Laboratórium experimentálnej chemickej fyziky

    Chemická fyzika je vedný odbor zaoberajúci sa použitím fyzikálnych metód na výskum molekúl, od najjednoduchších malých typu vody (H2O), po makromolekuly (polyméry) a ich komplexy a sústavy (roztoky, suspenzie, gély, polymérne taveniny). Oblasť záberu chemickej fyziky je veľmi blízka tiež k pojmu soft matter physics (fyzika mäkkých látok). V našom laboratóriu sa venujeme prevážne polymérom. Zatiaľ čo biologické polyméry (nukleové kyseliny, proteíny, polysacharidy) sú integrálnou súčasťou živých organizmov a sú na Zemi veľmi dávno, syntetické polyméry uzreli svetlo sveta začiatkom dvadsiateho storočia a zatiaľ čo prvý syntetický polymér (bakelit) bol verejne predstavený v r. 1907, až podstatne neskôr vznikla predstava čo polymér vôbec znamená, teda že ide o dlhé reťazce atómov pospájaných kovalentnými väzbami (1922 Hermann Staudinger, neskôr Nobelova cena). Skutočný rozvoj polymérnej chémie a fyziky nastal až v druhej polovici 20. Storočia (Nobelove ceny chemici Giulio Natta a Karl Ziegler, 1963, fyzici Paul Flory, 1974 a Pierre Pierre-Gilles de Gennes, 1991). Polymérne makromolekuly majú vlastnosti a chovanie, ktoré je novou kvalitou bez analógie u malých “klasických” molekúl. Aj keď výskum v oblasti syntetických a biologických polymérov bežali dlhú dobu paralelne a oddelene, ukazuje sa, že mnohé javy a vlastnosti sú spoločné.

    Špeciálne zameranie v LEChF je na iónové polyméry (polyelektrolyty). Prítomnosť nábojov v týchto molekulách umožňuje rozpustnosť vo vodnom prostredí, ekologické aplikácie a u biopolymérov biologické funkcie. Na druhej strane pre fyzikov predstavujú takéto makromolekuly a obzvlášť ich sústavy (roztoky) zložitý mnohočasticový problém. Mnohočasticové kolektívne interakcie je nemožné priamo merať a tak informácie o štruktúre a dynamike takýchto systémov ktoré získavame experimentálne v našom laboratóriu prispievajú k ich poznaniu. Okrem časopiseckých publikácií s veľmi dobrou citovanosťou sme publikovali pozvané kapitoly v monografiách renomovaných vydavateľstiev (Clarendon Oxford, Marcel Dekker New York).  V nedávnej minulosti sa nám podarilo poznatky z dlhoročného základného výskumu pretransformovať i smerom k aplikáciám. Vytvorili sme a patentovali nový mechanizmus ako z iónových polymérnych reťazcov ako stavebných jednotiek vytvárať na základe fyzikálnych väzieb (nie chemických reakcií) polymérne nanočastice s ovládateľnými rozmermi. Polymérne nanočastice v súčasnosti nachádzajú aplikácie v mnohých oblastiach, pravdepodobne najvýznamnejšou je cielený transport liečiv, medicínske zobrazovanie a pod.
 

    Ťažiskovými metódami v Laboratóriu experimentálnej chemickej fyziky sú metódy laserového rozptylu (statický, dynamický a elektroforetický). Využívajú sa vlastnosti laserového žiarenia ako vlnová dĺžka rádovo stovky nanometrov, monochromatičnosť a koherencia. Statický rozptyl poskytuje štrukturálne informácie v oblasti od cca 20 nm do mikrónov, dynamický rozptyl realizovaný formou fotónovej korelačnej spektroskopie získava informácie o dynamických procesoch s relaxačnými časmi v intervale mnohých rádov (od submikrosekundovej škály po sekundy) a nepriamo štrukturálnu informáciu od 1 nm. Elektroforetický rozptyl je metódou na meranie dynamiky molekúl a nanočastíc v elektrickom poli a poskytuje informáciu o nábojoch, ktoré sú vďaka rôznym fyzikálnym efektom podstatne iné ako tzv. chemické náboje (očakávané na základe chemickej štruktúry).  Tieto hlavné metodiky sú podporované ďalšími analytickými a preparatívnymi metodikami.
 

Ústav experimentálnej fyziky SAV
Watsonova 47
040 01 Košice
Slovenská republika
 

Telefón/ Fax:

(421) 55 792 2245

e-mail:

marsed@saske.sk