Úterý 27. února 2024
ikona hodiny8. 1. 2022 07:00

Čeští vědci sestrojili unikátní zařízení na analýzu železa

Přístroj, který by uvítal i Iron Man

Nahradí vzácné kovy v bateriích, pomůže při vývoji léků, přispěje k odstraňování ekologických škod a ještě se postará o to, aby nespadly staré železné mosty. A přitom je tak malý, že se jednoduše uchopí do ruky. To je Mössbauerův spektrometr. Velmi podrobně pronikne i do těch nejmenších struktur železa, čímž prozradí, v jakém stavu železné materiály jsou. S trochou nadsázky se chce říct, že takový přístroj by uvítal i Iron Man. Vždyť mu dalo dost práce, než přišel na to, jak svůj kovový oblek sestrojit tak, aby odolal všem nástrahám.

Daniel Mrázek autor

Foto: Shutterstock.com Oblek Iron Mana sice nebyl přímo ze železa, ale kdyby měl přístroj z Olomouce, možná by si se železem vystačil… Foto: Shutterstock.com

Usnadnit výrobu a prodej unikátních spektrometrů má nový spin-off. Zatím přístroj míří hlavně do vědeckých laboratoří, ale vhod přijde i průmyslníkům. I to uslyšíte v naší zvukové reportáži.

Pomocí Mössbauerovy spektroskopie zkoumáme materiály obsahující železo. Můžou to být železné nanočástice nebo nanovrstvy, ale i větší železné objekty. A zajímá nás, jaké se v tom vzorku vyskytují oxidační stavy, tedy jak moc rezne,“ popisuje Jakub Navařík, který se vývojem Mössbauerových spektrometrů zabývá na Českém institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) při Univerzitě Palackého v Olomouci. Je to poměrně unikát, protože tento způsob analýzy materiálu mnohdy neznají ani odborníci.

I to je důvod, proč si tyto přístroje olomoučtí vědci konstruují sami. „Asi nikdo si v laboratoři nevyrábí vlastní elektronový mikroskop. Ten si prostě koupíte od profesionálů. Jenže Mössbauerova spektroskopie moc známá není a také není technicky rozvinutá. Takže tady byl obrovský potenciál pro to, abychom si to vyrobili přímo na míru pro naše výzkumy. Díky tomu jsme se naučili ty přístroje všelijak přizpůsobovat a upravovat pro různá použití,“ pokračuje Navařík. Ten by uvítal, kdyby se tyto přístroje více rozšířily po světových laboratořích. I proto asi před půl rokem vznikla spin-off společnost, která má jejich výrobu a prodej usnadnit.

Mössbauerovy spektrometry hrají důležitou roli při výzkumech, které v CATRIN probíhají. Nedávno jste se na našem portále mohli dočíst o nanočásticích železa, které dokážou vodu zbavit nebezpečných chemických látek. Bez Mössbauerova spektrometru by se k dosavadním výsledkům došlo jen těžko. A to podle Navaříka není zdaleka všechno: „V našich laboratořích se vyvíjí různé železné nanomateriály, které můžou sloužit pro lékařské účely, například pro léčbu nádorů a cílenou dopravu léčiv. Vyvíjíme i fotokatalytické vrstvy, které nám mohou zefektivňovat třeba fotovoltaické panely. Pomocí Mössbauerových spektrometrů se také zkoumají materiály, které by jednoho dne mohly nahradit vzácné kovy, které potřebujeme do baterií. To by výrobu baterií mohlo výrazně zlevnit,“ vypočítává Navařík.

Pokud by se podle něj podařilo vzácné kovy v bateriích nahradit železem, mohla by se prý masivněji rozšířit elektromobilita. Značnou část ceny současných elektromobilů totiž tvoří právě baterie. Pokud by se náklady na její výrobu značně snížily, vedlo by to i k razantnímu zlevnění elektromobilů.

Foto: Daniel Mrázek Jakub Navařík s Mössbauerovým spektrometrem Foto: Daniel Mrázek

Hodí se i průmyslníkům

Mössbauerovy spektrometry jsou primárně určeny pro vědecké laboratoře, ale Jakub Navařík si dokáže představit mnohem širší jejich využití. „Železo se používá ve všech odvětvích lidské činnosti. Ze železa se staví budovy, ze železa se vyrábí auta, ze železa toho dělá hodně moc. Je tu tedy obrovský potenciál v průmyslu, který pracuje se železem,“ věří Navařík. Třeba v případě výroby automobilů by se díky Mössbauerovým spektrometrům mohlo dohlížet na kvalitu využitých materiálů. „Aby moje auto nebylo horší než to, které si koupil člověk přede mnou. Čili musí tam být stabilní kvalita,“ upřesňuje Navařík.

Totéž podle Navaříka platí i v případě oceláren: „Když ocelárna vyrobí nerezovou ocel, tak potřebuje vědět, že má neustále stejnou kvalitu a musí ji být schopna změřit.“ A Mösbauerovu spektrometrii prý ocení i stavbaři, kteří můžou dohlížet na stárnutí oceli: „Pokud máme ocelový most, tak chceme, aby vydržel co nejdéle a aby byl bezpečný. Takže ho musíme pravidelně kontrolovat, jestli nám v něm třeba nepraskají spoje a podobně.“ Kvalita železa, oceli a konstrukcí z nich se samozřejmě přísně sleduje už dnes, ale Navařík věří, že Mössbauerova spektrometrie přináší mnohem přesnější výsledky.

Na světě už čtvrtá generace

Mössbauerův spektrometr ke svému měření využívá slabé radioaktivní záření. Jakub Navařík hned upozorňuje, že zdroj záření je dobře vystíněný, a tak není třeba se ho obávat. Záření pak vzorkem buď prochází, nebo se od něj odrazí a podle způsobu procházení nebo odrazu dokážou vědci určit, jaké oxidační stavy nebo krystalické struktury uvnitř železného vzorku jsou. Z toho pak poznají jeho vlastnosti.

Vývojem Mössbauerových spektrometrů se výzkumníci na Univerzitě Palackého v Olomouci zabývají už asi tři desetiletí. Nyní se do světa dostává už čtvrtá generace těchto přístrojů. „Zaměřili jsme se na to, aby to byl moderní a jednoduchý přístroj. Skládá se z několika samostatných modulů, které si můžete libovolně seskládat, a pak přístroj připojíte pomocí USB k počítači a můžete začít měřit,“ vysvětluje novinky Navařík. Výhodou je prý i vzdálený přístup. „Přímo odtud ze své pracovny poskytuji technickou podporu laboratořím po celém světě. Pomocí internetu se dokážu připojit k jejich přístroji a můžu provádět jejich diagnostiku,“ pochvaluje si. Na hodnocení úspěchů nedávno vzniklého spin-offu je ještě brzy, ale olomoučtí vědci pevně věří, že Mössbauerovy spektrometry si místo na trhu najdou.

Články autora Daniel Mrázek

Nejnovější články

Aktuality
Moravskoslezský kraj tahounem v zelených a chytrých řešeních

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava (VŠB-TUO)...

Čtyři vzájemně propojené živé laboratoře mají za cíl...

Důležitou součástí bude sledování změn v regionu optikou...

„Vzdělání, podnikání, inovace a spolupráce státní správy se...

Cestovní ruch
Cestovní ruch pro všechny

V úvodním slovu doc. Ing. Ilona Švihlíková, Ph.D....

Ing. Dagmar Zorková, Ph.D. z Panevropské univerzity zdůraznila, že...

V rámci workshopu se účastníci konference dozvěděli bližší informace...

Cestovní ruch
Nové výzvy i posílení spolupráce

Czech Convention Bureau funguje v rámci organizační struktury...

„Spolupráci mezi regionálními subjekty vnímáme jako klíčovou pro...

Nejnovější Aktuality

Aktuality
Moravskoslezský kraj tahounem v zelených a chytrých řešeních

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava (VŠB-TUO)...

Čtyři vzájemně propojené živé laboratoře mají za cíl...

Důležitou součástí bude sledování změn v regionu optikou...

„Vzdělání, podnikání, inovace a spolupráce státní správy se...

Aktuality
Wienerberger obnovuje výrobu v závodech

Od ledna společnost postupně spouští závody v Hranicích,...

Wienerberger také investuje do aktivit spojených s udržitelným...

Rok 2024 bude pro stavební trh rokem očekávání...

Aktuality
V Brně se představí trendy v udržitelném byznysu

„Udržitelnost by měla být klíčovou součástí každé firmy,...

Hlavní součástí programu jsou přednášky odborníků z oblasti...