{"id":569,"date":"2018-10-02T11:43:45","date_gmt":"2018-10-02T09:43:45","guid":{"rendered":"http:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/?page_id=569"},"modified":"2021-04-11T21:30:51","modified_gmt":"2021-04-11T19:30:51","slug":"laboratorium-experimentalnej-chemickej-fyziky","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/oddelenia-a-laboratoria\/laboratorium-experimentalnej-chemickej-fyziky\/","title":{"rendered":"Oddelenie experiment\u00e1lnej chemickej fyziky"},"content":{"rendered":"

Chemick\u00e1 fyzika<\/strong> je vedn\u00fd odbor, ktor\u00fd vyu\u017e\u00edva fyzik\u00e1lne met\u00f3dy na z\u00edskanie poznatkov o molekul\u00e1ch, ich interakci\u00e1ch, dynamike, at\u010f. Zah\u0155\u0148a \u0161t\u00fadium molek\u00fal od t\u00fdch najmen\u0161\u00edch, napr\u00edklad vody, po makromolekuly (polym\u00e9ry) a ich komplexy a syst\u00e9my (roztoky, suspenzie, g\u00e9ly, taveniny polym\u00e9rov, at\u010f.). Oblas\u0165 chemickej fyziky je ve\u013emi bl\u00edzka konceptu fyziky m\u00e4kk\u00fdch l\u00e1tok. Toto oddelenie sa venuje hlavne polym\u00e9rom, supramolekul\u00e1rnym \u0161trukt\u00faram a samo-usporiadan\u00fdm mezo\u0161k\u00e1lov\u00fdm \u0161trukt\u00faram zlo\u017een\u00fdm z polym\u00e9rov alebo z n\u00edzkomolekul\u00e1rnych l\u00e1tok. Zatia\u013e \u010do biologick\u00e9 polym\u00e9ry (nukleov\u00e9 kyseliny, prote\u00edny, polysacharidy) s\u00fa neoddelite\u013enou s\u00fa\u010das\u0165ou \u017eiv\u00fdch organizmov a na Zemi s\u00fa u\u017e dlho, syntetick\u00e9 polym\u00e9ry uzreli svetlo sveta za\u010diatkom 20. storo\u010dia. Aj ke\u010f bol prv\u00fd syntetick\u00fd polym\u00e9r (bakelit) uveden\u00fd na trh v roku 1907, pojem polym\u00e9r definovan\u00fd ako dlh\u00fd re\u0165azec at\u00f3mov dr\u017ean\u00fdch spolu kovalentn\u00fdmi v\u00e4zbami, sa objavil podstatne nesk\u00f4r (1920 – Hermann Staudinger, nesk\u00f4r nosite\u013e Nobelovej ceny). Skuto\u010dn\u00fd v\u00fdvoj polym\u00e9rnej ch\u00e9mie a fyziky nastal ove\u013ea nesk\u00f4r v 20. storo\u010d\u00ed (Nobelove ceny – chemici Giulio Natta a Karl Ziegler v r.1963, fyzici Paul Flory v r. 1974 a Pierre-Gilles de Gennes v r. 1991 a fyzik\u00e1lni chemici Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid a Hideki Shirakawa v r.2000). Polym\u00e9rne makromolekuly vykazuj\u00fa kvalitat\u00edvne tak\u00e9 vlastnosti a spr\u00e1vanie, ktor\u00e9 sa nevyskytuj\u00fa u mal\u00fdch \u201eklasick\u00fdch\u201c molek\u00fal. Aj ke\u010f sa v\u00fdskumn\u00e9 \u0161t\u00fadie syntetick\u00fdch a biologick\u00fdch polym\u00e9rov uskuto\u010d\u0148ovali bu\u010f paralelne alebo nez\u00e1visle, uk\u00e1zalo sa, \u017ee tieto polym\u00e9ry vykazuj\u00fa mnoho spolo\u010dn\u00fdch javov a vlastnost\u00ed. Oddelenie sa zameriava najm\u00e4 na i\u00f3nov\u00e9 polym\u00e9ry (polyelektrolyty). Pr\u00edtomnos\u0165 n\u00e1bojov v t\u00fdchto molekul\u00e1ch umo\u017e\u0148uje rozpustnos\u0165 vo vode, ekologick\u00e9 aplik\u00e1cie a biologick\u00e9 funkcie biopolym\u00e9rov. Na druhej strane pr\u00edtomnos\u0165 n\u00e1bojov vedie k siln\u00fdm elektrostatick\u00fdm interakci\u00e1m a komplikuje pochopenie ich \u0161trukt\u00fary, dynamiky, vlastnost\u00ed, kinetiky polymeriz\u00e1cie, at\u010f.<\/p>\n

Makromolekuly a ich syst\u00e9my<\/strong> (roztoky), najm\u00e4 v pr\u00edpade i\u00f3nov\u00fdch makromolek\u00fal, predstavuj\u00fa pre fyzikov zlo\u017eit\u00fd mnoho\u010dasticov\u00fd probl\u00e9m. Mnoho\u010dasticov\u00e9 kolekt\u00edvne interakcie nie je mo\u017en\u00e9 mera\u0165 priamo, a preto inform\u00e1cie o \u0161trukt\u00fare a dynamike t\u00fdchto syst\u00e9mov z\u00edskan\u00e9 experiment\u00e1lne v na\u0161om oddelen\u00ed prispievaj\u00fa k poznatkom o nich. V ned\u00e1vnej minulosti sa n\u00e1m podarilo preorientova\u0165 \u010diasto\u010dne zo z\u00e1kladn\u00e9ho v\u00fdskumu aj na aplik\u00e1cie. Vytvorili sme a patentovali nov\u00fd mechanizmus tvorby polym\u00e9rnych nano\u010dast\u00edc s nastavite\u013en\u00fdmi parametrami na z\u00e1klade fyzik\u00e1lnych v\u00e4zieb (nie chemick\u00fdch reakci\u00ed). Polym\u00e9rne \u200b\u200bnano\u010dastice<\/strong> nach\u00e1dzaj\u00fa uplatnenie v mnoh\u00fdch oblastiach, pri\u010dom najd\u00f4le\u017eitej\u0161ou je pravdepodobne cielen\u00e1 doprava liekov a lek\u00e1rske zobrazovanie.<\/p>\n

V s\u00fa\u010dasnosti sa zameriavame aj na \u0161t\u00fadium mezo\u0161k\u00e1lov\u00e9ho spr\u00e1vania n\u00edzkomolekul\u00e1rnych (nepolym\u00e9rnych) l\u00e1tok, t.j. spr\u00e1vania sa na \u0161k\u00e1lach v\u00e4\u010d\u0161\u00edch ako molekul\u00e1rna, ale men\u0161\u00edch ako makroskopick\u00e1. Ukazuje sa, \u017ee rozpustnos\u0165 v pr\u00edrode sa dosahuje nielen zn\u00e1mym \u201epodobn\u00e9 m\u00e1 rado podobn\u00e9\u201c alebo \u201epodobn\u00e9 rozp\u00fa\u0161\u0165a podobn\u00e9\u201d na princ\u00edpe molekul\u00e1rnej solvat\u00e1cie, ale tie\u017e mezo\u0161k\u00e1lovou solubiliz\u00e1ciou nepodobn\u00fdch zl\u00fa\u010den\u00edn charakterizovanou t\u00fdm, \u017ee rozpustnos\u0165<\/strong> (homog\u00e9nna distrib\u00facia v celom objeme syst\u00e9mu) sa dosahuje na mezo\u0161k\u00e1lovej \u00farovni<\/strong> prostredn\u00edctvom nano\u010dast\u00edc alebo nanokvapiek, ktor\u00fdch ve\u013ekos\u0165 sa zvy\u010dajne pohybuje od desiatok do stoviek nanometrov. Zauj\u00edmavou skupinou medzi n\u00edzkomolekul\u00e1rnymi l\u00e1tkami s\u00fa v tomto oh\u013eade plyny. Vedeck\u00e1 komunita v s\u00fa\u010dasnosti vedie \u017eiv\u00fa diskusiu o tom, \u010di m\u00f4\u017eu existova\u0165 stabiln\u00e9 nanobubliny v kvapalin\u00e1ch (nie na rozhraniach a povrchoch) a za ak\u00fdch okolnost\u00ed. Na\u0161e oddelenie sa venuje tie\u017e tejto oblasti v\u00fdskumu. Nanobubliny<\/strong> s\u00fa zauj\u00edmav\u00e9 tak z h\u013eadiska z\u00e1kladn\u00e9ho v\u00fdskumu, ako aj z h\u013eadiska aplikovan\u00e9ho v\u00fdskumu (mnoho aplik\u00e1ci\u00ed, najm\u00e4 v oblasti biomedic\u00ednskeho zobrazovania).<\/p>\n

\"\"\"\"<\/p>\n

Hlavn\u00e9 met\u00f3dy<\/strong> pou\u017e\u00edvan\u00e9 v na\u0161om oddelen\u00ed zah\u0155\u0148aj\u00fa rozptyl laserov\u00e9ho svetla (statick\u00fd, dynamick\u00fd a elektroforetick\u00fd) vyu\u017e\u00edvaj\u00faci nieko\u013eko vlastnost\u00ed laserov\u00e9ho \u017eiarenia, ako s\u00fa mal\u00e9 vlnov\u00e9 d\u013a\u017eky pribli\u017ene stovky nanometrov, monochromatickos\u0165 a koherencia. Statick\u00fd rozptyl poskytuje \u0161truktur\u00e1lne inform\u00e1cie v rozsahu pribli\u017ene 20 nm a\u017e mikr\u00f3nov, dynamick\u00fd rozptyl uskuto\u010d\u0148ovan\u00fd vo forme fot\u00f3novej korela\u010dnej spektroskopie z\u00edskava inform\u00e1cie o dynamick\u00fdch procesoch s relaxa\u010dn\u00fdmi \u010dasmi v rozsahu mnoh\u00fdch r\u00e1dov (od submikrosekundov\u00e9ho rozsahu po sekundy) a nepriamo \u0161truktur\u00e1lne inform\u00e1cie od 1 nm. Met\u00f3da elektroforetick\u00e9ho rozptylu sa pou\u017e\u00edva na meranie dynamiky molek\u00fal a nano\u010dast\u00edc v elektrick\u00fdch poliach a poskytuje inform\u00e1cie o n\u00e1bojoch, ktor\u00e9 sa kv\u00f4li r\u00f4znym fyzik\u00e1lnym \u00fa\u010dinkom zna\u010dne l\u00ed\u0161ia od takzvan\u00fdch chemick\u00fdch n\u00e1bojov (o\u010dak\u00e1van\u00fdch na z\u00e1klade chemickej \u0161trukt\u00fary). V koloidnej oblasti poskytuje elektroforetick\u00fd rozptyl svetla inform\u00e1cie o zeta potenci\u00e1loch, ktor\u00e9 s\u00fa rozhoduj\u00face pre koloidn\u00fa stabilitu. Uveden\u00e9 rozptylov\u00e9 met\u00f3dy v na\u0161om oddelen\u00ed s\u00fa doplnen\u00e9 frakcion\u00e1ciou tokom v asymetrickom tokovom poli s koncentra\u010dn\u00fdm detektorom na b\u00e1ze merania indexu lomu a 18-uhlov\u00fdm detektorom rozptylu svetla. T\u00e1to met\u00f3da umo\u017e\u0148uje meranie podrobn\u00fdch a presn\u00fdch distrib\u00faci\u00ed ve\u013ekosti a hmotnosti komplexn\u00fdch vzoriek obsahuj\u00facich nieko\u013eko druhov makromolek\u00fal alebo \u010dast\u00edc. \u010eal\u0161\u00edm pr\u00edstupom je vizualiz\u00e1cia nanoobjektov pomocou ultramikroskopie a n\u00e1sledn\u00e9 stanovenie distrib\u00facie ve\u013ekosti pomocou anal\u00fdzy ich dif\u00fazneho pohybu. Unik\u00e1tna met\u00f3da s n\u00e1zvom Inkrement\u00e1lna centrifug\u00e1cia spojen\u00e1 s rozptylom svetla bola vyvinut\u00e1 v na\u0161om laborat\u00f3riu a je schopn\u00e1 stanovi\u0165 hustoty nano\u010dast\u00edc a nanokvapiek nezn\u00e1meho p\u00f4vodu a nezn\u00e1mej koncentr\u00e1cie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Chemick\u00e1 fyzika je vedn\u00fd odbor, ktor\u00fd vyu\u017e\u00edva fyzik\u00e1lne met\u00f3dy na z\u00edskanie poznatkov o molekul\u00e1ch, ich interakci\u00e1ch, dynamike, at\u010f. Zah\u0155\u0148a \u0161t\u00fadium molek\u00fal od t\u00fdch najmen\u0161\u00edch, napr\u00edklad…<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":9,"menu_order":70,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/569"}],"collection":[{"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=569"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/569\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4523,"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/569\/revisions\/4523"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/9"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/websrv.saske.sk\/uef\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=569"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}