„Aplikace uhlíkových teček se dnes posouvají a otevřely se nové možnosti pro jejich využití zejména v oblasti fotokatalytické výroby vodíku, peroxidu vodíku nebo fotoredukce oxidu uhličitého. Klíčovým přínosem článku je hlubší porozumění vztahu mezi strukturou a aktivitou uhlíkových teček a vývoj metod pro přesné přizpůsobení těchto struktur, což může vést k vyšší efektivitě přeměny energie a udržitelnějším postupům její výroby. Článek také zdůrazňuje význam pokročilých experimentálních a teoretických metod, včetně strojového učení, pro další zlepšení fotokatalytických vlastností uhlíkových teček a zavedení cirkulárních systémů, které podporují udržitelnost a efektivitu recyklace materiálů,“ uvedl první autor článku Lukáš Zdražil.

Čeští vědci na tématu spolupracovali s kolegy z Německa včetně světového odborníka Dirka M. Guldi, jenž působí na Univerzitě Friedricha Alexandera v Erlangenu a zaměřuje se zejména na vývoj materiálů na bázi uhlíku, které jsou využitelné pro přeměnu slunečního záření na užitečné formy energie. Právě v jeho týmu Lukáš Zdražil absolvoval stáž v rámci postdoktorálního studia. „Článek je jedním z výstupů navázané spolupráce. Jedná se o první vlaštovku, i nadále spolupracujeme v oblasti experimentálního popisu optických vlastností uhlíkových teček,“ uvedl Zdražil, který působí v Centru nanotechnologií CEET na VŠB-TUO i CATRIN Univerzity Palackého.

Podle vědců nicméně zůstává pochopení fotokatalytické aktivity uhlíkových teček a vývoj účinných a přesně zacílených struktur velkou vědeckou výzvou. „Překonání těchto překážek je klíčové pro pokrok směrem k zelené a udržitelné výrobě energie s využitím materiálů, které jsou levné, škálovatelné a šetrné k životnímu prostředí. Uhlíkové tečky dnes již dokáží svými optickými a elektronickými vlastnostmi konkurovat klasickým polovodičům na bázi kovů, což je nesmírně zajímavé pro komerční aplikace,“ doplnil jeden z korespondujících autorů Radek Zbořil.

Vědci také dlouhodobě těží z propojení experimentů s teoretickými výpočty. „Modelování vlastností uhlíkových teček představuje velmi obtížný úkol kvůli jejich komplikované a nejasné struktuře. Přesto výsledky z výpočetních modelů přináší cenné pochopení, jak fyzikálně-chemické procesy uvnitř teček fungují. Vědci dnes mohou díky pokročilé výpočetní technice propojovat výsledky z náročných molekulových dynamik, kvantově chemických výpočtů a analýz pomocí umělé inteligence s experimentálními daty, což výrazně urychluje vývoj nových katalyticky aktivních uhlíkových teček,“ dodal Michal Otyepka z národního superpočítačového centra IT4Innovations VŠB-TUO a CATRIN Univerzity Palackého.

Uhlíkové tečky (CDs) jsou nanomateriály se specifickými optickými a elektronickými vlastnostmi, které je činí zajímavými pro různé aplikace včetně lékařské diagnostiky, protinádorové terapie, vývoje LED diod a optoelekronických senzorů.

Text: Martina Šaradínová, PR manažerka REFRESH
Foto: Lukáš Zdražil s využitím AI