Náš porfen je zajímavější než grafen, říká český vědec Josef Michl

TLDR verze: Famózní dvourozměrný materiál grafen nejspíše znáte. Nyní přichází Josef Michl, původem český vědec působící v USA, s potenciálně ještě zajímavějším materiálem nazvaným porfen! Rozhovor tu, studie bude doplněna po její publikaci.

Porfen – zapamatujte si tohle jméno

„To není vůbec špatná otázka,“ odpovídá český chemik Josef Michl na své přednášce v Praze na dotaz, jakou konkrétní oxidací vzniká materiál porfen, který se jeho týmu podařilo poprvé syntetizovat, „To totiž velmi zajímá patentové právníky!“ Uzavírá tím také šalamounskou odpovědí celé své téma. Nejde snad jenom o chvástavost – osmdesátiletý vědec doufá, že „jeho“ porfen by mohl přinést řadu vědátorských novinek, které by v některých ohledech překonaly i populární grafen.

Pro Michla, kterého jsem se svolením organizátorů po přednášce stáhl na pár minut rozhovoru (celý je vespod článku), by výjimečný materiál byl jenom dalším příslovečným úspěchem v dlouhé vědecké kariéře. Již řadu let je označován za nejcitovanějšího či nejúspěšnějšího českého vědce. Je to tak trochu polopravda – malinko jako označovat Ferdinanda Porsche za českého konstruktéra nebo Sigmunda Freuda za českého psychiatra. Michl se totiž sice narodil v Československu a dílem vede i výzkumnou skupinu na české Akademii věd, ale drtivou většinu své vědecké kariéry udělal ve Spojených státech, kam odešel po roce 1968.

Co je to grafen?

Grafen je forma uhlíku strukturou podobná grafitu, která je silnější než ocel, lehká, průsvitná, vedoucí proud a teplo. Potenciálně by mohla jednou vést k supravodivosti za vyšších teplot, přinést maglevy a možná i tryskové batohy. Prostě matroš (nejen) do vesmíru!

Právě z Coloradské univerzity dorazil i v půlce ledna představit tuzemským posluchačům cyklu Pátečníci, organizovaného spolkem Sisyfos, nejnovější výstup svého amerického týmu. Zmíněný dvourozměrný materiál porfen bychom mohli označit za jakéhosi nevlastního bratříčka slavného grafenu. Také porfen má tloušťku jednoho atomu, může se rovněž táhnout téměř nekonečně daleko. V čem se liší?

Rozdíl mezi grafenem a porfenem je v jeho struktuře. Grafen se sestává z mnoha uhlíků pospojovaných navzájem. Naproti tomu porfen má základ ve složité organické látce porfyrinu. Zjednodušeně řečeno, grafen si prakticky vyrobíte doma – když sloupnete izolepou vrstvu tuhy. Porfen už tak snadné vyrobit nejde. Porfyrin se nachází v přírodě např. v hemoglobinu nebo chlorofylu. K čemu to je?

„První výhoda je, že porfen je více méně neznámý,“ říká s vědeckým zápalem Josef Michl, „Zatímco o grafenu už existují desítky tisíc publikací! Takže pracovat na grafenu, to je téměř inkremenální. Zatímco pracovat na něčem, co ještě neexistovalo, to je něco jiného.“ Je to pravda, zvláště uvážíme-li, že výzkum grafenu je občas už i exkrementální. Nejde ale jenom o objevitelského ducha. U grafenu se často bájí o jeho vynikajících elektrovodivých vlastnostech. To je však spolu s jeho jednorozměrnými kvalitami paradoxně pro některé účely nevýhodné.

Můžeme si to ale znázornit i jednodušším schématem…

Ve věku nanotranzistorů

Pro které úkoly je porfen vhodnější? Tady je nutno předem říct, že zatím můžeme jen spekulovat. Přesný výčet potenciálních vlastností porfenu je z logických důvodů zatím více méně neznámý. Materiál teprve vznikl, jeho další studium bude ještě na dlouhé lokte. A bylo znát, že na klasické popularizační dotazy v duchu „k čemu to bude?“, nemá Michl co říct – je ostatně trochu hereze takové otázky pokládat vědcům ze základního výzkumu.

„To je zatím málo známo, protože porfen ještě nebyl opublikován,“ říká Josef Michl ohledně vlastností, „Co se týče očekávání, ty jsou založeny na tom, co už je známo o strukturních jednotkách – o tom monomerním tvaru, čili porfyrinu, je známo mnoho. Jedna z věcí, které umí, je vázat kovy. Myslím, že na něj bylo navázáno asi už 60 kovů.“ Jinými slovy, porfen je při kombinování potenciálně nikoliv rodina, ale celý kmen materiálů s mnohem lépe naladitelnými vlastnostmi, než jaké nabízí grafen.

A právě z toho se leccos o potenciálním uplatnění odvodit již dá! Porfyrin se periodicky opakuje ve struktuře porfenu a každá jeho molekula může navázat různé atomy kovů. To je bez přehánění fascinující, protože tím lze změnit vlastnosti – od (polo)vodivosti, přes optické vlastnosti až snad ke katalytickým. Dokonce je možné vytvořit materiál, který bude jen ze dvou vrstev porfenu, které budou spojeny interakcí přes tyto kovy.

„Grafen je omezen tím, že se z něho nedají dělat transistory,“ zobecňuje Michl, „Tohlecto by nemusela být pravda pro porfen. Podle výpočtů se tedy zdá, že by to nemusela být pravda.“ Porfen by tak víc než grafen mohl najít uplatnění zejména v nanoelektronice! Mohli bychom možná s jeho pomocí i dále zmenšovat tranzistory a prodloužit tak platnost Mooreova zákona. Ale, pokud to nebylo z odstavců výše už jasné, to vše jsou prozatím jenom teorie. Další výzkum porfenu však již běží a snad řekne víc.

Doufám, že vám teď kontextová reklama prodává nějaký pornofyrín.

S českou stopou

Na publikaci Michlovy studie porfenu by mělo dojít prakticky každým dnem. Ačkoliv výzkum porfenu proběhl čistě v USA, jeho budoucnost by mohl nést i českou stopu. „Teď nám v Praze schválili výzkumný návrh a ten se od 1. ledna rozjel,“ říká Michl, „Stavíme tu už stroj, jehož účelem je vyrábět porfen elektrochemicky, nikoliv chemickou oxidací.“

Aplikace grafenu za dlouhé roky od jeho prvního popsání v roce 2004, pravda, příliš daleko nepostoupila. A nikdo ani neříká, že porfen vyšachuje grafen mimo zájem vědeckých kruhů. Bylo by ale příhodné, kdyby bylo dlouhé čekání na grafenový svět jenom mezistupněm k jinému, potenciálně užitečnějšímu a snáze uplatnitelnému materiálu! Schopnosti porfenu se momentálně zdají v tento okamžik být tak široké, kolik jenom dalších týmů se bude v budoucnu věnovat.

„Těch možností něco (s porfenem) dělat, je tolik, že to jedna nebo dvě výzkumné skupiny zdaleka nemůžou zvládnout,“ dodává Josef Michl, „Takže kdyby se do toho pustily další skupiny, já bych měl jen radost.“

[OR, LL]

Celý rozhovor s Josefem Michlem spolu s dalšími pikanteriemi a informacemi o porfenu najdete na videu níže. Českou přednášku pořádal cyklus Pátečníci spolku Sisyfos – z přednášky Josefa Michle záznam není, jiné záznamy však najdete zde. Obecnější přednášku o porfenu pak v záznamu Učené společnosti ČR zde.

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědyUP Crowdza podporyMUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi vkampani na Patreonu.A sledujte mojí snahu případně i naFacebooku čiYouTube!

Diskuze

Reklama