Najít další možnosti využití nanotechnologií pro zelenou chemii, pomáhají vědcům i tři středoškoláci

Příležitost docházet na stáž zaměřenou na zelenou chemii a nanotechnologie, letos dostali tři středoškoláci - Kristýna Manová, Eliška Nejedlá a Matyáš Stehlík. Navzdory nepříznivé epidemiologické situaci, se jim za dodržení všech bezpečnostních opatření, daří od začátku roku docházet do laboratoří Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, kde pracují pod vedením svého lektora Stanislava Valtery. 

Lektor Stanislav Valtera nám přiblížil téma, kterému se středoškoláci věnují: Nanokatalyzátor není jen malý katalyzátor, ale částice naprosto unikátních vlastností. Na našem Oddělení nanokatalýzy (Pozn. Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR) se zabýváme přípravou katalyzátorů (klastrů) menších než 1 nm, tedy menších než jedna sta tisícina průměru lidského vlasu. Tyto klastry jsou tvořeny jen několika atomy a mají odlišné vlastnosti než jejich běžné makroskopické analogy. Na stáži se studenti seznámí s přípravou takto malých částic a následně prozkoumají jejich katalytické vlastnosti ve vybraných reakcích. Vyzkouší si nastavení optimálních podmínek pro tvorbu žádaného produktu za pomocí hmotnostní spektrometrie.

Zeptali jsme se stážistů, jak stáž zatím probíhá a co je čeká. Povídali jsme si s Kristýnou Manovou, středoškolačkou z Olomouce a Matyášem Stehlíkem, středoškolákem z Prahy. Poslední z trojice, Eliška Nejedlá, nám bohužel odpovědi na otázky neposlala. 

 

Jak jste se dozvěděli o Otevřené vědě a proč jste se rozhodli ji zkusit?

Kristýna: O projektu mi prvně řekla moje nejlepší kamarádka již minulý rok a já byla tou myšlenkou nadšená, práce na Akademii věd ČR, noví lidé, obrovské laboratoře plné moderního vybavení, prostě krása, ale bohužel mi to vloni nevyšlo. Ale nenechala jsem se odradit a letos své štěstí zkusila znova, no a dostala jsem se.

Matyáš: Docela náhodou, moje profesorka na chemii hromadně posílala email s doporučením na tuto stáž a všeobecně Otevřenou vědu. Viděl jsem v tom příležitost navštívit znovu laboratorní prostředí a poměrně výjimečnou možnost zajímat se o toto téma.

Máte už nějaké zkušenosti s prací v laboratoři?

Kristýna: Ano mám, laboratoře mám již od prvního ročníku na SŠ. Rok předtím jsem v rámci mimoškolní aktivity docházela do laboratoře na zdravotnické škole v Olomouci.

Kdy jste se začal zajímat o chemii?

Matyáš: Chemie mě bavila už v 8. třídě základní školy, především kvůli výborné paní učitelce. Pořádně mě začala zajímat, ale až o rok později během mé závěrečné práce, kde jsem měl možnost navštívit laboratoř Univerzity Karlovy.

Co právě teď studujete a co byste chtěl(a) studovat?

Kristýna: Aktuálně jsem ve 2. ročníku na SŠLCH (Pozn. redakce Střední škola logistiky a chemie) v Olomouci, obor Aplikovaná chemie. Nejsem si jistá svojí budoucností na tolik, abych mohla s klidným srdcem říci, co přesně chci dále dělat. Vím však, že určitě nějakým způsobem zůstanu na dráze chemika. Jestli skončím jako biochemik, laborantka ve velké společnosti, analytická inženýrka nebo učitelka chemie, to už je ve hvězdách. Po maturitě bych každopádně chtěla na vysokou školu a uznávám, že v poslední době jsem uvažovala nad oborem Analýza léčiv na VŠCHT.

Matyáš: Momentálně studuji všeobecné gymnázium na Gymnáziu Špitálská v Praze. Chtěl bych v budoucnu studovat nějaký obor chemie. Zatím si nejsem jistý jaký, proto se snažím nahlédnout do každého odvětví a rozhodnout se, co mě fascinuje nejvíce.

Jaké bylo vaše první setkání s „velkou“ vědou? Co vás nadchlo a co naopak zklamalo?

Kristýna: Pro někoho, kdo se chemií zabývá, je stáž něco úžasného. Krásné přístroje, úžasná technologie, no prostě ráj. Sice se mi díky nervozitě povedlo ulehčit ústavu o jednu kádinku a domotat pár výpočtů, ale byla jsem se smíchem přesvědčena, že se nic neděje. Když nás pak lektor vzal k SEMu (Pozn. redakce Skenovací elektronový mikroskop) na VŠCHT myslela jsem, že se pominu. Nezapomenutelný zážitek, a především skvělá průprava do studijního i pracovního života. O zklamání nemůže být vůbec řeč. I když jedna věc by tu vlastně byla, mé gramlavé ruce, ale s tím nic nenaděláme.

Matyáš: Jsem velmi rád, že jsem se sem přihlásil. Průběh stáže mě velmi baví a jsem rád za přístup pana Valtery. Jediné, co bych mohl hodnotit negativně, je můj přehnaný strach, že rozbiju nějaké vybavení.

Co od stáže čekáte?

Kristýna: Ráda bych, aby mi stáž otevřela nové obzory, doufám, že získám důležitou praxi pro moji budoucnost. Také bych chtěla poznat nové lidi, stát se nezapomenutelnou součástí tohoto velkého vědního celku.

Matyáš: Jak už název napovídá, vše se bude točit hlavně okolo nanočástic. Náš největší cíl bude samotná příprava nanokatalyzátorů a nejvíc se těším na jejich testování. Rozhodně bych chtěl do budoucna prohlubovat své znalosti přírodních věd a více se angažovat v podobných projektech, jako je tento.

Jak se Vám pracuje ve vašem malém vědeckého týmu?

Kristýna: Osobně si myslím, že jsme si všichni nějakým způsobem sedli. Náš lektor je sympatický pohodář a moc milý člověk, i když mám občas pocit, že mu tu energii ubíjím. Ostatní stážisté jsou přátelští a dokážeme najít společnou řeč, ačkoliv jsme každý odjinud. Jsem šťastná, že jsem mohla všechny poznat a doufám, že zůstaneme v kontaktu i po ukončení stáže.

Matyáš: Opravdu dobře. V týmu máme dobré vztahy a celková atmosféra ústavu je hezká. Náš prozatím největší projekt bylo „postříbřování“ nanočástic, které jsme následně zkoumali pod elektronovým mikroskopem a zjišťovali jsme, jak moc jsme uspěli.

 

Otázky pro lektora Stanislava Valteru:

Co přesně stážist(k)y letos na vaší stáži čeká?

V rámci praxe si studenti už připravili stříbrné nanočástic o velikosti několik 10 nm. Vyzkoušeli si jaké je to navážit přesně jen několik mg zeolitu, co se děje v ultrazvuku a co umí centrifuga s 6000 otáčkami za minutu. Na nanočástice jsem se „podívali“ pomocí skenovacího elektronového mikroskopu a zkoumali jsme i složení samotných nanočástic metodami energiově disperzní spektroskopie. V dalších měsících čeká studenty testovaní subnanometrických klastrů. Jedná se o částice tvořené jen několika atomy kovu. Konkrétně budou studenti zkoumat, zdali jsou klastry vhodné pro vybrané reakce jako je například dehydrogenace uhlovodíků.

K čemu mohou sloužit nanokatalyzátory, které zkoumáte? Co si máme představit pod pojmem „zelená chemie“?

Využití je hned několik. Jedním z nich je selektivní oxidace oxidu uhličitého (CO). Proč právě CO? Jedním z možných paliv budoucnosti je vodík (H2), při jeho výrobě (dnes bohužel stále převážně z fosilních paliv) vzniká i CO, který je i v malé koncentraci škodlivý pro některá další využití. Proto se snažíme najít takový katalyzátor, který by uměl převést CO na CO2 a přitom neudělal z H2 vodu (H2O). Další naší metou je připravit katalyzátor, který by uměl dobře a levně převést skleníkový plyn oxid uhličitý (CO2) na něco užitečnějšího, třeba metanol.

Vedete stáž nyní online nebo se potkáváte osobně v laboratoři?

Převážná většina práce probíhá v laboratoři.  A myslím, že i to je to hlavní, proč se studenti přihlásili, aby si mohli něco vyzkoušet rukama, osahat přístroje, obzvláště v dnešní době covidu. Jednou částí jejich práce bude i zpracování výsledku, a to jsou data ve dvou souborech dohromady o 5 000 000 buňkách s dalšími daty, a to samozřejmě mohou zpracovat odkudkoliv, ale nejdříve to musí vlastnoručně naměřit.

Proč jste se vlastně rozhodl vést stáž?

Před dávnými lety, ještě na střední škole, jsem sám absolvoval stáž Otevřené vědy jako student, tak jsem si chtěl vyzkoušet, jaké to je na druhé straně, a také splatit ten čas, který mi kdysi věnovali, dnes už kolegové, vědci z Ústavu chemických procesů AV ČR.  

Proč jste si vybral právě tyto tři stážist(k)y?

Přišlo mi přes dvacet žádostí, a já si musel někoho vybrat a bylo jednodušší vybrat tři než jen jednoho, zrovna Kristýnin životopis byl úplně první, který jsem četl, a to její nadšení bylo úžasné. Ušil jsem si na sebe trochu bič se třemi stážisty, ale jsou super, rozumím si s nimi a i oni mezi sebou dobře komunikují.

Připravila: Michaela Marková (Otevřená věda) ve spolupráci se Stanislavem Valterou, Kristýnou Manovou a Matyášem Stehlíkem.