Vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR stojí v čele mezinárodního týmu, který vyvinul novou metodu analýzy rozptylu elektronů na nanokrystalických materiálech. Tato metoda dosáhla takové přesnosti, že pomocí ní bylo možné určit pozice i těch nejlehčích existujících atomů – atomů vodíku. Přesnost a spolehlivost metody byla demonstrována v práci, která vyšla 13. ledna 2017 v časopise Science a popisuje určení pozice vodíků ve dvou různých materiálech. Strukturní krystalografi e je vědní obor zabývající se určováním atomární struktury krystalických látek. Znalost krystalové struktury je základem pro rozvoj řady vědních oborů, jako je například materiálové inženýrství, organická i anorganická chemie, farmacie či molekulární biologie. Přes bouřlivý rozvoj strukturní krystalografie během celého dvacátého století zůstávají i v tomto oboru nevyřešené či obtížně řešitelné problémy. Jedním z nich je spolehlivá strukturní analýza nanoa mikrokrystalů, tedy krystalů o rozměrech okolo jednoho mikrometru či menších. To znamená velký problém v řadě oborů jako například příprava nových materiálů, syntéza katalyzátorů pro chemický průmysl, vývoj farmaceutik nebo geovědy, kde zajímavé materiály netvoří dostatečně velké krystaly. I v oblasti analýzy nanokrystalů došlo v posledním desetiletí k velkému pokroku díky rozvoji nových technik využívajících rozptyl (difrakci) elektronů na krystalech. Doposud ovšem tato metoda poskytovala pouze přibližné informace a neumožňovala určit všechny potřebné detaily krystalové struktury. Mezinárodní tým pod vedením vědců z Oddělení strukturní analýzy Fyzikálního ústavu AV ČR proto v posledních letech intenzivně pracoval na vývoji metody, která by toto omezení odstranila a zvýšila přesnost strukturní analýzy pomocí elektronové difrakce. Cíle se podařilo dosáhnout díky využití pokročilých výpočetních postupů a vývojem nových algoritmů pro zpracování dat. Úspěch nové metody demonstruje její použití pro určení pozice nejlehčích ze všech atomů – atomů vodíku. Atom vodíku obsahuje pouze jeden proton a jeden elektron, a proto dává v elektronové difrakci nejslabší signál. Spolehlivá detekce atomů vodíku je obecně považována za jeden z nejobtížnějších úkolů při určování krystalové struktury a pomocí elektronové difrakce byla doposud zcela nemožná. Práce vznikla ve spolupráci s vědci z francouzského CNRS v Caen a byla publikována v prestižním časopise Science. V práci byly analyzovány struktury dvou látek – organické látky paracetamolu, což je účinná složka řady analgetik a antipyretik, a hydratovaného hlinitofosforečnanu kobaltnatého. Ten byl vybrán jako reprezentant anorganických materiálů s trojrozměrně propojenou strukturou, které jsou hojně využívány v chemickém průmyslu jako sorbenty a katalyzátory. V obou případech se podařilo určit pozice všech vodíkových atomů v krystalové struktuře. Vyvinutá metoda přináší kvalitativní posun v možnostech analýzy krystalických materiálů a vzhledem k širokému použití krystalografi e v přírodních vědách má potenciál přispět k rozvoji celé řady vědních oborů. /f/
