Aký pokrok sa doteraz na Slovensku podaril a ako môžu byť nanomateriály využité v procese vývoja inovatívnych materiálov, prezradí odborník Milan Sýkora.
Vo štvrtok 27. apríla 2023 sa v rámci cyklu Veda v Centre v Centre vedecko-technických informácií Slovenskej republiky (CVTI SR) v Bratislave predstavil vedúci Laboratória pokročilých materiálov Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave RNDr. Milan Sýkora, MBA, PhD.
Využívame ich najrôznejším spôsobom
Nanomateriály dnes využívame v najrôznejších oblastiach nášho života – od zlepšovania mechanických vlastností rozličných materiálov cez riešenia problémov súvisiacich so znečistením životného prostredia až po náhradu poškodených tkanív a pomoc pri diagnostike a terapii niektorých chorôb.
Ich veľkosť je porovnateľná s biologickými bariérami, čo znamená, že môžu difundovať v krvnom obehu, preniknúť cez bunkové membrány, sú schopné efektívne interagovať s baktériami či vírusmi, majú možnosť inhibovať rast patogénnych buniek, baktérií i vírusov a podobne. To je v súčasnosti veľmi efektívne využívané pri imagingu a liečbe rôznych ochorení vrátane rakoviny.
Čo sú to nanomateriály?
Európska komisia definuje nanomateriály ako prírodné či vyrobené materiály pozostávajúce z pevných častíc, ktoré sú prítomné samostatne alebo ako identifikovateľné častice v agregátoch či aglomerátoch, kde jeden alebo viacero vonkajších rozmerov nanočastice je v rozmedzí od jeden do sto nanometrov.
Podľa Sýkoru sa však slovo nanomateriál/nanotechnológia v praxi využíva omnoho voľnejšie, pričom pomenúva materiály, ktoré sa na prvý pohľad zo štandardnej definície vymykajú. „Niekedy slovom nanotechnológie opisujú štruktúry, ktoré majú črty, otvory, tvary na úrovni nanometrov, ale nejde vyslovene o nanočastice,“ opisuje vedec.
Aké malé je „nano“?
V porovnaní s vecami, ktoré poznáme a na ktoré sme zvyknutí, by sme sa mohli pohybovať kdesi v rozmedzí medzi molekulou a vírusom, teda od 1 do 100 nm.
„Nanokryštál, s ktorým bežne pracujeme, je ako zrnko v porovnaní s futbalovým štadiónom. Toľko zrniek soli by sa vám zmestilo na futbalový štadión, približne koľko nanočastíc by sa vám zmestilo do zrnka soli. Je to asi jedna ku stotisíc,“ približuje Sýkora.
Aké druhy častíc moderná veda rozlišuje a ako sú oficiálne kategorizované, sa dozviete v prednáške vo videu.
V čom sa nanomateriály líšia od tradičných materiálov
Parametrov, v ktorých sa nanomateriály odlišujú od tradičných materiálov, je veľa, napríklad nanočastice majú veľký povrch. Dá sa to vyjadriť celkom jednoducho, a to pomerom povrchu k objemu.
Zároveň platí jednoduché pravidlo: keď materiály zmenšujete, ich povrch je aj miliónkrát dôležitejší než v prípade štandardných materiálov a aj toľkokrát väčší ako objem nanomateriálov.
Laboratórium pokročilých materiálov. Zdroj: Archív Sýkora
Prečo je to tak a prečo je veľkosť povrchu nanomateriálu taká dôležitá?
„Definuje totiž jeho absorpčné vlastnosti, povrchové napätie, zmáčavosť, zrážanlivosť, chemickú reaktivitu, katalytickú aktivitu a ďalšie parametre,“ vymenúva odborník. „Keby ste položili ihlu na hladinu vody, niekedy na nej zostane plávať, pretože jej povrchové napätie je schopné prekonať gravitačnú silu ihly, ktorá ju ťahá dolu. V prípade klinca sa toto nepodarí. Ten svoje povrchové napätie na hladine neudrží,“ vysvetľuje Sýkora.
Ako sa nanomateriály pripravujú? Prečo sa ich vlastnosti v závislosti od veľkosti a tvaru menia? Aké výhody im to v porovnaní s ďalšími materiálmi využívanými v každodennom živote poskytuje? Aký pokrok sme za uplynulých niekoľko rokov v Laboratóriu pokročilých materiálov na PriF UK urobili? Ako môžu byť nové skupiny nanomateriálov využité pri vývoji inovatívnych technológií?
To všetko a oveľa viac sa dozviete v prednáške vo videu.
RNDr. Milan Sýkora, MBA, PhD., vyštudoval odbor anorganická chémia na Univerzite Komenského v Bratislave. Doktorát získal na Marquette University v americkom štáte Wisconsin, kde sa vo výskume zameriaval na vývoj materiálov na konverziu a uskladnenie slnečnej energie. Po ukončení doktorandského štúdia bol postdoktorandským výskumníkom na University of North Carolina at Chapel Hill v Severnej Karolíne, kde sa pod vedením prof. Thomasa J. Meyera venoval štúdiu prenosu elektrónov a vývoju materiálov s využitím vo fotokatalýze a fotovoltike. Šestnásť rokov pracoval v Národnom laboratóriu v Los Alamos (LANL) v americkom štáte Nové Mexiko.
Bol vedúcim mnohých medzinárodných výskumných tímov, zástupcom riaditeľa LANL Centra pre pokročilú solárnu fotofyziku a členom Rady vedenia LANL pre energetickú bezpečnosť. V roku 2019 bol na základe medzinárodného výberového konania zvolený na pozíciu ERA Chair a vedúceho novozriadeného Laboratória pokročilých materiálov na Univerzite Komenského v Bratislave.
Je spoluautorom 58 odborných publikácií v prestížnych periodikách vrátane Nature, Nature Communications, Proceedings of the National Academy of Sciences a ďalších, ktoré boli doteraz citované viac než 3 900-krát. Je tiež spoluvynálezcom piatich patentov udelených v USA. Svoje výskumné výsledky prezentoval na desiatkach konferencií a pozvaných prednášok na univerzitách v USA a Európe.
Čo je vedecká kaviareň?
Vedecké kaviarne pod názvom Veda v CENTRE organizuje pre širokú verejnosť pravidelne, každý posledný štvrtok v mesiaci o 17.00 hod., Národné centrum pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti (NCP VaT) pri Centre vedecko-technických informácií SR (CVTI SR) v Bratislave. Prvá kaviareň sa uskutočnila 21. mája 2008.
Zdroj: CVTI SR
(af)
