Kdo jsme, čím se zabýváme?
Start-up skupina: Dynamická systémová chemie pro adaptivní organické materiály (od ledna 2021).
Molekuly se neustále pohybují a interagují s dalšími molekulami a prostředím. Jakmile tyto interakce zahrnují tvorbu, disociaci vazeb a sdílení reaktantů/produktů, vzniká celá reakční síť. Hranice mezi fázemi je v praxi zásadní např. pro heterogenní katalyzátory, fotovoltaické články a buněčné membrány. Reakční sítě vnášejí do systému dynamiku kovalentní vazby, zatímco fázové rozhraní určuje povrchovou adsorpci a samoskladbu (self-assembly) molekulárních systémů. Zaměřujeme se na výzkum komplexních reakčních sítí kombinujících kovalentní a nekovalentní interakce na fázových rozhraních, jedná se o mimořádně fascinující a neprobádaný směr výzkumu.
Koho hledáme?
Hledáme motivované studenty, kteří si váží organické syntézy jako úžasného nástroje umožňujícího objevovat vlastnosti, jež molekuly získávají, když se samo-uspořádávají.
Náš výzkum má tři základní pilíře:
1. Dynamické reakční sítě
Syntéza jednotlivých složek dynamických knihoven, které po smíchání tvoří všechny možné kombinace. Všechny reakce jsou svázány sdílenými reaktanty/produkty a tak tvoří reakční síť. Každý jednotlivý produkt však má specifické vlastnosti, na něž lze cílit vnějšími stimuly a tak učinit systém adaptivní. A adaptace je jeden ze základních kamenů evoluce.
2. Self-assembly na površích a rozhraních
Fázové rozhraní, např. pevný povrch, inherentně vnáší do systému řídící sílu, která mění jeho distribuci. Vzhledem k rozdílným adsorpčním enthalpiím jednotlivých složek systému, složení adsorbované povrchové vrstvy bude komplementární k složení vrstvy nad ní. Fyzisorpce na fázovém rozhraní představuje silný energetický příspěvek srovnatelný s aktivační bariérou reversibilních reakcí. Naším cílem je porozumět, jakým způsobem a do jaké míry povrch určuje samo-organizaci molekul ve své těsné blízkosti.
3. Řízená evoluce vytvořených systémů
S použitím principů reakčních sítí a self-assembly na površích lze jít za hranici dosud známého: jestliže je možné instruovat molekuly, aby poskytly požadovanou funkci, lze podobným způsobem instruovat reakční síť tak, aby preferenčně tvořila molekuly, které v důsledku požadovanou funkci poskytnou. Takto bychom mohli z univerzální chemické „polévky“ tvořit materiály s požadovanou funkcí pouhou „žádostí“ o tuto funkci, ať by byla jakákoliv…