Spektrometry z Univerzity Palackého používají odborníci po celém světě

Do celého světa míří z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Mössbauerovy spektrometry, které slouží k charakterizaci látek s obsahem železa. Metodu ale využívají odborníci Univerzity Palackého i k vlastním výzkumům, zejména charakterizaci nanoprášků na bázi železa a oxidů železa. Využití mají v biomedicíně a katalýze. V Česku se nacházejí čtyři obdobné laboratoře, olomoucká je ale nejlépe vybavená.

Mössbauerova spektroskopie zjišťuje u látek s obsahem železa jejich krystalovou strukturu a magnetické chování. Metoda je užitečná a výkonná zejména pro nanočástice a amorfní látky, kdy jiné běžné techniky začínají selhávat.

„Bez Mössbauerovy spektroskopie by charakterizace nanoprášků s obsahem železa nebyla úplná,“ uvedl vedoucí oddělení nanokrystalické oxidy RCPTM a zástupce vedoucího katedry experimentální fyziky přírodovědecké fakulty Libor Machala.

Stále lepší parametry

Olomoucká laboratoř má několik spektrometrů, které v jedné místnosti pracují za různých teplot, v různém geometrickém uspořádání a ve vnějším magnetickém poli. Kromě toho se ve výzkumném centru nachází i vývojová laboratoř. Skupina přístrojových fyziků je schopna vyvíjet a konstruovat Mössbauerovy spektrometry a nabízet je komerčně.

„Spektrometry se vyvíjejí neustále, abychom byli konkurenceschopní. Postupně se vylepšují jejich technické parametry. Letos jsme prodali transmisní Mössbauerův spektrometr do Německa, v minulosti jsme jich prodali několik například na univerzitu v Tokiu či do Jihoafrické republiky,“ řekl docent Machala.

Cena základní sestavy je přibližně 290 tisíc korun. Pokud má speciální hardware, kde jsou nadstandardní funkce ovládání, je cena asi o sto tisíc vyšší. „Jsme schopni nabízet i jednotlivé komponenty zařízení, jako jsou například detektory záření gama. Nyní jsme do Brazílie prodali detektor za devadesát tisíc korun,“ doplnil Machala.

Metoda pomáhá při čištění vod

Techniku využívá centrum pro zkoumání vlastních vzorků v celé řadě studií, například při charakterizaci železo obsahujících materiálů, kde je železo ve vyšším oxidačním stavu. Jsou to takzvané železany, železičnany či železičitany, které se využívají pro čištění vody. „Pracujeme na projektu Centra kompetence TAČR, kde se jeden z pracovních balíčků věnuje právě využití těchto sloučenin. Pokud se takový materiál připraví, je to ideální metoda, která otestuje, zda je složení materiálu správné. Dokáže rovněž rozlišit, jestli je železo čtyřmocné, pětimocné či šestimocné, což málokterá technika umí. Pomáhá to při objasnění mechanismu reakcí těchto sloučenin s vybranými znečišťujícími látkami,“ vysvětlil Machala.

Mössbauerovská měření RCPTM nabízí formou vědecké spolupráce či smluvního výzkumu i akademickým a komerčním subjektům v tuzemsku a zahraničí.

Laboratoř vznikla v 80. letech

Laboratoř Mössbauerovy spektroskopie má na olomoucké přírodovědecké fakultě letitou tradici. Na konci 80. a začátkem 90. let minulého století ji začal budovat současný rektor Miroslav Mašláň, tehdy ještě na půdě katedry experimentální fyziky. Spolupracoval s Běloruskou státní univerzitou v Minsku. Přelomovým obdobím byla spolupráce Mašláně s nynějším ředitelem RCPTM Radkem Zbořilem, který studoval mechanismus tepelného rozkladu síranu železnatého vedoucí ke vzniku červených pigmentů ve formě nanočástic oxidu železitého. Výsledky této studie byly velmi přínosné pro přerovskou Prechezu, kde se barviva vyrábějí.

Od té doby se výzkum začal větvit, neboť tepelné rozklady železo obsahujících sloučenin často vedly k tvorbě nanočástic na bázi železa nebo oxidů železa. Tyto nanočástice vědci důkladně prozkoumali a hledali pro ně využití. V roce 2005 pracoviště získalo velký projekt ministerstva školství Centrum pro výzkum práškových nanomateriálů, v němž se nanomateriály na bázi železa nebo oxidů železa připravovaly a testovaly v biomedicínských, katalytických a environmentálních aplikacích. A to i ve spolupráci s průmyslovými podniky. Mössbauerova spektroskopie se stala jednou z klíčových technik pro charakterizaci těchto materiálů.