spomenul, 2D materiály majú veľký význam pre skladovanie energie, ich využitie je možné aj v optoelektronike, plazmonike, tienení elektromagnetickej interferencie, elektrokatalýze, medicíne (fototermálna terapia a transport liekov), biosenzoroch, odsoľovaní a čistení vody a iných oblastiach.
Schopnosť syntetizovať nové anorganické nanomateriály patrí k technologickému pokroku v posledných desaťročiach. Vedie to k pokroku aj v oblasti energetických technológií, elektroniky a medicíny. Výskum v Nanomaterials Group (NMG) Drexler Univerzity, pôsobisku profesora Gogotsiho, je v súčasnosti zameraný na základné a aplikované aspekty syntézy a charakterizácie uhlíkových nanomateriálov (grafén, nanorúrky, nanodiamanty a nanoporézne uhlíky). NMG vyvíja a študuje nové nanomateriály a úzko spolupracuje s priemyslom s cieľom výrazne skrátiť čas od objavenia nových materiálov až k ich komerčnému využitiu. (zdroj: http://nano.materials.drexel.edu)
Na akom princípe spomínané materiály fungujú a čo to vlastne 2D materiály sú? Opýtali sme sa RNDr. Michala Procházku, PhD. z Oddelenia kompozitných materiálov Ústavu polymérov SAV.
M. PROCHÁZKA: Spomínané nové 2D materiály sa nazývajú MXény a je to veľká rodina karbidov a karbonitridov prechodných kovov. Tieto materiály sa skladajú z troch, piatich alebo siedmich striedajúcich sa vrstiev atómov. Znamená to, že sú veľmi tenké, no ich ďalšie dva rozmery sú oveľa väčšie, rádovo niekoľko mikrometrov. V podstate si možno tieto 2D materiály predstaviť ako viacvrstvové doštičky.
Z. V. Č.: V prednáške zaznelo využitie spomínaných materiálov na rôzne účely. Kde sa podľa Vás využívajú najčastejšie a aké sú ich výhody?
M. PROCHÁZKA: Keďže sa jedná o nové materiály, nemajú ešte praktické využitie a momentálne sa s nimi pracuje najmä v laboratóriách. Vďaka ich vrstevnatej štruktúre majú niekoľko potenciálne zaujímavých vlastností. Napríklad je možné chemicky upraviť ich povrch a ich jadro ostane stále vodivé. A hlavne vďaka dobrej vodivosti je možné ich využiť v rôznych elektronických aplikáciách, či už ako batérie, senzory, antény či nositeľné elektronické zariadenia. Keďže sú ich rozmery naozaj veľmi malé, pravdepodobne bude možné tieto zariadenia vyrábať menšie ako je tomu teraz.
Profesor Gogotsi spomínal aj uplatnenie MXénov v medicíne ako nosiče liečiv, alebo pri rôznych typoch terapií. Asi až čas ukáže, kde všade si nájdu svoje uplatnenie.
Z. V. Č.: Čo Vás osobne na prednáške najviac zaujalo?
M. PROCHÁZKA: Najviac ma zaujala veľká variabilita týchto materiálov. Pri čítaní publikácií som sa doposiaľ stretol len s pár typmi MXénov, no prof. Gogotsi hovoril už o viac ako 150 rôznych typoch týchto materiálov. Aj vďaka týmto možnostiam bude možné využiť MXény v rôznych aplikáciách a bude možné nastaviť ich zloženie a vlastnosti presne podľa konkrétnych potrieb.
Z. V. Č.: Môžete nám už teraz povedať, kto bude ďalším z cyklu pozvaných významných svetových vedeckých kapacít v SAV?
M. PROCHÁZKA: Bohužiaľ, na túto otázku odpovedať neviem, ale som si istý, že po prof. Gogotsim nás navštívia aj ďalšie vedecké osobnosti, keďže vedci zo SAV majú vo svete naozaj dobré kontakty.
Profesor Yury Georgievich Gogotsi
(Zdroj: Wikipedia)
Yury Georgievich Gogotsi (narodený 16. decembra 1961, Kyjev, ukrajinská SSR) je popredným ukrajinským vedcom v oblasti materiálovej chémie, pôsobiacim ako profesor na Univerzite Drexel, Philadelphia, PA. Od roku 2000 pôsobí v oblasti materiálových vied a inžinierstva a nanotechnológií. Je zakladateľom a riaditeľom A. J. Drexel Nanotechnology Institute (od roku 2014 – A. J. Drexel Nanomaterials Institute).
V súčasnosti profesor Y. Gogotsi vedie vedeckú výskumnú skupinu, ktorá sa venuje nanoštrukturovaným materiálom a 2D karbidom pre aplikácie v energetike a biomedicíne. Je spoluautorom dvoch kníh, viac ako 600 príspevkov v recenzovaných časopisoch a získal viac ako 50 patentov. Je uznávaným vedcom a jeho H-index je vyšší ako 110.
Za svoj výskum získal množstvo ocenení, vrátane ceny European Carbon Association, S. Somiya Award od International Union of Materials Research Societies, Nano Energy award od Elsevier, International Nanotechnology Prize (RUSNANO Prize), R&D 100 Award od R&D Magazine (dvakrát), a tiež dve Nano 50 Awards od NASA a mnohé ďalšie.
Informácie poskytol: RNDr. Michal Procházka, PhD. z Oddelenia kompozitných materiálov Ústavu polymérov SAV
Doplňujúce zdroje informácií:
http://nano.materials.drexel.edu
https://en.wikipedia.org/wiki/Yury_Gogotsi
Spracovali: Zuzana Vetrecin Čeplíková a Mária Izakovičová, NCP VaT pri CVTI SR
Foto: Ján Laštinec, NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ