Nejdůležitější publikace 2. období (CHEMISTRY)

Nejdůležitější odborné publikace vydané během druhého období (do 31. září 2019). Seznam všech publikací výzkumného programu CHEMISTRY vydaných v rámci projektu CAAS najdete na zvláštní stránce, seznam nejdůležitějších publikací za první období pak zde.

Prebiotic synthesis initiated in formaldehyde by laser plasma simulating high-velocity impacts
M. Ferus, F. Pietrucci, A. M. Saitta, O. Ivanek, A. Knizek, P. Kubelík, M. Krus, L. Juha, R. Dudzak, J. Dostál, A. Pastorek, L. Petera, J. Hrncirova, H. Saeidfirozeh, V. Shestivská, J. Sponer, J. E. Sponer, P. Rimmer, S. Civiš and G. Cassone
Astronomy & Astrophysics, Volume 626, June 2019, Article Number A52, Section Atomic, molecular, and nuclear data
Published online 12 June 2019
Context. It is well known that hydrogen cyanide and formamide can universally be considered as key molecules in prebiotic synthesis. Despite the fact that formamide has been detected in interplanetary and interstellar environments, other prebiotic species are far more abundant, including, for example, formaldehyde. However, several results indicate that formamide can play the role of important intermediate as well as that of a feedstock molecule in chemical abiogenesis. Diverse recently proposed scenarios of the origins of the first biopolymers show that liquid formamide environments could have been crucial for the formation of nucleobases, nucleosides, and for phosphorylation reactions, which lead to nucleotides.
Aims. Here we report on a wide exploration of the formaldehyde reaction network under plasma conditions mimicking an asteroid descent in an Earth-like atmosphere and its impact.
Methods. Dielectric breakdown using a high-power kJ-class laser system (PALS – Prague Asterix Laser System) along with quantum mechanical, ab initio molecular dynamics, and enhanced sampling simulations have been employed in order to mimic an asteroid impact plasma.
Results. Being more abundant than formamide both in interstellar and interplanetary environments, during the era of early and late heavy bombardment of Earth and other planets, formaldehyde might have been delivered on asteroids to young planets. In the presence of nitrogen-bearing species, this molecule has been reprocessed under plasma conditions mimicking the local environment of an impacting body. We show that plasma reprocessing of formaldehyde leads to the formation of several radical and molecular species along with formamide.
Conclusion. All the canonical nucleobases, the simplest amino acid (i.e., glycine), and the sugar ribose, have been detected after treatment of formaldehyde and nitrogen gas with dielectric breakdown. Our results, supported by quantum mechanical and enhanced sampling simulations, show that formaldehyde – by producing inter alia formamide – may have had the role of starting substance in prebiotic synthesis.

Recycling of isotopically modified molybdenum from irradiated CerMet nuclear fuel: part 1—concept design and assessment
Kamil Vavřinec Mareš & Jan John
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry volume 320, pages 227–233 (2019)
Published: 23 February 2019
This paper deals with concept design and assessment of a process for the recovery of isotopically modified molybdenum from irradiated nuclear CerMet fuels containing the transuranium element oxides in a metallic molybdenum matrix. The recovery of isotopically modified Mo should enable re-use of this valuable resource especially in the case of uranium-free fuels/targets for accelerator-driven transmuters. The process concept proposed is a modification of the standard hydrometallurgical way of molybdenum processing. Further, the most significant expected radionuclidic impurities in the molybdate raffinate were predicted. Separation of these impurities from the concentrated molybdate solution will be described in the following parts of this mini-series.

 

Chemie má na ČVUT své důležité místo – ve výuce i v oblasti špičkové vědy

Nové léky využitelné například v boji s rakovinou, přepracování vyhořelého jaderného paliva pro opětovné využití a snížení jeho nebezpečnosti, vytvoření pevnějších stavebních materiálů či likvidace kůrovce elektrickým proudem – to jsou jen některé z vědeckých úkolů z oblasti chemie, na kterých pracují vědci Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT). O tom všem se dozvědí účastníci celodenního semináře Chemie na ČVUT, který proběhne v pátek 22. listopadu 2019 pod záštitou rektora ČVUT doc. Vojtěcha Petráčka jako akreditovaná akce Dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků (DVPP). Je tedy určen především učitelům středních škol, ale je otevřený i pro jejich studenty a další zájemce.

„Chemie není obor, který si lidé v souvislosti s ČVUT automaticky vybaví, ale přitom je technika s chemií velmi provázána a na naší univerzitě má své nezastupitelné místo a také četné vědecké úspěchy, ať už v oblasti jaderné chemie, radiofarmak, chemie ve stavebnictví či v elektrotechnice. Právě proto jsem rád, že se kolegové z různých fakult spojili, aby chemii na ČVUT představili a ukázali její možnosti a bohaté uplatnění,“ říká rektor ČVUT doc. Vojtěch Petráček.

Přestože si ČVUT veřejnost zpravidla spojuje se strojírenskými, elektrotechnickými, stavebními a jadernými obory, své místo na nejstarší české technické univerzitě má i chemie. Dvě z osmi fakult ČVUT mají dokonce chemii v názvu jedné ze svých kateder: katedra jaderné chemie na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské (FJFI) a katedra materiálového inženýrství a chemie Fakulty stavební (FSv). S chemií se ale studenti setkají také na Fakultě elektrotechnické (FEL). A chemie je důležitou oblastí také v Kloknerově ústavu, který je také součástí ČVUT a který se zabývá především stavebními materiály. Obor jaderná chemie na FJFI nabízí unikátní kombinaci chemie, fyziky, matematiky a následnou možnost specializace na aplikovanou jadernou chemii či jadernou chemii v biologii a medicíně. Na Fakultě stavební je chemie nedílnou součástí oboru Materiálové inženýrství, který vychází i z poznatků dalších vědních oborů, jako je fyzika, fyzikální chemie, matematika, programování atd. Materiáloví inženýři jsou tak schopni navrhovat hmoty „šité na míru“ a vyrábět stavební materiály s předem naprogramovanými vlastnostmi pro tu kterou stavební konstrukci nebo daný prvek stavby. (Pokračování textu…)

Nejdůležitější publikace 1. období (CHEMISTRY)

Tři nejdůležitější odborné publikace vydané během prvního období (do 31. března 2019). Seznam všech publikací výzkumného programu CHEMISTRY vydaných v rámci projektu CAAS najdete v předchozím příspěvku.

Highly luminescent cerium-doped YSO/ LSO microcrystals prepared via room temperature sol-gel route
K. Popovicha, M. Šípková, V. Čuba, L. Procházková, J. Bárta, M. Nikl
Available online 25 January 2019.
Luminescent properties of cerium-doped yttrium oxyorthosilicate (Y2SiO5; YSO) and lutetium oxyorthosilicate (Lu2SiO5; LSO) prepared by a room-temperature sol-gel route were studied and compared to those of YSO and LSO single crystals. Structural changes in the samples during calcination were also studied by X-ray diffraction and differential thermal analysis. Radioluminescence spectra of the samples show comparable emission intensity with the bulk materials. Photoluminescence decay measurements were used to investigate the decay characteristics of the prepared powders. Changes in luminescent properties after the reduction of particle size by grinding in a ball mill were also demonstrated on the YSO:Ce3+ sample. Acceleration of the faster component of the decay time from 7.1 ns to 6.2 ns was observed. Prepared YSO:Ce3+ and LSO:Ce3+ powders are suggested to be good candidates for fast imaging or other applications.

Extraction of thallium and indium isotopes as the homologues of nihonium into the ionic liquids
Katerina Cubova, Miroslava Semelova, Mojmir Nemec, Jan John, Juraj Milacic, Jon Petter Omtvedt, Jan Stursa
Extraction of thallium and indium, as the homologues of nihonium, from HCl solutions into hydrophobic ionic liquids was studied. In the presence of NaClO2 as the oxidizing agent, thallium is effectively extracted into all the tested ionic liquids from 0.2 to 5 M HCl. In absence of NaClO2, thallium extraction strongly depends on the HCl concentration and no extraction of indium was observed. Using [C6mim][NTf2] and [Tbma][NTf2], the thallium/indium separation factors SF(Tl/In) > 4 × 104 can be achieved. Hence, the system with NaClO2oxidizing agent can be considered a candidate for the future studies of nihonium chemical properties.

On the Structure, Synthesis and Characterization of Ultrafast Blue-Emitting CsPbBr3 Nanoplatelets
Kateřina Tomanová, Václav Čuba, Mikhail G. Brik, Eva Mihóková, Rosana Martinez Turtos, Paul Lecoq, Etiennette Auffray, and Martin Nikl
Recent developments in medical imaging techniques, in particular, those in time-of-flight positron emission tomography put new challenges on scintillating material performance that cannot be fulfilled by conventional scintillators. Bright and ultrafast nanoparticles represent promising candidates to build up an advanced detection system needed. We synthesize colloidal CsPbBr3 nanoplatelets emitting blue light with fast sub-nanosecond decay. We also prepare a nanocomposite material by embedding the nanoplatelets in the polystyrene matrix. We show that blue emission is preserved provided the composite is not exposed to UV/vis light and/or elevated temperatures. Motivated by conflicting information from the literature about the room temperature structure of colloidal CsPbX3 (X = Cl, Br, I) particles, that results being orthorhombic, rather than cubic, we perform ab initio electronic structure calculations of bulk crystals with an orthorhombic structure. We calculate optical properties, as well as exciton diameters and binding energies and compare them to those previously obtained for cubic CsPbX3 crystals.

Jaderná chemie (CHEMISTRY)

Koordinátor programu: doc. Ing. Václav Čuba, Ph.D.

Program jaderné chemie se bude zaměřovat na studia chemických jevů vyvolaných radiací či spojených s rozpadem atomového jádra. Tým bude dále rozvíjet mezinárodní spolupráci s CERN (prostřednictvím Crystal Clear Collaboration a COST FAST), JINR Dubna a Université Pierre et Marie Curie. Skupina jaderné chemie se podílí na špičkovém výzkumu a vývoji ultrarychlých detektorů, studiích původu života nebo na designu a syntéze pokročilých radiofarmak. Jaderná chemie je předmětem studií na FJFI (http://jadernachemie.cz/index.php?kjch=uvod), což je jediné místo v České republice s touto specializací.

Je tvořen třemi výzkumnými skupinami představujícími tři podprogramy:

A) Pokročilé materiály
B) Pokročilé procesy
C) Chemická podpora pro materiálový výzkum