Vědecké zaměření katedry cílí jak na oblast experimentálního výzkumu a vývoje tak i teoretického a výpočetního výzkumu. Oblast experimentálního výzkumu se orientuje do oblasti přípravy, charakterizace a cílené modifikace nanostrukturních materiálů včetně studia, analýzy a ovlivnění povrchových vlastností pro jejich využití v široké škále aplikačních oblastí jako je heterogenní katalýza, biosenzory, fotonika, biologické a medicínské aplikace a další. Teoretická a výpočetní oblast výzkumu se zaměřuje na studium molekulových souborů a biomakromolekul a počítačovou chemii. Katedra se tak podílí na výzkumu v oblastech se širokým aplikačním potenciálem od chemické katalýzy přes molekulární medicínu až po využití v klinickém lékařství.

Z mnoha odborných výstupů katedry lze zmínit řadu příkladů, jako jsou:

  • syntéza a modifikace nanočástic ušlechtilých kovů, železa a oxidů železa, které nachází uplatnění jako heterogenní katalyzátory anebo se využívají jako léčiva či jako nosiče léčiv, kontrastní látky při zobrazování metodou magnetické rezonance, při teranostických aplikacích a jako aktivní částice při čištění odpadních vod či odbourávání bojových látek.
  • příprava a charakterizace grafenoxidu, který se využívá v celé řadě aplikací
  • řízenou přípravu nanočástic ušlechtilých kovů a jejich depozice na povrchy, které se využívají pro antimikrobiální a senzorické aplikace (Ramanova spektroskopie) či v oblasti fototermální a fotodynamické terapie
  • vývoj nových metod a postupů v oblasti výpočetní chemie, např. vyvinutá silová pole se využívají pro simulace RNA a DNA, či nástroj MOLEonline pro analýzu biomakromolekulárních dutin.

 

O kvalitě vědecké práce svědčí řada publikací v renomovaných časopisech (např. Chemical Reviews, Nature Nanotechnology, Nature Communications, Nature Chemical Biology, Journal of the American Chemical Society, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Angewandte Chemie, Small, Journal of Physical Chemistry, Journal of Medicinal Chemistry, ACS Nano, Chemistry of Materials, Journal of Materials Chemistry, Chemistry A European Journal či Langmuir) i finanční podpora v rámci tuzemských i zahraničních grantových projektů. Pracovníci katedry jsou zapojeni do výzkumu v rámci grantových projektů MŠMT, GAČR, TAČR, MPO či MZČR. V mnoha oblastech výzkumu katedra spolupracuje nejen s řadou domácích i zahraničních pracovišť, ale i s mnoha průmyslovými partnery.

Katedra fyzikální chemie spolupracuje v rámci výzkumu s několika odbornými pracovníky s mezinárodní reputací jako např. RNDr. Štefan Vajda CSc., Dr. habil., (Odd. nanokatalýzy, Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského), který se zabývá studiem katalytických vlastností klastrů a částic menších než 1 nm. Dalším spolupracovníkem je prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc., který je předním světovým odborníkem v oblasti počítačových simulací RNA. V rámci univerzitního centra CATRIN katedra spolupracuje např. s prof. RNDr. Michalem Otyepkou, Ph.D., který významně přispěl k rozvoji metod modelování komplexních molekulových systémů.

Výzkumný program lze shrnout do následujících bodů:

  • studium specifických fyzikálně-chemických vlastností nanomateriálů s ohledem na jejich praktické aplikace
  • nanočástice železa a oxidů železa a jejich aplikace
  • uhlíkové nanostruktury (příprava grafenu a jeho derivátů, uhlíkových teček, modifikovaných uhlíkových nanotrubic)
  • příprava, toxicita a biologické účinky kovových nanočástic a jejich využití v medicíně (antimikrobiální účinky, fototermální terapie, fotodynamická terapie)
  • heterogenní katalýza
  • povrchem zesílená Ramanova spektroskopie a její využití v medicíně k detekci biologických markerů či mikroorganismů
  • studium struktury, dynamiky a vlastností proteinů a nukleových kyselin
  • teoretické studium nekovalentních interakcí a jejich aplikací v biodisciplínách a nanomateriálech
  • studium excitovaných stavů spojených s přenosem elektronu a energie
  • teoretické studium vlastností 2D materiálů a nanočástic
  • studium interakce látek s biologickými membránami
  • vývoj silových polí pro simulace DNA a RNA

 

Katedra spolupracuje s Regionálním centrem pokročilých technologií a materiálů (RCPTM),  Centrem regionu Haná (CRH) a Ústavem molekulární a translační medicíny (UMTM) sloučenými do Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN).

Chcete se podílet na výzkumu?

Pro středoškoláky nabízíme projekty v rámci projektu BADATEL. Pro studenty chemických a příbuzných oborů nabízíme bakalářské a diplomové práce. Pro absolventy chemických a příbuzných oborů nabízíme Ph.D. studium. Máte-li zájem posílit náš tým a podílet se na našich výzkumech, kontaktujte nás.