Studentská vědecká konference

Příprava rutheniových komplexů, jejich imobilizace na C3N4 nanočástitcích a studium jejich katalytické aktivity. Karolína Česneková, Alice Kulagová, Jan Holub Jednou z největších výzev současné vědy je boj proti oteplování planety výzkumem zelených zdrojů energie, nahrazením fossilních paliv a snimi spojeným CO2. Jednou z velmi perspektivních náhrad se jeví vodík. Bylo prokázáno , že určité aromatické komplexy přechodných kovů, jsou schopny elektrochemické oxidace molekul amoniaku a vody, za uvolňování protonů, které jsou posléze redukovány na plynný vodík. Tento vodík lze využít jako efektivní zdroj alternativní energie – tzv.Green hydrogen. V mojí práci, jsem se zabývala přípravou různě modifikovaných terpyridinových komplexů Rutheniaa jejich ukotvením na C3N4 nanočástice. Následně, jsem připravené látky a nanočástice ocharakterizovala pomocí cyklické voltametrie. Pro ověření katalytické aktivity jsem testovala vzorky jak v čisté vodě, tak i s přídavek amoniaku Předmětem dalšího zkoumání práce, bude, kromě dalších syntéz, detailnější studium jejich katalytické aktivity a případně i zapojení fotokatalýzy.  

Vysoká robustnost SDMG růstu v porovnání s konvenčním umožňuje integraci většího množství pinningu, který je klíčový pro aplikace supravodičů v silných magnetických polích. Na základě literární rešerše byly vybrány potenciálně vhodné pinningové fáze pro GdBCO/Ag systém a připraveny reakcí v pevné fázi. Syntetizovaná pinningová fáze byla přidána do GdBCO/Ag prekurzoru v různých hmotnostních koncentracích, které byly podrobeny SDMG růstu a porovnány s referencí. Dle analýzy laserovou difrakcí byla připravena dvoufrakční pinningová fáze o velikosti částic 10-100 nm a 3-50 μm. S touto fází byly úspěšně připraveny supravodiče s vyšší hmotnostní koncentraci než v referenci. Vzorky vykazují vhodné růstové parametry pro integraci do průmyslové výroby supravodičů, kde naleznou uplatnění především v oblastech, kde jsou kladeny vysoké nároky na jejich vlastnosti, například v magnetických rezonancích nebo v undulátorech.  

Supramolekulárne gridy sú organokovové zlúčeniny tvorené štyrmi katiónmi kovov s tetraédrickou alebo oktaédrickou koordinačnou geometriou a na ne vhodnými nakoordinovanými ligandami. Ako už názov „grid“ napovedá, výsledná zlúčenina sa vďaka samoskladbe skladá do tvaru pravoúhlej mriežky. Supramolekulárne gridy majú potenciálne široké využitie, ako vo forme jednotlivých molekul, tak aj oligomérov, vďaka možnosti funkcionalizácie ich ligandov. Vhodne zvoleným dizajnom organických ligandov s odlišnými funkčnými skupinami na ich koncoch potom budeme schopní nielen kontrolovať a fixovať pozíciu kovových iónov, ale aj kontrolovať ďalšie chemicko-fyzikálne parametre, medzi ktoré patrí aj ich využitie v cyklickej voltametrii a elektrochémii všeobecne. Je známe, že grid funkcionalizovaný thiofénom na elektróde oxidatívne polymerizuje a vytvára tenkú vrstvu, vďaka čomu je vhodný na elektrochemické aplikácie. V súčasnosti mám pripravené gridy s ligandami funkcionalizovanými ako thiofénom, tak ferocénom a pyrénom, na ktorých prevádzam elektrochemické merania, najmä v oblasti cyklickej voltametrie. Jedným z mojich cieľov je aj dosiahnutie zámeny ligandov a využitie tak novo pripravených gridov v elektrokatalýze.  

Hafnium, jakožto prvek s vysokým efektivním protonovým číslem, je vhodný pro záchyt a následnou detekci vysokoenergetického záření. HfO₂ nebo směsné hafnáty jsou vhodným materiálem pro tyto aplikace z důvodu radiační odolnosti a vysoké materiálové hustoty.  Oxid hafničitý má monoklinickou krystalovou strukturu, ovšem po dopaci yttriem dochází ke stabilizaci kubické struktury. Z důvodu vysokého bodu tání je příprava monokrystalů HfO₂ možná pouze tzv. bezkelímkovými metodami, např. přetavením v optické peci metodou OFZ (Optical Floating Zone). V této metodě se nejdříve připravují keramické preformy, které se následně zpracují pomocí OFZ. V této práci je prezentována příprava yttriem dopovaného HfO₂ v koncentracích od 11 % do 20 %, navíc dopovaného ionty Ce³⁺, které mají rychlý dosvit luminiscence ve VIS. Tyto preformy byly připraveny pomocí reakcí v pevné fázi několika násobným žíháním, kde byla pomocí XRD sledována krystalová struktura, mikrostruktura pomocí SEM a měřena radioluminiscenční spektra. Následně byly preformy zpracovány přetavením na monokrystaly pomocí metody OFZ. Monokrystaly byly podrobeny analýze pomocí XRD. Ramanově spektroskopii a byla změřena absorpční a radioluminiscenční spektra.  

Nečekané chování systému flavin-hexafluoridofosfátový anion-skandité ionty Pro molekuly flavinů  je charakteristická přítomnost alloxazinového nebo isoalloxazinového skeletu. Tento konjugovaný elektronový systém dává flavinům nejen charakteristické žluté zbarvení, ale rovněž zprostředkovává přenos elektronů či malých molekul jako je např. kyslík. Není tedy divu, že jsou flaviny součástí řady enzymů, kde hrají důležitou roli prostetické skupiny. Jejich redoxní aktivita byla inspirací pro derivatizaci a následné testování  jako redoxních organokatalyzátorů. Je známo, že v organismech dochází k interakcím mezi kovy a organickými molekulami, a isoalloxaziny tak mohou vystupovat při interakci s přechodnými kovy jako ligandy. Zajímavá je interakce těchto látek se skanditými ionty, které mají významnou afinitu k tvrdým nukleofilům. Interakci  skanditých iontů a isoalloxazinů lze sledovat prostřednictvím UV/VIS spektrofotometrie. V přítomnosti hexafluoridofosforečnanového aniontu a skanditých kationtů se původně typicky žlutý roztok isoalloxazinu odbarví a ve spektru pozorujeme vznik nového absorpčního pásu. To nás vede k domněnce, že tyto přítomné látky mezi sebou navzájem interagují a vznikající adukt má odlišné spektrofotometrické vlastnosti.  

Koordinační sloučeniny s dlouhotrvajícím excitovaným stavem jsou zajímavé pro své foto-oxidační účinky. Často studovanými komplexy jsou ty, které obsahují α-diiminové ligandy jako jsou bpy (2,2´-bipyridin), phen (1,10-fenantrolin) a také dppz ligand (dipyridofenazin), které se všechny mohou interkalovat do DNA (Obr. č. 1). Ru(II) komplexy v kombinaci s těmito ligandy se převážně studují pro jejich vhodné foto-fyzikální a elektrochemické vlastnosti, které v kombinaci s DNA interkalací poskytují látky pro studium a medicinální cílení DNA. V této práci jsem se zaměřila na komplexy Ru(II) obsahující rozdílné α-diiminové ligandy - phen-CN (2-kyano-1,10-fenantrolin), dicnq (6,7-dikyanodipyridoquinoxalin), dppz (dipyridofenazin) a dppz-CN (11-kyanodipyridofenazin). Ligandy dppz, dppz-CN a dicnq jsou využívány díky jejich schopnosti vázat se na sekvence DNA (Obr. č. 2) a phen-CN pro ovlivnění oxidační síly excitovaného stavu. Připravené ligandy byly charakterizovány pomocí ¹H NMR, UV-Vis a FTIR. Nyní budu syntetizovat heteroleptické komplexy [Ru(phen-CN)₂(NN)]²⁺, kde NN je dppz, dppz-CN nebo dicnq. Elektrochemické a spektroelektrochemické vlastnosti této skupiny komplexů budou ukázány na [Ru(phen-CN)₂(dppz)]²⁺ (Obr. č. 2).