GA ČR podpoří dva projekty se zapojením ÚCHP, přinášíme rozhovor s Ing. Dominikem Schimonem

Grantová agentura České republiky podpoří od roku 2026 více než 400 nových projektů základního výzkumu. Ústav chemických procesů AV ČR uspěl nejen jako hlavní řešitel, ale také jako spoluřešitel dvou dalších projektů v kategorii standardních projektů.

První z nich se zaměřuje na kontinuální separaci enantiomerů. Na řešení spolupracuje tým prof. Ing. Michala Přibyla, Ph.D. z VŠCHT Praha s doc. Ing. Pavlem Izákem, Ph.D., DSc. z Výzkumné skupiny membránových separací ÚCHP. Cílem je vyvíjet nové přístupy k efektivnímu a kontinuálnímu dělení chirálních látek.

Druhý projekt, vedený Ing. Petrem Dzikem, Ph.D. z VUT v Brně, se soustředí na porozumění mechanismům fotokatalyticky aktivních materiálů. Expertizu v oblasti materiálové chemie a fotokatalýzy do něj přináší doc. Dr. Ing. Petr Klusoň, DrSc. z Výzkumné skupiny mikroreaktorů ÚCHP.

O roli ÚCHP v těchto projektech, konkrétním zaměření našich týmů a přínosu meziinstitucionální spolupráce jsme si povídali s kolegy zapojenými do obou projektů. Rozhovor s doc. Ing. Pavlem Izákem, Ph.D., DSc. už je dostupný na našich webových stránkách, nyní navazujeme rozhovorem s Ing. Dominikem Schimonem z Výzkumné skupiny mikroreaktorů, který je součástí výzkumného týmu vedeného doc. Dr. Ing. Petrem Klusoňem, DrSc.

Poly(heptazine imide) je dnes považován za perspektivní fotokatalytický materiál. Co stálo za rozhodnutím ÚCHP zapojit se do tohoto projektu?

Stála za ním dlouholetá spolupráce s VUT a MUNI, se kterými dokončujeme výzkum velmi podobného katalyzátoru, grafitického nitridu uhlíku (g-C₃N₄). Jejich výhodou je katalýza reakcí jen s využitím viditelného spektra světla, na rozdíl třeba od TiO₂, které potřebuje UV oblast. Další výhodou jsou i relativně nízké náklady na syntézu, protože jsou tvořeny dusíkem a uhlíkem, jichž je v přírodě nadbytek.

• V rámci projektu má ÚCHP jasně vymezenou odbornou roli. Které klíčové experimentální nebo analytické části má váš tým na starosti?

Náš tým se bude primárně zabývat studiem fotokatalytické aktivity na vybraných polutantech, které se nacházejí v odpadních vodách. Zjednodušeně to znamená, že si zvolíme roztok hojně využívaného antibiotika, které budeme za pomoci viditelného spektra světla a katalyzátoru rozkládat. V ideálním případě se výchozí látka přemění na vodu, oxid uhličitý a soli. Opačně mohou vznikat při rozkladu stabilnější a potenciálně škodlivější látky, čehož se chceme vyvarovat. V obou případech je však užitečné reakční mechanismus popsat a být schopen jej i matematicky modelovat.

• Z pohledu základního výzkumu zůstává u tohoto materiálu řada otevřených otázek. Které z nich považujete za nejzásadnější?

Těch otázek je řada, ale pokusím se to zkrátit na ty nejzásadnější. Jak připravit poly(heptazin imid) s co největší fotokatalytickou aktivitou? Jedná se tedy o optimalizaci jednotlivých kroků syntézy základního prášku a následně nanesení katalyzátoru v podobě tenké vrstvy na sklo. Jaký vliv má povrchová úprava na fotokatalytickou aktivitu? Ať už se jedná o zvětšení porozity nebo využití studené plazmy k úpravě funkčních skupin na povrchu katalyzátoru. Jak moc lepších výsledků dosáhneme v mikrofotoreaktoru, kde je vrstva fotokatalyzátoru rovnoměrně ozařovaná, oproti kyvetě, kde světlo neproniká dostatečně hluboko do celého objemu? Do jaké míry lze rozkládat i bakteriální buňky pomocí tohoto fotokatalyzátoru?

• Do spolupráce vstupuje ÚCHP se specifickým metodickým zázemím. Jaké experimentální nebo analytické přístupy jsou pro váš přínos klíčové?

Když opomenu mikrofotoreaktor a lampu, které občas neprávem beru jako samozřejmost, tak jednoznačně vyhrává nové UHPLC-MS v čele s Janou Bernáškovou. S jeho pomocí jsme schopni odhalit i ty nejmenší stopy látek v roztoku a určit tak složení vznikajících meziproduktů.

• Detailní pochopení mechanismu fungování tohoto materiálu může mít širší dopady. Kde vidíte jeho největší význam pro další rozvoj fotokatalýzy nebo energetických aplikací?

Jedním z realistických využití by mohlo být přečišťování menších objemů vody u zdrojů znečištění, například nemocnic. Další možností je využití těchto katalyzátorů při parciální oxidaci. Tedy využití znalosti reakčního mechanismu pro syntézu účinnějšího léčiva.

• Projekt vzniká ve spolupráci s VUT Brno. V čem je podle vás meziinstitucionální spolupráce přínosná právě pro základní výzkum?

Každý má trošku jiné zaměření a má tedy prostor dělat to, v čem exceluje. Na VUT mají zvládnutou techniku přípravy katalyzátoru a nanášení tenkých vrstev. Na ÚCHP zase umíme pracovat s mikrofotoreaktory a máme propracovanou metodu na analýzu vznikajících meziproduktů, takže se výborně doplňujeme. Při řešení takto velkých grantů není čas ztrácet čas, a proto je ke splnění vytyčených cílů nutné, aby jednotlivá stanoviště už měla základní postupy zvládnuté a mohli jsme se soustředit spíše na inovace.

• Detailní studium mechanismů fotokatalyticky aktivních materiálů vyžaduje kombinaci experimentálních a analytických přístupů. Jakou roli v těchto konkrétních činnostech budou mít doktorandi nebo mladí vědci z ÚCHP a jaké odborné zkušenosti si díky práci na projektu mohou odnést?

Jakožto doktorand můžu sám potvrdit, že příležitostí pro osvojení si dovedností je spousta, ať už se jedná o analýzu vznikajících meziproduktů, charakteristiku povrchu a složení katalyzátoru. Do výzkumu se snažíme zapojovat i studenty bakalářských či magisterských oborů. Člověk se akorát nesmí bát zeptat. Na ústavu a obecně ve vědě je spousta ochotných lidí, kteří rádi sdílejí své know-how, když někdo projeví sebemenší zájem.

Děkujeme za rozhovor a přejeme mnoho vědeckých úspěchů!