Metodu ale využívají zdejší odborníci i k vlastním výzkumům, zejména charakterizaci nanoprášků na bázi železa a oxidů železa, které se využívají hlavně v biomedicíně a katalýze. V tuzemsku se nacházejí čtyři obdobné laboratoře, olomoucká je nejlépe vybavená.

Mössbauerova spektroskopie zjišťuje u látek s obsahem železa jejich krystalovou strukturu a magnetické chování. Metoda je užitečná a výkonná zejména pro nanočástice a amorfní látky, kdy jiné běžné techniky začínají selhávat.

„Bez Mössbauerovy spektroskopie by charakterizace nanoprášků s obsahem železa nebyla úplná,“ uvedl vedoucí oddělení nanokrystalické oxidy RCPTM a zástupce vedoucího katedry experimentální fyziky přírodovědecké fakulty Libor Machala.

Ve jménu konkurenceschopnosti

Olomoucká laboratoř má několik spektrometrů, které v jedné místnosti pracují za různých teplot, v různém geometrickém uspořádání a ve vnějším magnetickém poli. Kromě toho se ve výzkumném centru nachází i vývojová laboratoř. Skupina přístrojových fyziků je schopna vyvíjet a konstruovat Mössbauerovy spektrometry a nabízet je komerčně.

„Spektrometry se vyvíjejí neustále, abychom byli konkurenceschopní. Postupně se vylepšují jejich technické parametry. Snažíme se je nabízet zejména v zahraničí, jezdíme na konference a workshopy. Letos jsme prodali transmisní Mössbauerův spektrometr do Německa, v minulosti jsme jich prodali několik například na univerzitu v Tokiu či do Jihoafrické republiky,“ poznamenal Machala.

Cena základní sestavy je asi 286 tisíc korun. Pokud má speciální hardware, kde jsou nadstandardní funkce ovládání, je cena asi 390 tisíc korun. „Jsme schopni nabízet i jednotlivé komponenty zařízení, jako jsou například detektory záření gama. Nyní jsme do Brazílie prodali detektor za 90 tisíc korun,“ konstatoval Machala.

30letá tradice

Techniku využívá centrum pro zkoumání vlastních vzorků v celé řadě studií, například při charakterizaci železo obsahujících materiálů, kde je železo ve vyšším oxidačním stavu. Jsou to takzvané železany, železičnany či železičitany, které se využívají pro čištění vody.

„Pracujeme na projektu Centra kompetence TAČR, kde se jeden z pracovních balíčků věnuje právě využití těchto sloučenin. Pokud se takový materiál připraví, je to ideální metoda, která otestuje, zda je složení materiálu správné. Dokáže rovněž rozlišit, jestli je železo čtyřmocné, pětimocné či šestimocné, což málokterá technika umí. Pomáhá to při objasnění mechanismu reakcí těchto sloučenin s vybranými znečišťujícími látkami,“ vysvětlil Machala.

Laboratoř Mössbauerovy spektroskopie má na olomoucké Přírodovědecké fakultě letitou tradici. Na konci 80. a začátkem 90. let ji začal budovat současný rektor Univerzity Palackého Miroslav Mašláň, tehdy ještě na půdě katedry experimentální fyziky.

Klíčová technika

Přelomovým obdobím byla jeho spolupráce s nynějším ředitelem RCPTM Radkem Zbořilem, který studoval mechanismus tepelného rozkladu síranu železnatého vedoucí ke vzniku červených pigmentů ve formě nanočástic oxidu železitého. Výsledky této studie byly velmi přínosné pro přerovskou Prechezu, kde se barviva vyrábějí.

Od té doby se výzkum začal větvit, neboť tepelné rozklady železo obsahujících sloučenin často vedly k tvorbě nanočástic na bázi železa nebo oxidů železa. Tyto nanočástice vědci důkladně prozkoumali a hledali pro ně využití.

V roce 2005 pracoviště získalo velký projekt ministerstva školství Centrum pro výzkum práškových nanomateriálů, v němž se nanomateriály na bázi železa nebo oxidů železa připravovaly a testovaly v biomedicínských, katalytických a environmentálních aplikacích. A to i ve spolupráci s průmyslovými podniky. Mössbauerova spektroskopie, založená na rezonanční emisi a absorpci záření gama jádry daného izotopu, se stala jednou z klíčových technik pro charakterizaci těchto materiálů.