Pomocí nové metody jako první na světě pozorovali nerovnoměrné rozložení elektronového náboje kolem atomu halogenu, tzv. sigma-díru. Nová zobrazovací metoda, díky níž tohoto vědeckého úspěchu dosáhli, otevírá cestu ke zdokonalení materiálových a strukturních vlastností řady fyzikálních, biologických či chemických systémů, které ovlivňují náš každodenní život. O významu jejich práce svědčí fakt, že byla publikována v renomovaném časopise Science a měla značný ohlas. Řeč je o mladém kolektivu vědců, působících na Univerzitě Palackého v Olomouci a na Akademii věd ČR, který vede Mgr. Bruno de la Torre, Ph.D. Vedle Bruna de la Torre se na tomto mimořádném vědeckém úspěchu značnou měrou podíleli také Mgr. Benjamin Mallada Faes (Univerzita Palackého v Olomouci), MSc. Aurelio Gallardo (Akademie věd ČR) a Mgr. Maximilián Lamanec (Akademie věd ČR).
Sigma-díry byly teoreticky předpovězeny před zhruba 30 lety, ale až dosud nebyly přímo pozorovány. Zobrazení subatomárních struktur, jako je například rozložení náboje na jednom atomu, zůstávalo dlouhá léta nenaplněnou výzvou. Zmíněná práce tuto výzvu naplnila.
„Mikroskopy založené na tzv. Kelvinově sondě silové mikroskopie jsou dnes schopny rozlišit strukturu molekul s atomovou přesností. My jsme si však řekli, proč nejít ještě dále a nezlepšit rozlišení mikroskopu až na subatomární úroveň, aby bylo možné rozlišit například sigma-díru,“ popisuje počátky své přelomové výzkumné práce Bruno de la Torre.
Její pravděpodobně nejobtížnější částí podle členů úspěšného týmu bylo vyvinout přesný teoretický nástroj, který by umožnil simulaci jemných elektrostatických sil, jež se vyskytují mezi atomy na velmi krátké vzdálenosti. Díky tomuto novému nástroji pak dokázali vylepšit parametry experimentu a následně i samotné rozlišení mikroskopu.
Všudypřítomné vazby
Charakteristický tvar sigma-díry tvoří kladně nabitá koruna, obklopená pásem záporné elektronové hustoty. Toto nehomogenní rozložení náboje vede ke vzniku halogenové vazby, která hraje klíčovou roli mimo jiné v supramolekulární chemii včetně inženýrství molekulárních krystalů a v biologických systémech. Přesná znalost rozložení elektronového náboje na atomech je přitom nutná k pochopení interakcí mezi jednotlivými atomy a molekulami včetně chemických reakcí.
„Jsme přesvědčeni, že naše výsledky budou motivovat další výzkumníky, aby naši metodologii v blízké budoucnosti aplikovali ve svých studiích. Náš výsledek poskytne hlubší vhled do využití halogenových vazeb při vývoji nových léků nebo nových makromolekulárních materiálů,“ myslí si členové vědeckého týmu. Halogenové vazby jsou v biologických systémech všudypřítomné a na molekulární úrovni organizují strukturu těchto sloučenin. Proto by dalším výzkumným krokem mělo být použití této nové techniky k pochopení složité struktury těchto biologických systémů.
„Na úrovni základního výzkumu doufáme, že tato metodologie pomůže odhalit, jak je náboj v molekulách a atomech prostorově organizován. Protože se však zaměřujeme na základní výzkum, je těžké odhadnout, jak nebo kdy se náš objev promítne do praxe,“ doplňuje Bruno de la Torre.
Se skvělými vědci okolo
Na dotaz, jak se mu podařilo v tak nízkém věku dosáhnout takového vědeckého úspěchu, odpovídá: „Naštěstí jsem se vždy obklopoval skvělými vědci, od nichž jsem se hodně naučil. Rád bych vyzdvihl vliv vedoucího mé doktorské práce Josého María Gómeze Rodrígueze, díky němuž jsem se mohl stát lepším vědcem a jehož památce věnuji tuto práci.“
A co pro něj Cena W. von Siemense znamená? Uznání a prestiž. „Jsem stále na počátku vědecké kariéry, takže doufám, že mi tento úspěch pomůže upevnit mou výzkumnou skupinu.“ O tom, jak naloží s finanční odměnou spojenou s Cenou Wernera von Siemense, již má jasno. „Myslím, že své rodině dlužím dovolenou,“ usmívá se Bruno de la Torre.
