Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Strona główna Felieton

Klocki lego w skali nano - nanografen

Nanografeny zmieniają swoje właściwości w zależności od kształtu i sposobu łączenia pierścieni. Struktura wpływa na ich oddziaływanie za światłem i cząsteczkami chemicznymi. W przyszłości mogą znaleźć zastosowanie w elektronice, transporcie leków lub magazynowaniu gazów.

KORONA, OBWARZANEK, MISA...

Nanografeny to związki węgla złożone z odpowiednio połączonych pierścieni pięcio- lub sześcioczłonowych. Struktura ta wpływa m.in. na ich sposób oddziaływania z różnymi rodzajami światła. Tworzeniem i charakterystyką nowych materiałów na bazie tych cząsteczek zajmuje się Marcin Majewski, doktorant z Uniwersytetu Wrocławskiego. Jego specjalnością są nanografeny w kształcie korony.

"W swojej pracy syntezuję nanografeny koronoidalne, czyli cząstki o rozmiarach rzędu milionowych części metra, wyglądające jak korony lub obwarzanki. Mówiąc obrazowo, tworzę bardzo małe klocki +lego+, z których następnie buduję większe struktury" - tłumaczy naukowiec w rozmowie z PAP.

Jak wyjaśnia, struktury grafenopodobne mogą być zarówno płaskie, jak i przestrzenne. Aby je zobrazować, Marcin Majewski proponuje model z kartki papieru: jeśli wytniemy z takiego płaskiego arkusza paski czy wielokąty, możemy manipulować nimi przestrzennie poprzez deformację poszczególnych fragmentów. Przykładowo wygięcie wszystkich rogów kwadratu w górę tworzy z niego misę, a takie samo wygięcie naprzemiennie (góra-dół) daje w rezultacie siodło.

Poza różnorodnymi kształtami nanografeny mogą mieć zmienne rozmiary. Również ten czynnik wpływa na ich właściwości, czyli to, jak w jaki sposób oddziałują z otoczeniem. Jak wyjaśnia doktorant, w zależności od kształtu i rozmiaru nanografen może w różny sposób absorbować, czyli pochłaniać i emitować (wydzielać) światło - zarówno widzialne, jak i w innych zakresach promieniowania. Jest to pożądana właściwość materiałów w elektronice. Dzięki ściśle określonym parametrom optycznym można konstruować na ich bazie urządzenia do konkretnych zastosowań.

Z drugiej strony materiały te mogą być wykorzystane w interakcji z mniejszymi cząsteczkami, które wchodzą do środka obręczy - są to tzw. oddziaływania "gość-gospodarz". W wyniku prowadzonego projektu badacz otrzymał m.in. związek, który w odpowiednich warunkach wiąże się z jonami chlorkowymi, takimi jakie możemy znaleźć np. w soli kuchennej. Jest to pierwszy znany w literaturze węglowodór, który wykazuje charakter receptora anionów.

PROJEKTOWANE RĘKA W RĘKĘ Z SUPERKOMPUTEREM

Chemia nanografenów jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną a badania w tym kierunku prowadzone są w wielu najlepszych ośrodkach naukowych na świecie. Na razie obejmuje głownie badania podstawowe, jednak zebrana w ten sposób wiedza pozwoli inżynierom w przyszłości łatwiej projektować nowe materiały i przewidywać ich pożądane cechy.

"Nie minęło nawet 15 lat od zsyntezowania i opisania właściwości grafenu, a przez wielu uważany jest on za przyszłość całej dziedziny chemii materiałów. Jest setki razy bardziej wytrzymały od stali, świetnie przewodzi elektryczność i ciepło, jest praktycznie przezroczysty. Możemy sobie wyobrazić jego zastosowania w telefonach komórkowych, wyświetlaczach, panelach słonecznych" - wymienia rozmówca PAP.

Jego praca w dużej mierze oparta jest o modelowanie komputerowe. W laboratorium powstają zupełnie nowe związki i często trudno przewidzieć, jak zachowają się w rzeczywistości. Badania syntetyczne, czyli budowanie związków i formowanie ich w odpowiednie kształty, Majewski wykonuje na Wydziale Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego w ramach doktoratu prowadzonego w Zespole Syntezy Organicznej pod kierunkiem prof. dra hab. Marcina Stępnia. Prof. Stępień odpowiedzialny jest także za modelowanie; wykorzystuje w tym celu zasoby centrów superkomputerowych w Poznaniu i we Wrocławiu.

"We współczesnej chemii strona obliczeniowa jest bardzo istotna. Tworząc modele wirtualne przyszłych projektowanych cząsteczek oraz symulując niektóre z ich właściwości możemy zaoszczędzić mnóstwo czasu. Pozwala nam to wstępnie zorientować się, w jakim kierunku poprowadzić projekt syntetyczny, by uzyskać zamierzone cele" - mówi Majewski.

Zaznacza, że jest to proces złożony. Najpierw modeluje swój nanografenowy związek, następnie wymyśla, z jakich mniejszych elementów – wspomnianych "klocków lego", można go zbudować. Potem musi wykonać je w laboratorium, a następnie opracować, jak poszczególne klocki mają się ze sobą łączyć.

Z CIEKAWOSTKI NAUKOWEJ – KOMERCYJNY PRODUKT

Badacz przyznaje, że w pracy takiej napotyka się wiele ślepych uliczek, a charakteryzacja otrzymanego materiału wymaga zwykle współpracy ze specjalistami z różnych dziedzin nauki, często także z innych ośrodków badawczych. W opisywanym projekcie część obliczeń, jak i opis pewnych właściwości elektrochemicznych i luminescencyjnych otrzymanych związków, możliwy był dzięki badaczom z Uniwersytetu Yonsei w Seulu (Korea Południowa).

"Aparatura dostępna na uczelni pozwala nam badać m.in. właściwości magnetyczne związków. Podstawową techniką dla mnie - jako chemika organika - jest spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), którą w zmodyfikowanej wersji znamy ze szpitali pod nazwą rezonansu magnetycznego. Nasz spektrometr jest jednak tak zaprojektowany, aby badać różnorodne cząsteczki chemiczne. Pomocna jest też spektroskopia UV-Vis, badająca oddziaływanie tych związków ze światłem widzialnym i ultrafioletowym" - wylicza chemik.

Choć grafen nadal nie jest tanim materiałem, to naukowcy i inżynierowie mogą go kupić bez problemu. Z ciekawostki naukowej stał się produktem komercyjnie dostępnym. Jednak, jak podkreśla rozmówca PAP, wytworzenie czegoś nowego w skali laboratoryjnej, czyli wielokrotnie mniejszej niż przemysłowa, wymaga znacznych nakładów środków, m.in. na sprzęt laboratoryjny czy odczynniki chemiczne. W tym kontekście granty naukowe stają się podstawową formą finansowania badań.

Marcin Majewski otrzymał na swoje prace fundusze z Narodowego Centrum Nauki oraz stypendium START Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej. Podkreśla, że w nowoczesnych technologiach koszt jest jednak inaczej rozpatrywany i często wystarczy jedna udana inwestycja na poziomie wdrożeniowym, by zwróciły się nakłady poniesione na dziesięć innych, nieskomercjalizowanych projektów.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl



Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: MICROBIOLOGY PCI Days 2019 Jak wygląda obowiązek szczepień w różnych krajach? Rak woli wysokich, bo mają więcej komórek Już tydzień abstynencji od marihuany sprzyja poprawie pamięc Co roku 4 tys. mężczyzn w Polsce umiera z powodu raka prostaty MICROBIOLOGY PCI Days 2019 Jak wygląda obowiązek szczepień w różnych krajach? Rak woli wysokich, bo mają więcej komórek Już tydzień abstynencji od marihuany sprzyja poprawie pamięc Co roku 4 tys. mężczyzn w Polsce umiera z powodu raka prostaty MICROBIOLOGY PCI Days 2019 Jak wygląda obowiązek szczepień w różnych krajach? Rak woli wysokich, bo mają więcej komórek Już tydzień abstynencji od marihuany sprzyja poprawie pamięc Co roku 4 tys. mężczyzn w Polsce umiera z powodu raka prostaty

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje