Výzkumná skupina Petra Kovaříčka vyvíjí nové přístupy ke katalýze

Petr Kovaříček vystudoval organickou chemii na VŠCHT, doktorát získal u nositele Nobelovy ceny J.-M. Lehna na University of Strasbourg ve Francii. Působil na Humboldt University v Berlíně a na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského, AV ČR. Nyní se díky start-up grantu Nadace Experientia vrací na svoji alma mater – VŠCHT v Praze.

Se svojí výzkumnou skupinou Dynamické systémové chemie dnes Petr Kovaříček na VŠCHT v Praze vyvíjí moderní organické materiály pro inovativní katalyzátory a adaptivní elektroniku.

Většina dnes používaných elektronických součástek, diody, LEDky, čipy i fotovoltaické články, se skládá z tenkých vrstev různých materiálů. To, že pak daná součástka plní svoji funkci, je dáno tím, jak mezi jednotlivými vrstvami proudí energie a náboj.

Aby mezi vrstvami řízeně proudil náboj, musí každý materiál, ze kterého se dané zařízení skládá, splňovat řadu velmi limitujících kritérií a mít velmi precizně optimalizované vlastnosti. Proto takových materiálů známe relativně málo a jejich vývoj je velmi náročný. 

“Naše výzkumná skupina přistupuje k tomuto procesu naruby. Než hledat materiál, který bude kritéria splňovat, my nastavíme kritéria a necháme chemický systém, ať nám daný materiál vytvoří sám,” vysvětluje Petr Kovaříček.

Jak to funguje? Představte si povrch nějakého materiálu, například křemíku. Jeho inherentní vlastnosti jsou dané tím, z jakých atomů a v jakém uspořádání se skládá.

“Pomocí činidel, které reagují s povrchem, můžeme ovlivnit jak takový povrch interaguje s ostatními molekulami a tím instruovat reakční síť tak, aby preferenčně tvořila molekuly, které poskytnou nějakou námi požadovanou funkci materiálu,” říká Petr Kovaříček.

“Na povrch naneseme roztok velkého množství látek, celé knihovny látek, které s povrchem více nebo méně interagují. Když použijeme stimul, například světlo o určité vlnové délce, z celé knihovny ovlivníme pouze ty látky, které tuto vlnovou délku absorbují. Tím, že absorbují, se mění jejich schopnost interakce s povrchem a my tak jsme schopni řídit skládání jednotlivých vrstev na povrchu. A stejný princip, který vede k řízenému skládání vrstev, můžeme využít k tomu, aby náš vrstevnatý materiál začal plnit požadovanou funkci, například svítil jako LEDka, nebo generoval náboj, který bude katalyzovat reakce,” vysvětluje Petr Kovaříček.

“Náš přístup k organické materiálové chemii se nesoustřeďuje na konkrétní chemické vazby, struktury, nevazebné interakce nebo i jednotlivé reakce. My se na svět díváme jako na provázaný systém, dynamický systém molekul. Ty molekuly sdílejí dané prostředí, navzájem se ovlivňují a třeba reagují jedna s druhou. My studujeme celou reakční síť! To je neuvěřitelně fascinující a téměř neprobádaný směr výzkumu a i díky start-up grantu Nadace Experientia můžeme tuto oblast posunout dopředu,” dodává Petr Kovaříček.