Čtvrtek 24. června 2021svátek má Jan 25 °C přeháňky až bouřky Předplatné LN
Lidovky.cz > Orientace > Věda

Vědci dostanou nové „brýle“

„Určovali jsme cín, křemík, olovo, protože tyto prvky jsou v Mendělejevově tabulce pod sebou a mají velmi podobné vlastnosti. Chtěli jsme tak ukázat citlivost metody,“ říká Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu AV ČR | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy „Určovali jsme cín, křemík, olovo, protože tyto prvky jsou v Mendělejevově tabulce pod sebou a mají velmi podobné vlastnosti. Chtěli jsme tak ukázat citlivost metody,“ říká Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu AV ČR | foto:  Šimon, Lidové noviny

PRAHA Metoda, která dokáže určit chemický prvek z jediného atomu, je dílem mezinárodního týmu, jehož členem je také český vědec. Přiložíte prst na desku stolu a mezi pokožkou a dřevem proběhne chemická reakce. Kdo ji dovede přečíst, pozná, jaké chemické prvky jsou na povrchu. Fantazie?

Metoda vytvořená týmem vědců z Japonska, Španělska a Česka už něco podobného umožňuje. Ve vakuu a za pokojové teploty. Zprávu o jejich výzkumu dnes na titulní stránce uveřejnil časopis Nature.

Poloslepý mikroskop prohlédl
Doposud vědci rozpoznávají jednotlivé atomy prvků pomocí skenovacího mikroskopu. Ten ale odhalí jenom látky, kterými může procházet elektřina. Ostatní jsou nerozpoznatelné. Tuto bariéru překonal tzv. mikroskop atomárních sil (AFM), umožňující zobrazovat nejen elektricky vodivé látky, ale také polovodiče a biologické materiály. Díky tomu se AFM používá například při charakterizaci mechanických vlastností bílkovin nebo pro popisování struktury buněčných membrán.

Jak zařízení funguje

Hrot tvořený jedním atomem křemíku kmitá na raménku. Když se hrot přiblíží k povrchu desky s chemickými prvky, nastane interakce (vzájemné působení prvků), která změní kmitání. Tak lze zobrazit všechny atomy na ploše, ale nepozná se, o jaké prvky jde (viz černobílý snímek A). Na barevném výřezu B vidíme stejný záběr zpracovaný metodou, kterou připravil mezinárodní tým vědců.

Princip tohoto mikroskopu je založen na kmitání velmi ostrého hrotu (špičku tvoří jenom jeden atom) nad destičkou s nějakým prvkem. Když se hrot přiblíží na určitou vzdálenost, asi deseti miliontin milimetru, začne kmitat jinou rychlostí. Podle této změny pak vědci poznají sílu chemické vazby mezi jednotlivými atomy na povrchu zkoumaného materiálu a vrcholovým atomem na hrotu.

Mikroskop ale zobrazuje všechny atomy bez podrobnějšího rozlišení. Vědci pak spíše intuitivně podle zkušeností určovali, jaké prvky se na povrchu vyskytují. Ovšem přímý důkaz po ruce neměli.

Naučit napůl slepý mikroskop rozpoznávat přesnou polohu jednotlivých chemických prvků se pokoušela více než 25 let řada vědeckých pracovišť na světě.

Nyní se to podařilo mezinárodnímu týmu, jehož členem je také Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. „Společně s kolegy z Osaka University a z Universidad Autonóma de Madrid jsme demonstrovali možnost identifikovat prvky na základě chemických vazeb,“ říká Pavel Jelínek.

V Japonsku uskutečnili experimentální měření. Český ústav společně s universitou v Madridu provedl kvantověmechanické výpočty chemických vazeb a připravil jednoduchý analytický model. Potvrdily tak poznatky získané experimentální skupinou profesora Mority.

„Pro demonstraci postupu jsme zkoušeli určit cín, křemík, olovo, protože tyto prvky jsou v Mendělejevově tabulce pod sebou a mají velmi podobné vlastnosti. Chtěli jsme tak ukázat citlivost metody,“ říká Pavel Jelínek.

Výkonnější nanotranzistory
Měřením chemických vazeb vznikajících mezi atomem na hrotu a atomem z nějaké chemikálie na destičce lze přesně identifikovat jednotlivé prvky. Postup se dá navíc používat při pokojové teplotě, což je veliká výhoda proti měřením, která mohou probíhat jenom při minus 269 stupních Celsia. Fyzikové, biologové a další odborníci tak dostanou nový typ „brýlí“ pro rozpoznávání i zcela nepatrného množství chemického prvku.

Využití tohoto postupu je podle Pavla Jelínka možné například při studiu povrchů pevných látek. Uplatnění se nabízí také v nanotechnologiích nebo při výzkumu biologických systémů. Perspektivně lze uvažovat také o přesunování atomů na povrchu pevných látek, což umožní například konstrukci výkonnějších nanotranzistorů.

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Lékařské špičky v kauze obřích pojistných podvodů. Hrozí jim až 10 let

Pojistky před soudem. Případem rozsáhlých pojistných podvodů se škodou zhruba... | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Uznávaní doktoři „léčili“ neexistující zranění. V kauze tří stovek pojistných podvodů za 50 milionů korun je obžalováno...

Revmatoidní artritida může zkrátit život až o 15 let, varuje imunoložka

MUDr. Zuzana Humlová Ph.D. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Morové rány, pandemie tuberkulózy či cholery jako příčiny smrti medicína už takřka pohřbila. Nebezpečí ale číhá i u...

Tisknu se k zemi. A rakety se blíží! Reportérka pod sprchou raket Hamasu

Izraelský protiraketový systém Iron Dome ničí rakety odpálené z Gazy. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Ležím na trávníku, příjemně teplý večer. Byla by to pohoda, ale je to peklo, místo hvězd totiž počítám na nebi zásahy...