Výzkumné konsorcium „Vývoj principů designu u strukturovaných materiálů“

Česko-bavorské výzkumné konsorcium „Vývoj principů designu u strukturovaných materiálů: syntéza, charakteristika a využití se věnovalo výzkumu v oblasti věd o materiálech. Partnery projektu byly FAU Erlanky-Norimberk, Univerzita v Bayreuthu, Karlova univerzita a Akademie věd České republiky.

V rámci výzkumného konsorcia byly v prvním roce položeny pevné základy pro další pokračování úspěšné vědecké spolupráce. Na vývoji principů designu strukturovaných materiálů se podílejí vědecké skupiny Prof. Dr. Martina Hartmanna z Fridricho-Alexandrovy univerzity v Erlankách a Norimberku, Prof. Dr. Josefa Breue z Univerzity v Bayreuthu, prof. Ing. Jiřího Čejky, CSc., DrSc., z Akademie věd České republiky a prof. RNDr. Petra Nachtigalla, Ph.D., z Karlovy univerzity.

První výsledky společného výzkumu vyšly ve vědeckém časopise Journal of Materials Chemistry A (V. Kasneryk et al.; J. Mater. Chem. A, 2017,5, 22576-22587). 

pdfConsecutive interlayer disassembly

Kromě vzájemných výzkumných pobytů (V. Kasneryka v Erlankách a T. Weissenbergera na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského v Praze) byly realizovány dva odborné workshopy v Třešti a v Českém Krumlově a společný vědecký doktorandský workshop v Erlankách. Navíc mohla být v rámci projektu udělena v Praze čtyři stipendia ve skupině prof. Čejky a šest stipendií ve skupině prof. Nachtigala.

V následujících letech byl přeshraniční výzkum dále prohlouben. V roce 2019 zkoumal Jan-Paul Grass (Erlanky)  na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského v Praze mezoporézní vrstvené a čistě vrstvené faujasity typu X, které byly vyvinuty a optimalizovány na FAU v Erlankách. Během jeho pobytu v Praze zkoumal, zda změněná morfologie zeolitu změnila zásaditost materiálu. Výsledky výzkumného pobytu byly prezentovány na Německé zeolitové konferenci (Deutsche Zeolithtagung) v roce 2019 v Drážďanech.

Skupiny prof. Petra Nachtigalla v Praze a prof. Josefa Breue v Bayreuthu nadále spolupracovaly výzkumem LDH (Layered double hydroxidides), důraz byl kladen na LDH obsahující železo. Experimenty byly provedeny v Bayreuthu a související teoretické studie v Praze. Přeshraniční tým společně publikoval dva články v mezinárodně uznávaných časopisech.
Skupina profesora Nachtigalla ve spolupráci se skupinou profesora Hartmanna také pracovala na vývoji počítačových kódů pro realistické modelování 27Al NMR (MQ MAS) spekter. Cílem spolupráce bylo určit optimální podmínky, za kterých lze teoretická a experimentální data vzájemně porovnat co nejpřímějším způsobem. V průběhu roku 2020 byly teoretické výsledky porovnány s experimentálními údaji z Erlanek.

Kromě akademických pobytů doktorandů v příslušných partnerských institutech bylo uskutečněno několik společných akcí:

Ve dnech 27. – 28. března 2019 se na Univerzitě v Bayreuthu konal seminář s prezentacemi na různá témata. Mezi mnoha dalšími přednášeli prof. Martin Hartmann, prof. Jiří Čejka, prof. Josef Breu a prof. Petr Nachtigall. Akce byla zakončena společnou večeří v centru Bayreuthu.

Na workshop „Škola katalýzy“ pořádaném prof. Jiřím Čejkou, který se konal ve dnech 13. – 15. května 2019 v Liblicích, se dostavilo 84 účastníků. Cílem bylo vyškolit studenty vyšších ročníků  a doktorandy v různých podoblastech katalýzy. Kromě vědců z Prahy představil D. Wagner (Bayreuth) poster s názvem „Mesostructured Metal Oxides for Photocatalytic Waste Treatment“.

Ve dnech 22. – 23. května 2019 se konalo setkání vedoucích pracovních skupin z Bayreuthu, Erlanek a Prahy na Karlově univerzitě v Praze sloužící k usnadnění vědecké výměny a prohloubení další spolupráce. Během setkání byla prodiskutována společná výzkumná témata, publikace a další aktivity.

Ve dnech 2. – 6. září 2019 se v Liblicích konal workshop o vrstvených materiálech pořádaný prof. Jiřím Čejkou a prof. Petrem Nachtigallem, Ph.D., kterého se zúčastnilo celkem 67 účastníků. Z německých partnerů zde přednášeli prof. Josef Breu a prof. Dr. Wilhelm Schwiege. Kromě toho přednesl krátkou přednášku A. Inayat (Erlanky) a A.V. Radha, D. Wagner (Bayreuth) a J.P. Grass (Erlanky) prezentovali svůj poster. V rámci workshopu proběhlo také setkání partnerů projektu s intenzivními vědeckými diskusemi a plánováním další spolupráce.

Po letech 2014 a 2016 se ve dnech 30. září až 2. října 2019 konal třetí mezinárodní seminář prof. Dr. Martina Hartmanna „Hierarchically-ordered Materials – From Theory to Applications“ (HiMat 2019) na FAU Erlanky-Norimberk. Díky podpoře Česko-bavorské vysokoškolské agentury bylo možné pozvat 10 špičkových řečníků, kteří se zabývají různými aspekty syntézy, charakterizace a aplikace hierarchických materiálů. Kromě toho byly vědecké projekty představeny v 27 posterových prezentacích. K mimořádně zajímavým vědeckým přednáškám a intenzivním diskuzím přispělo 60 vědců.

Výzkumné konsorcium společně dosáhlo řady vědeckých výsledků, které byly prezentovány na příslušných odborných konferencích a zpřístupněny vědecké veřejnosti formou publikací. Projekt tak představuje slibně započatou vědeckou spolupráci mezi zúčastněnými pracovními skupinami z České republiky a Bavorska.

Ta se měla v závěrečném projektovém roce dále prohlubovat, zejména prostřednictvím výzkumných pobytů zapojených doktorandů. Tomu bohužel zabránila propuknuvší pandemie koronaviru. I přes omezené možnosti výzkumných pobytů obdržel vědecký dorost – Christopher J. Heard a Lukas Grajciar (oba Univerzita Karlova) a Dr. Dorothea Wisser, Stefan Jäger a Katharina Klühspieß (všichni FAU Erlanky-Norimberk) – finanční podporu na další výzkum v rámci projektu. Z původně plánovaných pobytů mohla proběhnout pouze návštěva prof. W. Schwiegera na Univerzitě Karlově v únoru a březnu 2020. Přesunuty musely být také některé další plánované události. V září 2020 se nicméně na zámku v Liblicích mohl konat další workshop k tématu nízkodimenzionálních materiálů. Ostatní akce byly přesunuty na rok 2021:

  • School of Catalysis – Experimental Techniques in Catalysis, Liblice, 24. – 26. květen 2021
  • doktorandský seminář výzkumného konsorcia, Univerzita Karlova, Praha, duben 2021 (2 dny)
  • International Conference on Layered Materials, Bayreuth nebo Erlanky, říjen 2021, plánovaný pro zhruba 100 účastníků jako závěrečná konference konsorcia


V únoru 2021 vyšlo zvláštní číslo renomovaného časopisu „Advanced Materials Interfaces“, které v roli hostujícíh editorů připravili profesoři Hartmann, Thommes a Schwieger (všichni z FAU Erlanky-Norimberk). Přísným recenzním řízením prošlo všech 19 připravených recenzí a původních článků. Publikace je dostupná v režimu open access

Výsledky výzkumného konsorcia byly publikovány také v dalších odborných časopisech.

Výzkumné konsorcium bylo podpořeno Česko-bavorskou vysokoškolskou agenturou z prostředků Bavorského ministerstva financí a vlasti.

 

Titulní foto: Doktorandský workshop v Erlankách ve dnech 22.–23. 11. 2018. 
Foto: Prof. Dr. Martin Hartmann, FAU Erlanky-Norimberk