Prestižní časopis Americké chemické společnosti nedávno publikoval objev fascinujícího jevu, pomocí nějž lze vytvářet speciální částice polarony ve dvourozměrném materiálu, fluorografenu. Na objevu se výrazně podíleli vědci z Materials-Envi Lab Centra nanotechnologií CEET, kteří společně s vědci z národního superpočítačového centra IT4Innovations a kolegy z CATRIN Univerzity Palackého otevřeli nové cesty ve vývoji nanotechnologií a ukázali, jak lze jednoduchou změnou prostředí dosáhnout technologických vylepšení. O významu objevu svědčí i fakt, že se dostal na titulní stránku JACS.
Polarony jsou zvláštní elektricky nabité částice, které mohou ovlivnit vlastnosti materiálů, včetně jejich vodivosti a magnetických schopností. Lze je využívat v řadě pokročilých aplikací, které sahají od solárních panelů přes optoelektronická zařízení, molekulární senzory až po magneto-optická zařízení.
„Publikovaný výzkum ukazuje, že polarony lze generovat ve fluorografenu pomocí UV světla, přičemž klíčovou roli hraje typ rozpouštědla, ve kterém je fluorografen dispergován. Při experimentování jsme zjistili, že fluorografen v acetonu pod UV světlem produkuje silný signál polaronů, což znamená vznik aktivních spinových stavů. Naopak v benzenu je tento jev méně výrazný a v cyklohexanu téměř neexistuje. Pozorovaný jev je zásadní pro pochopení, jak okolní prostředí ovlivňuje vznik polaronů,“ objasnil jeden z autorů Michal Otyepka.
Experimenty podpořily teoretické výpočty. Ty odhalily, že polarony vznikají blízko radikálových míst fluorografenu, která silně interagují s molekulami acetonu. Po ozáření acetonu UV světlem dochází k přenosu náboje z rozpouštědla na radikálová centra ve fluorografenu, což vede ke vzniku přechodných magnetických stavů polaronového charakteru.
Výzkum jednoznačně ukázal, jak důležité je prostředí, ve kterém materiály pracují. Využití souhry materiálů s rozpouštědlem by mohlo vést k novým způsobům, jak navrhovat a vyrábět materiály s přesně definovanými vlastnostmi pro konkrétní aplikace.