R. Zbořil et al.

Operační program Výzkum a vývoj pro inovace
prioritní osa 2 – Regionální VaV centra
Hlavní cíle projektu
ekonomická udržitelnost Centra s významným
podílem financování z neveřejných zdrojů
 Trvalá
 Transfer výsledků aplikovaného výzkumu do
průmyslové a technologické praxe
 Vybudování Centra s unikátní přístrojovou
infrastrukturou
 Výchova studentů s možností uplatnění ve
vědeckých skupinách Centra stejně jako v aplikační
sféře
 Zvýšení konkurenceschopnosti Centra (UP) na
mezinárodním vědeckém trhu a zvýšení
konkurenceschopnosti regionu (ČR)
Dotace: 545 mil. Kč
Start up – 111 mil. Kč
 dotace na vybudování realizační týmu Centra a
podporu nových VaV pracovníků zejména na pozicích
Junior researcher
Vybudování infrastruktury Centra – 434 mil. Kč
 nová budova RCPTM + nové přístrojové vybavení
Cryo HRTEM
Areál UP – Holice
Nová budova RCPTM
PPMS
Organizační struktura
Klíčové osoby Centra
Doc. R. Zbořil - ředitel
Doc. L. Machala
Prof. Z. Trávníček
Doc. L. Kvítek
Doc. O. Haderka - VŘ
Doc. M. Otyepka
Prof. M. Hrabovský
Prof. K. Lemr
Operační program Výzkum a vývoj pro inovace
prioritní osa 2 – Regionální VaV centra
VP „Oxidy kovů“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Nanokrystalické oxidy přechodných kovů v environmentálních,
medicínských, katalytických a optických aplikacích
Klíčové výzkumné aktivity:
 magnetické nanočástice pro biomedicínské aplikace
(kontrastní látky pro MRI, nosiče pro cílený transport léčiv)
 železany alkalických kovů v technologiích čištění vod
 nanomateriály v heterogenní katalýze a fotokatalýze
 magnetické značení a separace buněk v medicíně
University of Tokyo, University of Padova,
NCSR Demokritos Athens, Bar-Ilan University
University of Ioannina, Florida Institute of
Technology, NASA, EPFL Lausanne
VP „Oxidy kovů“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Nanočástice -Fe2O3 v heterogenní katalýze a fotokatalýze
Teplotní dekompozice
prekurzor FeC2O4
Nanočástice hematitu jako
doposud nejúčinnější katalyzátor
rozkladu peroxidu vodíku
M. Heřmánek, R. Zbořil et al.
J. Am. Chem. Soc. 129, 10936, 2007.
„spin coating“
FeCl3 prekurzor
Nanokrystalické filmy hematitu dopované
Sn jako vysoce účinné fotoelektrody pro
přímé solární štěpení vody
K. Sivula, R. Zbořil et al.
J. Am. Chem. Soc. 132, 7436, 2010.
VP „Oxidy kovů“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Nové perorální kontrastní činidlo na bázi bentonit/-Fe2O3 pro MRI diagnostiku
dutiny břišní (FN Olomouc, FN Banská Bystrica, Medihope, s.r.o.)
-Fe2O3
Úspěšné klinické testy 100 pacientů s
onemocněními tenkého
střeva, pankreatu a
žlučových cest
M. Mašláň et al: Patent č. 300445, 2009.
K. Kluchová et al. Biomaterials 30, 2855, 2009.
VP „Oxidy kovů“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
 biogenní magnetické nanočástice z magnetotaktických bakterií pro imobilizaci,
detekci a separaci biosubstancí (proteomika, kapilární elektroforéza)
 železany alkalických kovů pro odbourání bojových chemických látek (NATO
grant s partnery z Florida Institute of Technology, CBP.EAP.CLG983119)
 magneticky asistovaná hemodialýza (GML Health Care, s.r.o.)
nanočástice magnetitu z
MTB bakterií
funkcionalizované
chitosanem - vysoce účinné
pro imobilizaci a zvýšení
termostability trypsinu 
aplikace v proteomice
VP „Uhlík a biomakromolekuly“, ved.:
Doc. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Uhlíkové nanostruktury, biomakromolekuly a hybridní systémy –
syntéza, modelování interakcí a aplikace
Klíčové výzkumné aktivity:
 Uhlíkové nanotrubičky a jejich aplikace
 Kvantové tečky na bázi uhlíku
 Grafen a jeho deriváty
 Funkcionalizace uhlíkových nanostruktur
 Biomolekulární katalýza
 Vývoj metod pro studium biomakromolekul a jejich interakcí s nanostrukturami
NCSR Demokritos Athens, POSTECH Korea,
University of Michigan, CNRS Toulouse
University of Ioannina, University of Barcelona,
Imperial College of London
VP „Uhlík a biomakromolekuly“, ved.:
Doc. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Superhydrofobní uhlíkové nanotrubičky pro aplikace v textilním průmyslu
(Textilní zkušební ústav Brno)
perfluoroalkylsilan
Nové metody přípravy grafenu chemickou exfoliací grafitu, funkcionalizace grafenu
0.6 nm
6 m
V. Georgakilas, A. Bourlinos, R. Zbořil et al.
Chem. Mater. 20, 2884, 2008.
V. Georgakilas, A.B. Bourlinos, R. Zbořil,
Chem. Commun., 46, 1766, 2010.
VP „Uhlík a biomakromolekuly“, ved.:
Doc. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Studium struktury a dynamiky biomolekul, biomolekulární katalýza –
inhibice zhoubného bujení, „drug design“, metabolismus léčiv, funkční
fragmenty nanostrojů
Riley, Pitonak, Jurečka, Hobza,
Chem. Rev. 110, 5023, 2010.
Ditzler, Otyepka et al. Acc. Chem. Res. 43, 40, 2010.
Pavlova (Otyepka) et al. Nature Chem. Biol. 5, 727, 2009.
VP „Uhlík a biomakromolekuly“, ved.:
Doc. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
 návrh a syntéza nových uhlíkových nanostruktur
 nanodiamanty a jejich funkcionalizace
 uhlíkové nanolisty s obrovskou sorpční kapacitou
a jejich modifikace nanokovy  sorbenty, čištění vod
 interakce grafenu s biomakromolekulami
„grafen fluorid (CF)“
TEM
SEM
DNA SEM
AFM
grafen
VP „Komplexy“, vedoucí:
Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D.
Biologicky aktivní sloučeniny a molekulární magnety na bázi
komplexů přechodných kovů v interakci s nanokrystalickými
magnetickými nosiči
Klíčové výzkumné aktivity:
 biologicky aktivní komplexní sloučeniny přechodných kovů aplikovatelné při
léčbě např. nádorových onemocnění či diabetes
 molekulové magnety na bázi komplexů přechodných kovů aplikovatelné jako
záznamová média s vysokou hustotou záznamu
 hybridních molekulárně-krystalické nanostruktury pro
magnetické aplikace (sensory) a cílený transport léčiv
 in vitro a in vivo testování širokého spektra biologických
aktivit připravených komplexů a jejich hybridních fází
VP „Komplexy“, vedoucí:
Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D.
Komplexy přechodných kovů vykazující
výrazně vyšší protinádorovou aktivitu ve
srovnání s komerčními preparáty
[Pt(ox)(L)2] komplex vykazující vyšší in vitro
protinádorovou aktivitu než klinicky užívaná cisplatina.
A2780 karcinom vaječníku
A2780cis karcinom vaječníku
rezistentnímu vůči cisplatině
G361 maligní melanom
MCF-7 prsní adenokarcinom
HOS osteosarkom
HeLa karcinom děložního čípku
P. Štarha, Z. Trávníček, I. Popa, patentová
přihláška vynálezu PCT/CZ 2009/000135
L. Dvořák, Z. Trávníček, I. Popa, patentová
přihláška vynálezu PCT/CZ 2010/000098
VP „Komplexy“, vedoucí:
Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D.
Komplexy železa vykazující křížení spinových stavů „spin crossover“
indukované změnou teploty
Ukázka termochromismu spojeného s
křížením spinových stavů 
magneto-optické senzory
2K
300K
I. Nemec et al., Monats. Chem, 140, 815, 2009.
R. Herchel et al., Dalton Trans, 9870, 2009.
VP „Komplexy“, vedoucí:
Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D.
 komplexy přechodných kovů se širokým
spektrem biologických aktivit
 metamagnety a komplexy s „nestandardními“
magnetickými vlastnostmi (řízení magnetického
režimu změnou vnějšího magnetického pole)
 přípravu hybridních systémů nanočásticekomplex - magnetické přepínače, cílený
transport komplexních léčiv
‫׀‬
‫׀‬
- Np - - Np ‫׀‬
Np
‫׀‬
‫׀‬
-Fe2O3
‫׀‬
+ + + - Np +
‫׀‬
+ ‫׀‬
‫ ׀‬+ komplex + ‫׀‬
- Np - +
- Np +
+
‫׀‬
‫׀‬
‫ ׀‬+ + ‫׀‬
- Np -
- Np -
‫׀‬
‫׀‬
B
nová generace magnetických
nosičů léčiv
VP „Kovy“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Kvítek, Ph.D.
Pokročilé materiály na bázi nanočástic kovů a hydridů kovů s
mimořádnými redukčními, antibakteriálními, sorpčními a katalytickými
vlastnostmi
Klíčové výzkumné aktivity:
 Nanočástice železa v technologiích čištění vod
 Vývoj metod stabilizace nanočástic Fe
 Nanočástice stříbra pro antibakteriální aplikace
 Imobilizace nanočástic Ag na pevných substrátech
 Nanočástice kovů v katalytických a magnetických aplikacích
NCSR Demokritos Athens, ÚFM AV ČR Brno,
Florida Institute of Technology
University of Ioannina, University of Patras,
Cornell University, TU Liberec
VP „Kovy“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Kvítek, Ph.D.
Zavedení technologie velkokapacitní výroby nanočástic nulmocného Fe a jejich
reálná aplikace v sanacích podzemních, odpadních i pitných vod vod (Nano Iron,
s.r.o., LAC, s.r.o., Aquatest, a.s., Geotest, a.s., H+A Eco CZ, s.r.o)
Úspěšná aplikace při sanaci podzemních vod
na sedmi lokalitách v ČR.
FeO
-Fe
20 nm
Pilotní instalace reaktoru na odstranění As a
těžkých kovů - 2010 (Maďarsko).
J. Filip, R. Zbořil et al. EST 41, 4367 (2007).
R. Zbořil et al.: Patent No: WO 2008/125068 A2.
Vysoká účinnost odstranění As, Se, těžkých kovů,
U, chlorovaných uhlovodíků, herbicidů, PO4
VP „Kovy“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Kvítek, Ph.D.
Řízená příprava a stabilizace nanočástic stříbra a jejich imobilizace na pevných
substrátech pro antibakteriální a antifungální aplikace
nano Ag na
polymerním substrátu
 pevná
antibakteriální činidla
– náhrada antibiotik?
Výrazně vyšší aktivita nanočástic Ag
ve srovnání s komerčními
antifungálními preparáty
L. Kvítek et al. J. Phys. Chem. C 112 (2008) 5825.
A. Panáček et al. J. Phys. Chem. B 110 (2006) 16248.
P. Dallas, R. Zbořil et al., Macromol. Mater.
Eng., 295, 108, 2010
VP „Kovy“, vedoucí:
Doc. RNDr. Libor Kvítek, Ph.D.
nanočástice Fe  multifunkční
zbraň v boji se sinicemi
 antibakteriální úprava textilií,
filtrů, chirurgických nití…
Původní buňky sinic v
přirozeném prostředí
Destrukce buněk sinic
po aplikaci nanoFe
vlákno filtrační textilie
modifikované nanoAg
R. Zbořil, M. Mašláň, B. Maršálek,
patentová přihláška vynálezu PV-2010/612
VP „Analytika“, vedoucí:
prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.
Nanometrické systémy a nanotechnologie
v nových analytických přístupech
Klíčové výzkumné aktivity:
 vývoj nových analytických zařízení a nanoinstrumentace
 metody pro rozpoznání optických izomerů
 analýza buněk, zkoumání povrchů biologických tkání
 identifikace a stanovení léčiv, metabolitů, antioxidantů
 analýza potravin
 stanovení toxických kovů v biologických materiálech
The University of Texas at Arlington, USA
Politecnico di Milano, Itálie
University of Vienna, Rakousko
Univerzita Komenského, Slovensko
VP „Analytika“, vedoucí:
prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.
Vývoj desorpčního nanoelektrospreje pro hmotnostní spektrometrii 
rychlá analýza léčiv v krvi a moči, rychlá analýza potravin
cyanidin3-sambubioside
100 µm
1 µm
cyanidin3-sambubioside-5-glucoside
extrakt
bezinek
modrý
portugal
Desorpční
nanoelektrosprej
Analýza kvality vína
přibarvené
víno
V. Ranc et al. European J. Mass Spectrom. 14, 411,
2008.
L. Hartmanová et al. J. Chromatogr. A 1217,
4223, 2010.
VP „Analytika“, vedoucí:
prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.
Vývoj nových elektromigračních metod – on-line prekoncentrace  stanovení
látek s nízkou koncentrací pro aplikace např. v potravinářství („safety food“)
Při dlouhých dobách
prekoncentrace
není ztracena
separační účinnost.
k.
benzoová
Stanovení kyseliny
benzoové
ve slunečnicovém
oleji
V. Maier et al. Electrophoresis 28, 1815, 2007.
J. Horáková et al. Electrophoresis 28, 1540, 2007.
VP „Analytika“, vedoucí:
prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.
 využití nanočástic a nanomateriálů v analytických technikách (nanoseparační
lože, vliv nanočástic na interakci záření s analytem) – vyšší efektivita, rychlejší
aplikace
 vývoj nových analytických zařízení (iontové zdroje, separační systémy, citlivé
detekční systémy, Mössbauerovy spektrometry)
Mössbauerovský
spektrometr
konverzních
elektronů
Transmisní
mössbauerovský
spektrometr
Instalace např. na univerzitách
Derby, Lund, Johannesburg, Tokio
VP „Optika“, vedoucí:
Prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Pokročilé optické a fotonické technologie
Klíčové výzkumné aktivity:
 optické technologie pro zobrazovací i nezobrazovací
aplikace ve vědě i v průmyslu
 kontrolní a měřící metody pro nové optické
technologie
 technologie výroby a metody charakterizace optických
a mechanických vlastností mikro/nano
vrstev a povrchů
 konstrukce a charakterizace nových zdrojů
a detektorů fotonů
Pierre Auger Observatory, CERN, Meopta –
Optika, s.r.o., Laser-Tech s.r.o., Indel s.r.o.
Institut de Ciències Fotòniques (Barcelona),
Università degli Studi dell'Insubria (Como)
VP „Optika“, vedoucí:
Prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Komponenty pro Observatoř Pierra Augera (Malargue, Argentina)
Observatoř navržena
pro detekci primárních
částic s energiemi nad
1017 eV
24 fluorescenčních teleskopů
1600 pozemních detektorů (cca 3000 km2)
segmentová zrcadla pro fluorescenční teleskopy
analýza vlastností dalších optických komponent
The Pierre Auger Collaboration,
Science 318 (2007) 938-943.
The Pierre Auger Collaboration,
Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 061101.
VP „Optika“, vedoucí:
Prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Detekce fotopulzní statistiky a
prostorových korelací v optických polích
Design nových materiálů pro generaci
korelovaných párů fotonů
Vlastnosti
fotonových
párů (včetně
kvantové
provázanosti)
lze ladit na míru
změnami
geometrie
struktury.
70
80
90
n
I
100
110
S
60
n
50
50
60
70
80
90
100
110
120 120
Přímá detekce neklasických
vlastností optických polí.
M. Hamar, J. Peřina Jr., O. Haderka,
V. Michálek, Phys. Rev. A 81 (2010), 043827.
Návrh perspektivních zdrojů fotonů.
Předpověď nového jevu.
J. Peřina Jr.; A. Lukš; O. Haderka; M. Scalora:
Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 063902.
VP „Optika“, vedoucí:
Prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc.
 optické komponenty pro další velké mezinárodní spolupráce
(Pierre Auger Observatory North, CERN)
 unikátní optické komponenty nezobrazovacích optických soustav
s extrémně nízkým rozptylem v UV-VIS oblasti
pro detektory slabých fotonových polí
 vývoj sférických i asférických nestandardních optických komponent
a tenkých vrstev extrémních parametrů (rozměry, drsnost povrchu v nm)
 vývoj nových zdrojů a detektorů jednotlivých fotonů
 analýza optických vlastností nanomateriálů
Přístrojové vybavení RCPTM
Mikroskopické techniky
Transmisní elektronová m. (TEM)
Skenující elektronová m. (SEM)
M. skenující sondou (AFM, MFM, STM)
CryoHRTEM
Konfokální laserový skenující m. (CLSM)
Optická mikroskopie
Studium materiálů v
magnetických polích
SQUID magnetometr
Möss. spektroskopie v mag. poli
NMR
PPMS
Spektroskopické techniky
Hmotnostní spektrometrie
Mössbauerova spektrometrie
CEMS
Atomová absorpční s. (AAS)
IČ a Ramanova s.
Standardní absorpce & emise
Časově-rozlišená s.
Časově-korelované čítání fotonů
Fotonová statistika
Přístrojové vybavení RCPTM
Metody studia povrchů, vrstev
a velikosti částic
Dynamický rozptyl světla (DLS)
Měření plochy povrchu (BET)
Analýza povrchů metodou
kontaktního úhlu
Nanoindentace
Profilometrie
Broušení a leštění optických
povrchů
Sférointerferometrie
Speklová inteferometrie
Interferometrie v bílém světle
Rozptylometrie
Vakuové napařování
Depozice z plazmatu
Rentgenové techniky
Monokrystalová rtg-difrakce
Prášková rtg-difrakce
Rtg - fluorescence
Analytická chemie
Kapilární elektroforéza
Plynová chromatografie
Kapalinová chromatografie
Metody termické analýzy – TG/DSC/EGA
Elektronová mikrosonda
Výpočetní techniky
144-procesorový klastr
256-procesorový klastr
2048+512-jádrový klastr
Neveřejné zdroje, formy
spolupráce s aplikační sférou
 Společné projekty (MPO, TAČR)
 Kontrahovaný výzkum
 Zdroje spojené s činností spin-off firem
 Příjmy z prodeje licencí
 Servisní práce pro klienty z průmyslové a
podnikatelské sféry
Monitorovací indikátory
V roce 2015:
 cca 40 nových pracovních míst – finální stav >100 VaV v Centru
 2786 m2 nových kapacit
 publikace: > 426 publikací
 patenty: ≥ 8
 spin-off firmy: ≥ 2
 objem smluvního výzkumu: > 51 mil. Kč
 cca 70 Mgr. absolventů
 cca 20 Ph.D. absolventů
Co Centrum přinese…
 RCPTM je třetím centrem na UP v rámci OP VaVpI
 UP se tak stává výzkumně orientovanou univerzitou s
velkým potenciálem realizace transferu technologií
 Centrum přispěje ke snížení nezaměstnanosti
 Zvýšení konkurenceschopnosti regionu
 Zvýšení motivace pro uchazeče o studium i partnery z
aplikační sféry
Operační program Výzkum a vývoj pro inovace
prioritní osa 2 – Regionální VaV centra