Kontaktní osoba: Petra Ecorchard
Předmětem studia jsou 2D struktury, obvykle materiály na bázi uhlíku připravené z různých zdrojů. Jedná se hlavně o grafen a grafen oxid a jejich funkcionalizace. Grafen a jeho analogy jsou připraveny především exfoliačním procesem v sádkovém reaktoru vysokovýkonným ultrazvukem (2kW) a za vysokého tlaku (~ 5 bar). Vývoj 2D materiálů se rozšířil na podvojné vrstevnaté hydroxidy (LDH). Ve spolupráci s Ústavem makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i. (ÚMCH) byl vývoj těchto materiálů posunut na studium interakce s iontovými kapalinami (IL) a využití tohoto systému do polymerní matrice. Náplní studia 2D plniv vrstevnatého charakteru je modifikace jak uhlíkatých materiálů, tak i LDH. Výběr 2D plniv se uzpůsobuje podle vlastností, kterých chceme dosáhnout u finálního polymerního materiálu. S tím je svázán i výběr IL, která je zvolena s ohledem na konkrétní typ plniva a druh následného polymeračního procesu. IL má v tomto systému více funkcí, jednak má význam jako interkalační činidlo pro tato vrstevnatá plniva a dále jako prostředek, který umožňuje jak fyzikální, tak chemické vazby. Metody přípravy vlastních 2D plniv a způsob jejich stabilizace před následnou aglomerací je náplní dalšího výzkumu. 2D materiály na bázi uhlíku se dají s výhodou využít pro aplikace v biologii např. jako nosiče. V této oblasti je výzkum 2D materiálů ještě velmi otevřený.
SEM obrázek Zn-Al LDH žíhaného na 450 °C
SEM obrázek Mg-Al-La LDH-MnFe2O4
SEM obrázek grafitu po exfoliaci s iontovou kapalinou v ethylen glykolu
TEM snímek karboxylovaného grafen oxidu
Kontaktní osoba: Snejana Bakardjieva
Další oblast výzkumu 2D materiálů je známá jako MXene. MXene jsou novou skupinou karbidů či nitridů přechodných kovů, které byly získány selekčním leptáním prvků z odpovídajících MAX fází nebo iontovým naprašováním - nekonvenční metodou využívající rozprašování jednotlivých prvků fáze nízkoenergetickým svazkem vzácného plynu připraveného v elektrostatickém urychlovači. MXeny nabízejí velké možností chemického složení ve srovnání s grafenem, který je omezen pouze na atom uhlíku. MXeny mají širokou škálu aplikací - nanolamináty pro jaderné a extrémní podmínky prostředí, skladování energie, polymerní nanokompozitní plniva.
Publikace
Ondřej Mrózek*, Melounová Lucie, Smržová Darina, Machálková Aneta, Vinklárek Jaromír, Němečková Zuzana, Komárková Bára, Ecorchard Petra, „Salt-washed graphene oxide and its cytotoxicity“, J. Hazard. Mater. 398 (2020) 123114. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123114
Horak P*., Bakardjieva S., Vacik J., Ruic X., Klie R., „Preparation of Ti2C MXene phase by ion beam sputtering and ion irradiation“, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B 468 (2020) 49-51. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2020.02.010
Ondřej Mrózek, Petra Ecorchard*, Petr Vomáčka, Jakub Ederer, Darina Smržová, Michaela Šrámová Slušná, Aneta Machálková, Martina Nevoralová, Hynek Beneš, „Mg-Al-La LDH-MnFe2O4 hybrid material for facile removal of anionic dyes from aqueous solutions“, Applied Clay Science, 169 (2019) 1–9. https://doi.org/10.1016/j.clay.2018.12.018
Anna P. Godoy, Petra Ecorchard, Hynek Beneš, Jakub Tolasz, Darina Smržová, Leandro Seixas, Jairo J. Pedrotti, Eunezio A.T. de Souza, Omar A. El Seoud, Ricardo K. Donato*, „Ultrasound exfoliation of graphite in biphasic liquid systems containing ionic liquids: a study on the conditions for obtaining large few-layers graphene“, Ultrason. Sonochem., 55 (2019), 279-288. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.01.016
Dana Schwarz, Yu Noda, Jan Klouda, Karolina Schwarzová-Pecková, Ján Tarábek, Jiří Rybáček, Jiří Janoušek, Frank Simon, Maksym V. Opanasenko, Jiří Čejka, Amitava Acharjya, Johannes Schmidt, Sören Selve, Valentin Reiter-Scherer, Nikolai Severin, Jürgen P. Rabe, Petra Ecorchard, Junjie He, Miroslav Polozij, Petr Nachtigall, and Michael J. Bojdys*, „Twinned Growth of Metal-Free, Triazine-Based Photocatalyst Films as Mixed-Dimensional (2D/3D) van der Waals Heterostructures“, Adv. Mater., 29 (40) (2017), 1703399 (1-9). https://doi.org/10.1002/adma.201703399