Výzkumná témata

Jednou z technologických výzev současného světa je nalezení způsobu uskladnění energie z obnovitelných zdrojů, který by byl i ve velkém měřítku ekonomicky a ekologicky únosný. Možným řešením je využití vodíkového cyklu: když je dostatek elektřiny, rozložíme vodu na vodík a kyslík pomocí elektrolyzéru; vodík uskladníme a kyslík vypustíme. Když pak potřebujeme elektřinu opět získat, můžeme použít palivový článek, což je zařízení inverzní k elektrolyzéru: přivedeme vodík a kyslík (resp. vzduch) a získáme vodu a elektřinu. Kromě využití ke stabilizaci rozvodné sítě může být vodík také distribuován na čerpací stanice a tankován do automobilů (či jiných dopravních prostředků) s vodíkovým pohonem. Tyto koncepty jsou základem tzv. vodíkového cyklu, a umožní odklon od závislosti na fosilních palivech.

Hlavní překážkou rozvoje technologií vodíkového cyklu je dosud nízká dostupnost a vysoká cena elektrolyzérů i palivových článků. Obě tato zařízení totiž musí obsahovat katalyzátory potřebných elektrochemických reakcí a dosud používané katalyzátory jsou založené na vzácných kovech (platině nebo iridiu). Výzkumníci skupiny nanomateriálů se proto snaží navrhnout a vyvinout levnější katalyzátory, které budou složené z dostupnějších chemických prvků, příp. budou obsahovat jen velmi malé množství vzácných kovů. Za tímto účelem je kombinován výzkum modelových a reálných katalyzátorů. Modelové katalyzátory jsou definovaným způsobem zjednodušené, čímž nám umožňují podrobně zkoumat a pochopit procesy, které na nich probíhají. Reálné katalyzátory mají složitější strukturu (zpravidla obsahují nanočástice), která jim dává velkou účinnost, a jejich studium nám umožňuje ověřit koncepty navržené při studiu modelových katalyzátorů a posunout výzkum blíže k aplikacím.

Druhou hlavní větví našeho výzkumu je práce na chemických a biologických senzorech. Nanostrukturované chemické senzory umožňují citlivou detekci různých plynů v prostředí. Biologické senzory pak dovedou zjišťovat přítomnost konkrétních biomolekul či buněk s určitými vlastnostmi v biologických vzorcích.