E

eská spole nost pro výzkum a využití jíl ( SVVJ), ustavená v roce 1998, sdružuje zájemce a stimuluje teoretický i aplikovaný výzkum, vzd%lávání a mezinárodní styky v oblasti argilologie. SVVJ je pokra ováním " eskoslovenské národní jílové skupiny", která byla založena v eskoslovensku v roce 1963. íslo 38

Kv ten 2008

SLOVO EDITORA Vážení p átelé, do rukou dostáváte 38. íslo Informátora s pravidelnými rubrikami. 39. íslo Informátora vyjde mimo ádn# v angli tin#. Není to žert, ale nutnost k blížící se 18. jílové konferenci, která se bude konat ve dnech 29. 9. - 1. 10. 2008 v Záto-ských Dvorech u /eského Krumlova a kterou nyní doslova žije celý výbor. Naším cílem je poskytnout v as abstrakty p ednášek a poster2 jak našim, tak zahrani ním ú astník2m konference vzhledem k novému organiza nímu pojetí p ijatému organiza ním výborem. V sou asné dob# je p ihlášeno cca 40 ú astník2 z domova i ze zahrani í. Ú ast však není tak vysoká, jak bychom si p edstavovali, a tak Vás vyzýváme k ú asti na tomto našem setkání. Redak ní rada zvažuje ješt# i mimo ádné 40. íslo Informátora, které by bylo v#nováno historii naší skupiny k 50. výro í uspo ádání 1. konference o jílové mineralogii a petrologii, kterou m2žeme de facto pokládat za založení Spole nosti pod k ídly /eskoslovenské spole nosti pro mineralogii a geologii p i /SAV. Na tomto míst# bych Vás cht#l požádat o p ísp#vky do našeho bulletinu, a; už s informacemi z Vašich pracoviš;, tak s nabídkou témat pro naše seminá e. To proto, abychom Informátor a celou innost Spole nosti ned#lali jen podle p edstav výboru a redak ní rady. P edem Vám za Vaše názory, nápady i p ipomínky d#kuji. Tímto zároveupozor-uji na uzáv rku podzimního %ísla, která je 10.10.2008.

Na záv#r slova editora p eji všem našim len2m hezké prázdniny a poklidné na erpání sil do druhé poloviny roku 2008. Zárove- se t#ším, že se s mnohými z Vás setkám na naší konferenci. Martin Š astný, editor Ústav struktury a mechaniky hornin AV R V Holešovi kách 41 182 09 Praha 8 - Libe+ tel.: 266 009 262, fax: 26886645, 26880649 e-mail: [email protected]

OBSAHY P/EDNÁŠEK PODZIMNÍHO SEMINÁ/E Na seminá i /eské spole nosti pro výzkum a využití jíl2, který se konal dne 28. 11. 2007 v posluchárn# Ústavu struktury a mechaniky hornin AV /R, v.v.i., V Holešovi kách 41, Praha 8, byly p edneseny dva zajímavé p ísp#vky. Zkrácené zn#ní obou p ednášek Vám p inášíme na následujících stránkách.

Využití molekulárního modelování p8i analýze hydrotalcitu interkalovaného organickými anionty Hydrotalcity, nebo též podvojné vrstevné hydroxidy, pat í do skupiny anionických jíl2, které se vyzna ují pravidelnou vrstevnou strukturou, kde vrstvy nesou kladný náboj a mezi vrstvami (v mezivrství) se vyskytují anionty kompenzující náboj vrstev a molekuly vody (Rives, 2001). Interkalací nejr2zn#jších organických aniont2 (host2) lze získat struktury, které mají zajímavé vlastnosti, a; už optické, elektrochemické nebo jiné. Kombinací metod molekulárního modelování a experimentu

Všechna dosud vyšlá ísla jsou na webových stránkách Spole nosti na adrese: www.czechclaygroup.cz

1

(obvykle XRD, FTIR, TG) m2žeme získat strukturní modely interkalát2 a zkoumat tak r2zné jevy – interakce mezi hosty a vrstvou a mezi hosty samotnými, uspo ádání host2 v mezivrstevním prostoru a charakter jeho neuspo ádanosti, vliv jednotlivých uspo ádání host2 v mezivrství na celkovou energii a na tvar difrak ního záznamu a vztah mezi strukturou interkalátu a jeho vlastnostmi. Metoda molekulárního modelování je cenným nástrojem studia struktury a vlastností látek v p ípadech, kdy kvantov# mechanické ešení problému není možné pro složitost daného problému a dále v p ípadech, kdy není možné ur it strukturu krystalu z difrak ních dat (tj. difraktogramy jsou ovlivn#ny p ítomností krystalových poruch, navíc materiály jsou k dispozici pouze v práškovém stavu atd.). Energie krystal2, resp. molekulárních systém2, je popsána pomocí empirických silových polí. Molekulární modelování se d#lí na molekulární mechaniku a molekulární dynamiku. Hlavním cílem molekulární mechaniky je ur it optimální geometrii molekuly odpovídající minimu celkové energie. systému Celková potenciální energie (molekuly nebo krystalu) v empirickém silovém poli Etot je vyjád ena jako sou et valen ních (vazebních) Eval a nevazebních Enb interakcí:

experimentáln# zm# ené mezirovinné vzdálenosti z difrak ního záznamu. (2) Stavba ady iniciálních model2 s r2znou geometrií, které jsou následn# minimalizovány. Koncentrace host2 a molekul vody v mezivrství vychází z experimentálních m# ení. (3) U t#ch model2, jejichž spo tený difrak ní obraz se co nejvíce podobá experimentálnímu, je provedena molekulární dynamika za ú elem zp esn#ní struktury. (4) Po vybrání reprezentativních model2 z výsledk2 dynamiky jsou tyto modely mini-malizovány za ú elem dosažení energetického minima. Výsledky molekulárního modelování ukázaly velké odlišnosti struktur mezivrstevního prostoru. V p ípad# interkalátu s p-methylbenzoátem se hosté uspo ádávají p ibližn# do ad, jak je vid#t na obr. 1a,b, kdežto v p ípad# interkalátu s p-bromobenzoátem dochází k úplné disorientaci host2 v mezivrstevním prostoru, jak je ukázáno na obr. 2. Dále byl zjišt#n silný vliv uspo ádání molekul vody v mezivrství na difrak ní záznam. Aby došlo k dobré shod# s experimentálním difraktogramem, je nutné, aby molekuly vody byly shromážd#ny v rovinách podél hydrotalcitových vrstev, jak je znázorn#no na obr. 1. P erušované áry v modelu reprezentují vodíkové vazby. Práce o derivátech byla publikována (Ková et al., 2008) a vychází z p edchozí práce (Ková et al., 2007). Modelování interkalátu ho e natého hydrotalcitu Mg4Al2 s 5,10,15,20-tetrakis (4sulfonatofenyl) porfyrinem, který je na obr. 3. Interkalát je zajímavý z hlediska jeho optických vlastností a schopnosti produkovat singletní kyslík, ehož lze využít p i lé b# nádor2 pomocí fotodynamické terapie. Struktura mezivrství interkalovaného hydrotalcitu je neuspo ádaná, sousední anionty jsou v2 i sob# horizontáln# posunuté p ibližn# o polovinu svého rozm#ru. Byla zjišt#na pom#rn# vysoká repulsivní interakce mezi jednotlivými hosty (cca 1000 kcal/mol) v2 i celkové energii cca -3700 kcal/mol. Molekuly vody se v tomto p ípad# nebudou vyskytovat pouze u vrstev, jak tomu bylo v p edcházejícím p ípad#, ale ást se jich bude vyskytovat i mezi jednotlivými hosty a bude reagovat s porfyrinovými kruhy pomocí vodíkových vazeb (viz obr. 4). Voda také z ejm# ovliv-uje optické vlastnosti interkalátu. Byla provedena molekulární dynamika p i zvýšené teplot# a s menším množstvím vody u vrstev o cca 50 %. Bylo pozorováno, že všechna voda, která byla vázána na porfyrinová jádra, se p esune k vrstvám. Experimentáln# bylo zjišt#no, že p i zvýšení teploty vzorku dojde ke ztrát# optických vlastností, která by mohla být zp2sobena jevem popsaným molekulární dynamikou.

Etot = Eval + Enb zahrnují Nevazební interakce Enb Coulombovské a van der Waalsovy interakce a vodíkové vazby. Valen ní (vazební) len v sob# zahrnuje leny, charakterizující kovalentní vazbu, tj. Eval = Eb + Eang + Etor + Einv Eb – vazební len, Eang - úhlová vazební deformace, Etor - úhlová torze, Einv len charakterizující odchylku od planárního uspo ádání. Jednotlivé vazební leny jsou modelovány pomocí jednoduchých analytických funkcí. Molekulární dynamika spo ívá v ešení klasických Newtonových rovnic a pohybu atom2 v systému vzájemn# interreagujících. Tím je umožn#no studium asového vývoje systému p i nenulové teplot# a tlaku. Hlavní obecné výhody molekulární dynamiky jsou: generování statistických soubor2 - zkoumání termodynamických a strukturních zm#n, studování pohybu molekul v systému a odvození nap . difúzních koeficient2, prohledávání stavového prostoru a zkoumání závislosti celkové energie na jednotlivých uspo ádáních a možnost zjemn#ní struktury. Jednou z aplikací molekulárního modelování byl popis interkalát2 ho e natého hydrotalcitu deriváty kyseliny benzoové (pMg4Al2 s methylbenzoát a p-bromobenzoát) v kombinaci s rentgenovou difrakcí a termogravimetrií. Základní krystalografické údaje o hostitelské struktu e: prostorová grupa R-3m, m ížové parametry: a = b = 3,054 Å, 9 = : = 90°, ; =120°. P i modelování byl 2 (Accelrys Software Inc., použit program Cerius Cerius2 Modeling Environment, Release 4.5). Obecný postup modelování: (1) Stavba dostate n# velké bu-ky, aby bylo možno zkoumat míru neuspo ádání host2 v mezivrstevním prostoru. Mezivrstevní vzdálenost odpovídá

Pod kování: Práce byla financována ze zám#ru MSM 0021620835. Literatura: Rives V. (2001): Layered Present and future. Nova New York, pp.411. Accelrys Software Inc., Environment, Release 4.5, Software Inc., 2003.

2

Double Hydroxide: Science Publishers, Cerius2 Modeling San Diego: Accelrys

Ková P, Melánová K., Zima V., Beneš L., /apková P. (2008): Layered double hydroxide intercalated with p-methylbenzoate and pbromobenzoate: Molecular simulations and XRD analysis. - Journal of Colloid and Interface Science 319, 19-24. Ková P., Pospíšil M., Nocchetti M., /apková P., Melánová K. (2007): Molecular modeling of layered double hydroxide intercalated with benzoate, modeling and experiment. - Journal of Molecular Modeling 13, 937-942. Petr KováB, [email protected]

Obr. 3 5,10,15,20-tetrakis (4-sulfonatofenyl) porfyrin

Obr. 1a Bo ní pohled na model hydrotalcitu interkalovaného p-methylbenzoátem (supercela 2x1). P erušované áry reprezentují vodíkové vazby.

Obr. 4 Bo ní pohled na hosta v mezivrstevném prostoru a uspo ádání molekul vody.

Interkalace organických aniontA do struktury podvojných vrstevných hydroxidA Podvojné vrstevné hydroxidy (layered double hydroxides, LDHs) jsou zajímavou skupinou anorganických materiál2 r2zného chemického složení, které lze vyjád it obecným vzorcem II III x+ nxII III [M 1-xM x(OH)2] [A x/n yH2O] , kde M a M zna í ndvojmocný a trojmocný kovový kation a A n-mocný anion. Za charakteristického zástupce podvojných vrstevných hydroxid2 je považován minerál hydrotalcit s chemickým složením Mg6Al2(OH)16CO3 4H2O. Z krystalochemického hlediska lze strukturu hydrotalcitu odvodit ze struktury hydroxidu ho e natého (brucitu), v n#mž jsou 2+ oktaedricky koordinovány šesti kationty Mg anionty OH . Tato oktaedrická uskupení jsou navzájem dvojrozm#rn# propojena tak, že tvo í nekone né ploché vrstvy spojené mezi sebou vodíkovými vazbami. Ve struktu e hydrotalcitu je ást ho e natých kationt2 izomorfn# nahrazena kationty hlinitými a p2vodn# elektroneutrální brucitové vrstvy získávají pozitivní náboj, který je 3+ 2+ úm#rný rozsahu substituce Al za Mg . Kladný náboj hydroxidových vrstev je kompenzován nábojem uhli itanových aniont2 nacházejících se spolu s molekulami krystalové vody v prostoru mezi

Obr. 1b Horní pohled na uspo ádání host2 v mezivrstevném prostoru (supercela 2x2)

Obr. 2 Horní pohled na neuspo ádanou strukturu mezivrstevného prostoru v p ípad# hydrotalcitu interkalovaného p-bromobenzoátem.

3

obvykle získány produkty v uhli itanové form#. P i p íprav# slou enin interkalovaných jinými než uhli itanovými anionty proto musí být syntéza 2provád#na v roztocích, z nichž byly anionty CO3 odstran#ny, a pod ochrannou atmosférou, která zabrání rozpoušt#ní atmosférického oxidu uhli itého v reak ní sm#si. Koprecipita ní reakce pod ochrannou atmosférou je asto používanou metodou p ímé syntézy slou enin požadovaného složení. Zpravidla je však tímto postupem získán prekurzor, do kterého je požadovaný anion vnesen následnou aniontov#-vým#nnou reakcí. Alternativní metodou p ípravy interkalovaných podvojných vrstevnatých hydroxid2 je postup využívající rehydrata ní reakce sm#sných oxid2 vzniklých tepelným rozkladem prekurzoru obsahujícího 2rozložitelné anionty (nap . CO3 nebo NO3 ). Taková sm#s oxid2 je schopna rehydratace ve vodném roztoku, p i emž se obnovuje p2vodní vrstevná struktura a anionty p ítomné v roztoku se zabudují do prostoru mezi hydroxidovými vrstvami. Uvedenými postupy, tj. aniontovou vým#nou nebo rehydrata ní reakcí, lze p ipravit i produkty interkalované velmi rozm#rnými anorganickými nebo organickými anionty. V posledních letech se podvojné vrstevné hydroxidy interkalované r2znými, p edevším organickými anionty stále více uplat-ují p i výzkumu a vývoji nových materiál2. Nacházejí využití nap . v elektrochemii a analytické chemii p i p íprav# modifikovaných elektrod nebo senzor2 pro detekci r2zných látek a lze je využít rovn#ž jako hostitelské struktury pro interkalaci n#kterých lé iv, nap . nesteroidních antiflogistik (ibuprofenu, naproxenu apod.), antibiotik nebo vitamín2. Po aplikaci se lé ivé látky uvol-ují postupn#, ímž se zvyšuje jejich terapeutický ú inek a snižuje nežádoucí p2sobení v organismu. P ipraveny byly rovn#ž slou eniny interkalované anionty, které absorbují ultrafialové paprsky. Tyto produkty lze využít v p ípravcích pro ochranu k2že p ed slune ním zá ením. Do struktury Mg-Al hydrotalcitu byly interkalovány i n#které bioorganické molekuly (nap . sekvence DNA) potenciáln# vhodné pro lé bu rakoviny (Choy a Park, 2004). R2zným aplikacím jílových minerál2 v pé i o lidské zdraví bylo v roce 2007 v#nováno specializované íslo asopisu Applied Clay Science, na farmaceutické využití podvojných vrstevných hydroxid2 je zde zam# ena p edevším p ehledná práce Del Hoyo (2007). Podvojné vrstevné hydroxidy se stále více uplat-ují také p i p íprav# nanokompozitních materiál2, kde jsou anorganické nano ástice rozptýlené v polymerní matrici. Již malý p ídavek nanoplniva m2že významn# zlepšit fyzikáln#chemické vlastnosti základních polymerních materiál2. P i p íprav# nanokompozit2 typu LDH/polymer je d2ležitá malá velikost ástic nanoplniva a jejich homogenní disperze v matrici. Toho lze docílit interkalací monomer2, nap . akrylát2, slou enin obsahujících vinylovou skupinu aj., následovanou in situ polymerací. V n#kterých p ípadech je možné do hostitelské struktury interkalovat p ímo polymerní molekuly ve form# aniont2 (nap . polystyrensulfonát). Ur itou komplikaci p i interkalaci organických monomer2 nebo makromolekul p edstavuje jejich špatná

vrstvami. Existuje n#kolik minerál2 a p edevším velké množství syntetických slou enin s analogickou krystalovou strukturou, s r2znými II III kombinacemi kationt2 M a M v hydroxidových nvrstvách a s rozli nými anionty A lokalizovanými v prostoru mezi nimi. Podle hydrotalcitu jsou podvojné vrstevnaté hydroxidy asto ozna ovány jako slou eniny typu hydrotalcitu (hydrotalcite-like compounds) a pro formální podobnost strukturního uspo ádání t#chto slou enin s krystalovou strukturou jílových minerál2 se o nich n#kdy hovo í také jako o aniontových jílech (anionic clays). Podvojné vrstevné hydroxidy lze synteticky p ipravit n#kolika zp2soby. Nej ast#ji používaným je II III koprecipita ní reakce roztoku solí kov2 M a M v zásaditém prost edí roztok2 uhli itan2 nebo hydroxid2 alkalických kov2. Srážení obvykle probíhá za konstantního pH, kdy jsou do reaktoru ízen# dávkovány sou asn# oba roztoky. Významnými faktory, ovliv-ujícími pr2b#h srážecí reakce a tím i kvalitu výsledného produktu, jsou krom# hodnoty pH reak ní sm#si také teplota, rychlost p idávání reaktant2 a míchání. Vzniklá sraženina se odfiltruje, promyje a vysuší. Zpracováním produktu za hydrotermálních podmínek lze dosáhnout zlepšení krystalinity a zv#tšení velikosti primárních krystal2. Modifikací koprecipita ní reakce je metoda využívající hydrolýzy mo oviny v p ítomnosti solí II III kov2 M a M , p i emž regulací teploty lze ovlivnit rychlost hydrolýzy a pH reak ní sm#si. Touto metodou byly získány produkty s dobrou krystalinitou a úzkým rozmezím velikosti ástic. K p íprav# slou enin typu hydrotalcitu lze využít také reakce roztok2 solí s hydroxidy nebo oxidy nebo reakci sm#si oxid2 nebo hydroxid2 ve vodné suspenzi za hydrotermálních podmínek. Podvojné vrstevné hydroxidy byly p ipraveny také metodou II III sol-gel hydrolýzou alkoxid2 kov2 M a M . Bylo p ipraveno a popsáno mnoho podvojných vrstevných hydroxid2 r2zného chemického složení a tedy i rozmanitých fyzikáln#-chemických vlastností, které lze využít v ad# praktických aplikací. Nejv#tším spot ebitelem t#chto slou enin je pr2mysl výroby a zpracování polymer2, kde se využívají hlavn# jako neutraliza ní aditiva a sou ást stabliza ních sm#sí, mohou p2sobit také jako retardéry ho ení. Velmi široké využití nalezly podvojné vrstevné hydroxidy v heterogenní katalýze jako katalyzátory a zejména jako prekurzory pro p ípravu katalyzátor2 na bázi sm#sných oxid2. Sledovány jsou možnosti využití t#chto materiál2 i v dalších oblastech, nap . v sorp ních a dekontamina ních procesech, farmacii a nov# i p i p íprav# interkalovaných slou enin a nanokompozitních materiál2. Podrobn#jší informace o p íprav#, vlastnostech a využití t#chto slou enin lze nalézt v odborné literatu e (Cavani et al., 1991; Rives, 2001; Kovanda et al., 2006). Jak již bylo uvedeno výše, v podvojných vrstevných hydroxidech je kladný náboj hydroxidových vrstev kompenzován nábojem aniont2 lokalizovaných v prostoru mezi nimi. Anionty jsou vázány pom#rn# slab#, a proto m2že za vhodných podmínek docházet k jejich vým#n# za jiné. V aniontov#-vým#nných reakcích vykazují slou eniny typu hydrotalcitu nejvyšší selektivitu v2 i 2aniont2m CO3 , takže b#žnými postupy jsou

4

rozpustnost ve vod#. Interakce anorganických vrstev s molekulami polymeru se usnadní po jejich hydrofobizaci, kdy se aplikují povrchov# aktivní látky jako dodecylsulfát nebo dodecylbenzensulfonát. Hydrofobní prost edí mezi hydroxidovými vrstvami také umožní interkalaci složek nerozpustných ve vod#. Jiný postup je založen na dispergaci delaminovaného podvojného vrstevného hydroxidu v rozpušt#ném nebo roztaveném polymeru. Vznik nanokompozitu lze demonstrovat na p íprav# polyimidu (Hsueh a Chen, 2003): Mg-Al hydrotalcit interkalovaný anionty kyseliny aminobenzoové byl rozmíchán v N,N-dimethylacetamidu a k p ipravené disperzi byly p idány monomery (dianhydrid kyseliny pyromellitové a 4,4’-oxydianilin). Reakcí diaminu a dianhydridu vznikl meziprodukt – polyamidkarboxylová kyselina, v jejíž matrici byly v d2sledku postupné exfoliace hydrotalcitu dispergovány neuspo ádané nanovrstvy. Po zvýšení teploty prob#hla imidiza ní reakce a vznikl polyimid s nano ásticemi Mg-Al hydrotalcitu. Podrobné informace o p íprav# a vlastnostech polymer2 modifikovaných nano ásticemi podvojných vrstevných hydroxid2 lze najít v nedávno zve ejn#ných p ehledných pracích (Leroux, 2006; Costa et al., 2008). Naše pracovišt# na Ústavu chemie pevných látek VŠCHT Praha se ve spolupráci s Ústavem makromolekulární chemie AV /R zabývá p ípravou nanokompozitních polyakrylát2. Do slou enin typu Mg-Al a Zn-Al hydrotalcitu byly cestou aniontové vým#ny ve vodné suspenzi interkalovány anionty kyseliny akrylové a jejích derivát2, konkrétn# kyseliny methakrylové, kyseliny 2-akrylamido-2methyl-1-propansulfonové a kyseliny 4,4’-azobis(4kyanopentanoové), která je iniciátorem polymerace. Jako prekurzory byly použity podvojné vrstevné hydroxidy v dusi nanové form# p ipravené srážecí reakcí. O úsp#šné interkalaci organických aniont2 do hostitelské struktury sv#d ilo významné zv#tšení bazální mezirovinné vzdálenosti d003 p ipravených interkalát2 (z hodnoty 8,8 _ odpovídající prekurzoru v dusi nanové form# se zvýšila na 14 – 20 _ v závislosti na interkalovaném aniontu). Interkalované podvojné vrstevné hydroxidy byly následn# použity k p íprav# nanokompozitních polymethakrylátových latex2 cestou in situ emulzní polymerace. V získaných nanokompozitech pak byly zjišt#ny rozptýlené ástice o velikosti 65 – 80 nm. Z hlediska potenciální aplikace se jako velmi zajímavá jeví p íprava podvojných vrstevných hydroxid2 interkalovaných fotoaktivními molekulami. Mezi takové molekuly pat í nap . n#která barviva a makrocyklické slou eniny, které jsou po iniciaci 1 sv#tlem schopné produkovat singletový kyslík ( O2) – velmi reaktivní elektronicky excitovanou formu molekulárního kyslíku. Molekuly O2 tém# neabsorbují sv#telné zá ení v b#žné UV-vis oblasti a excitují se nep ímo prost ednictvím fotosenzitizátor2. Senzitizátor (nap . porfyrin) po absorpci sv#telného kvanta p echází do singletového excitovaného stavu a následn# se velmi rychle (b#hem desetin až jednotek nanosekund) deaktivuje do tripletového stavu, jehož doba života je podstatn# delší ( ádov# v mikrosekundách). To molekule senzitizátoru v tripletovém stavu umožní zú astnit se dalších

interakcí, nap . s molekulami kyslíku, kdy v d2sledku p enosu energie vzniká singletový kyslík. Vzhledem k vysokému obsahu energie elektronicky excitované 1 molekuly O2 oproti základnímu stavu (94,2 kJ/mol) lze singletový kyslík využít nejen v r2zných oxida ních reakcích, ale t eba i k desinfek ním ú el2m nebo medicínským aplikacím. Vazba fotosenzitizátor2 na vhodné nosi e pak p edstavuje cestu k získání materiál2 produkujících singletový kyslík po iniciaci sv#tlem. Ve spolupráci s Ústavem anorganické chemie AV /R jsme p ipravili Mg-Al hydrotalcit interkalovaný 5,10,15,20-tetrakis(4-sulfonatofenyl) porfyrinem. Jako hostitelská struktura byl použit MgAl hydrotalcit s r2zným molárním pom#rem Mg/Al v hydroxidových vrstvách (Mg/Al = 2, 3 nebo 4). Interkaláty byly p ipraveny aniontovou vým#nou nebo rehydrata ní reakcí ve vodné suspenzi (pro aniontovou vým#nu byly použity srážené prekurzory v dusi nanové form#, pro rehydrata ní reakci uvedené prekurzory kalcinované p i 450 °C). V produktech p ipravených rehydrata ní reakcí bylo krom# interkalované fáze zjišt#no také malé množství hydroxidové formy hydrotalcitu, která vzniká b#hem rehydratace sm#sného Mg-Al oxidu. Produkt s vysokým pom#rem Mg/Al v hydroxidových vrstvách vykazoval pom#rn# zna né zastoupení dusi nanové nebo hydroxidové formy, což nazna uje nižší stupe- obsazení mezivrstvého prostoru anionty prorfyrinu. P esto byla bazální mezirovinná vzdálenost interkalované fáze srovnatelná s hodnotami zjišt#nými u produkt2 s nižším molárním pom#rem Mg/Al v hostitelské struktu e (d003 ~ 21 _). Podobné hodnoty bazální mezirovinné vzdálenosti byly zjišt#ny také po interkalaci metaloporfyrin2, Zn(II)- a Pd(II)5,10,15,20-tetrakis(4karboxyfenyl)porfyrinu. Zjist#ná bazální mezirovinná vzdálenost d003 v rozmezí 21 – 22 _ nazna ovala tém# kolmou orientaci porfyrinu v2 i hydroxidovým vrstvám, výsledky molekulárního modelování pak ukázaly, že porfyrinové anionty jsou v2 i hydroxidovým vrstvám mírn# naklon#né pod úhlem p ibližn# 70°. Výsledky provedených fotofyzikálních m# ení pak prokázaly vyhasínání tripletových stav2 porfyrinu interkalovaného ve struktu e Mg-Al hydrotalcitu a vznik singletového kyslíku (Lang et al., 2007). Záv r Synteticky lze p ipravit velké množství podvojných vrstevných hydroxid2 s r2znými II III kombinacemi kationt2 M a M v hydroxidových vrstvách a rozmanitými anionty interkalovanými v prostoru mezi nimi. Podvojné vrstevné hydroxidy jsou vhodné jako hostitelské struktury, p i emž interkaláty je možné p ipravit více metodami (p ímou syntézou, aniontovou vým#nou nebo rehydrata ní reakcí). V odborné literatu e byla popsána p íprava podvojných vrstevných hydroxid2 interkalovaných rozmanitými organickými anionty, od jednoduchých karboxylových kyselin, p es r2zná organická barviva nebo povrchov# aktivní látky až po rozm#rné polymerní nebo bioaktivní molekuly. Pro svoji pom#rn# snadnou p ípravu a velkou variabilitu chemického složení nalézají organicky modifikované podvojné vrstevné hydroxidy adu praktických aplikací, v posledních letech zejména

5

Možnosti zapojení malých a st8edních podnikA a výzkumných organizací do 7. rámcového programu EU: Nové impulzy k posílení inovací a aplikovaného výzkumu v R

p i výzkumu a vývoji nových materiál2, nap . nosi 2 lé iv a dalších aktivních látek, funkcionalizovaných materiál2, nanokompozit2 aj. Literatura:

TRANSMISE ODBORNÉ LITERATURY (XXII)

Cavani F., Trifiro F., Vaccari A. (1991): Hydrotalcite type anionic clays: preparation, properties, and applications. Catal. Today 11, 173-301.

Dnes v#nujeme pozornost sou asné interdisciplinární spolupráci léka ských v#d, mineralogie, geochemie a s nimi i argilologie. Upozorníme na šest odborných lánk2 uve ejn#ných v asopise Elements, December 2007, Vol. 3, No. 6. Tato oblast rozvíjející se interdisciplinární v#decké spolupráce ve vysp#lých státech sv#ta je také náležit# podpo ena výzkumem v oblasti p íslušných výrobních technologií (nap . technologie vhodné silikátové keramiky a oxid2). Strategicky zam# ená spolupráce v#dních obor2, odbornou náplní od sebe hodn# vzdálených, s vlastní, rovn#ž zna n# odlišnou, moderní experimentální metodikou, je obvykle zdrojem významných objev2. P emýšlejme o tom a nechme se inspirovat výsledky takové nebo i jiné interdisciplinární spolupráce. JiBí Konta

Choy J.-H., Park M. (2004): Cationic and anionic clays for biological applications. In: Wypych F., Satyanarayana K. G. (Eds.): Clay Surfaces: Fundamentals and Applications. Elsevier, pp. 403-424. Costa F. R., Saphiannikova M., Wagenknecht U., Heinrich G. (2008): Layered double hydroxide based polymer nanocomposites. Adv. Polym. Sci. 210, 101-168. Del Hoyo C. (2007): Layered double hydroxides and human health: An overview. Appl. Clay Sci. 36, 103-121. Hsueh H.-B., Chen C.-Y. (2003): Preparation and properties of LDHs/polyimide nanocomposites. Polymer 44, 1151-1161. Kovanda F., Jirátová K., Kalousková R. (2006): Synthetic hydrotalcite-like compounds. In: Gerard F. L. (Editor), Advances in Chemistry Research, Volume 1, Nova Science Publishers, New York, pp. 89-139. Lang K., Bezdi ka P., Bourdelande J. L., Hernando J., Jirka I., Káfu-ková E., Kovanda F., Kubát P., Mosinger J., Wagnerová D. M. (2007): Layered Double Hydroxides with Intercalated Porphyrins as Photofunctional Materials: Subtle Structural Changes Modify Singlet Oxygen Production. Chem. Mater. 19, 3822-3829.

Sahai N. (2007): Medical mineralogy and geochemistry: An interfacial science. - Elements, 3: 381-384. Nita Sahai, profesorka Dept. of Geology and Geophysics a Dept. of Chemistry, University of Wisconsin - Madison, WI, USA, vysv#tluje v úvodním lánku odbornou nápl- a rozsah léka ské mineralogie a geochemie (MMG = medical mineralogy and geochemistry). Zd2raz-uje zejména složitost výzkumu a metodickou náro nost p i výzkumu minerál2 a reaktivity jejich povrchu v lidském t#le, avšak také stále naléhav#jší nutnost jejich detailního poznání. Cílem sou asné léka ské mineralogie a geochemie je lépe poznat rovnováhy a reakce b#hem normálních a patologických interakcí anorganických a organických chemických druh2 v plynných a kapalných fázích s anorganickými pevnými fázemi v lidském t#le. Léka ská mineralogie a geochemie se podstatn# p ekrývá s dalšími oblastmi výzkumu, a to s bioanorganickou chemií, biochemií, epidemiologií, etiologií (p í iny nemocí) a s výzkumem biomineralizací a biomateriál2. Je tu i spojitost s rozsáhlými oblastmi biologického výzkumu, zejména s genetikou, molekulární biologií a biologií bu-ky. Dosavadní výzkum se soust eaoval p edevším na organické a biologické aspekty lidského zdraví. Lidské t#lo však obsahuje také anorganické pevné fáze, tj. minerály, amorfní tuhé materiály, nanokrystaly a nanoshluky. Tak t eba zdánliv# triviální termíny nemocí jako "silikóza" nebo "kalcifikace" kostí a arterií, b#žn# se vyskytující v léka ské literatu e, postrádají p esn#jší významové informace o skute n# zjišt#ných minerálech (quartzicosis?, fosfatizace? a jaká?) Jedním z detailn# studovaných p íklad2 výzkumu MMG je toxický a karcinogenní potenciál vzdušného prachu vdechovaného plicemi, obsahujícího jemné minerální ástice. Auto i odborné literatury, citované v úvodním lánku, sledují biochemický reak ní mechanismus

Leroux F. (2006): Organo-modified anionic clays into polymer compared to smectite-type nanofiller: Potential applications of the nanocomposites. J. Nanosci. Nanotechnol. 6, 303-315. Rives V. (Editor) (2001): Layered Double hydroxides: Present and Future. Nova Science Publishers, New York, pp. 1-411. František Kovanda, [email protected]

JARNÍ SEMINÁ/ /eská spole nost pro výzkum a využití jíl2 po ádá ve spolupráci s Ústavem struktury a mechaniky hornin AV /R, v.v.i. odborný seminá dne 29. 05. 2008 ( tvrtek) v 10,30 hod. v posluchárn# ÚSMH AV /R, v.v.i., V Holešovi kách 41, 182 09 Praha 8. Program seminá8e: 1) So-a Peikerová (Gekon s.r.o.) Srovnávací studie fyzikáln -chemických a technologických vlastností vybraných %eských bentonitA 2) Martin Š;astný (ÚSMH AV R, v.v.i.): Informace o p8ípravách 18. jílové konference v eské republice 3) Václav Suchý (Technologické centrum AV

R)

6

zahrnující p2sobení železa a kyslíkových vazeb na povrchu minerálních ástic. V jiném citovaném výzkumu se sledují neurodegenerativní poruchy, nap . "Guam amyotrophic lateral sclerosis/parkinsonism-dementia complex (ALS/PDC)" a "Alzheimerova nemoc (AD = Alzheimer disease)", které jsou snad zp2sobeny jistými nep ízniv# uspo ádanými proteiny. Avšak v n#kterých p ípadech jsou tyto nemoci specifické pro ur ité geografické oblasti, nap . pro Guam, Západní Novou Guineu a poloostrov Kii v Japonsku. Sledují se tedy i možné geneticko-environmentální interakce. Úloha prion2, vir2 a dalších protein2 v ur itých geologických prost edích p edstavuje zcela fascinující a vzr2stající oblast výzkumu. Tvorba kostí, zub2, otoconií (krystaly kalcitu ve vnit ním uchu zprost edkující pocit tíže a zrychlení), ledvinových kamen2 a také "kalcifikace" cév jsou studovány z hlediska jednak normální, jednak patologické biomineralizace, v etn# modelování zú astn#ných molekul a reak ních mechanism2. Oblast syntézy, výroby a užití biomateriál2 jako ortopedických a zubních implantát2 vychází z dlouholetého detailního studia p írodních kostí a zub2. Reaktivnost oxidových a silikátových keramických nebo kompozitních biomateriál2 závisí nejen na bioprost edí, ale také na složení a struktu e použitých materiál2, na rychlosti jejich rozpoušt#ní po implantaci v živém t#le a na bun# né reakci vyvolané ionty uvoln#nými rozpoušt#ním z biokeramického povrchu. Nás zaujme zajisté v#ta: "Reakce probíhající v po áte ní fázi rozpoušt#ní biokeramiky po implantaci v živém t#le jsou velmi podobné reakcím p i zv#trávání silikát2 v p írodním geochemickém prost edí." Dalším p íkladem je sou asné studium úlohy "podep ených dvojvrstev lipid2 (SLB = supported lipid bilayers)", což jsou syntetické dvojvrstvy fosfolipid2 (blízké tuk2m nebo vosk2m), uložené na povrchu vhodného oxidu, které mají sloužit jako model bun# ných membrán. Do SLB dvojvrstev mohou být pevn# zakotveny proteiny, jež se pak mohou vázat k jiným protein2m a molekulám v roztoku. SLB tak p2sobí jako biosenzory usnad-ující biokompaktibilitu se syntetickými biomateriály (implantáty). Poznání povrchové chemie aplikovaných oxid2 pro stabilitu a fungování SLB dvojvrstev je na samém za átku výzkumu. Následují informace o výzkumu v oblasti chemie roztok2, vzniku a chování chemických druh2 v lidském t#le, o rovnováhách a reakcích mezi minerály a chemickými druhy v roztoku, o vlivu toxických a karcinogenních slou enin. Je upozorn#no na literaturu v#novanou biologickým slou eninám hliníku. Jsou uvedeny p íklady r2zných hodnot pH v t#lních tekutinách, tlaku O2 v krvi, o vlivu n#kterých iont2 na pr2chodnost bun# ných membrán a o vlivu stopových prvk2 na funkce protein2. Redox potenciál v krvi ovliv-uje vznik extrémn# toxických ROS (reactive oxygen species), tvo ících se uvnit imunního systému bun#k (leukocyt2), schopných ni it patogenní bakterie, viry a také p2sobit proti inhalovaným ásticím prachu. V další kapitole je v#nována pozornost výzkumu velikosti obrovského množství r2zných bioorganických molekul, jejich velikostnímu rozd#lení a asovému kolísání jejich koncentrace v

lidském t#le (nap . enzymy, vitamíny, proteiny, koloidní ástice polysacharid2, fosfolipid2, antigen2, glykoprotein2 atd.), jež jsou ve spojení s povrchem mikroskopických bun#k. Studium velikostního rozsahu a stavebního uspo ádání krystal2 minerálních fází v lidském t#le je rovn#ž významné, nebo; se liší a podstatn# m#ní i s v#kem. Fosfore nan vápenatý ve zralé kosti je nestechiometrický hydroxylapatit, obohacený uhli itanem vápenatým [který je rozpustn#jší než fosfore nan, J. K.], vykrystalizovaný v tabulkovitých nanokrystalech o délce a ší ce 30-45 nm a tlouš;ce 2-3 nm. Krystaly jsou orientovány osou c rovnob#žn# s delšími osami kolagenových vláken, jejichž trojrozm#rné uspo ádání je rovn#ž velmi pozoruhodné. Tato spole ná p írodní stavba vláken kolagenu a krystal2 karbonofosfátu vápenatého dodává kostem pevné konstruk ní a mechanické vlastnosti. Na druhé stran# malá plocha povrchu nepatrných krystal2, a tedy velký m#rný povrch, je p í inou jejich velké povrchové reaktivnosti, což podporuje úlohu minerálu p2sobícího v lidském t#le jako rezervoár vápníku. To znamená, že karbonofosfát vápenatý v kostech se m2že bua tvo it, krystalizovat, nebo naopak je spíše resorbován, rozpoušt#n. Osteoporóza vzniká tehdy, když rychlost resorpce z kostí je v#tší než rychlost tvorby kostí (krystalizace karbonofosfátu vápenatého). Složení, velikost krystal2 a stav minerální karbonofosfátové fáze v kostech kolísá s v#kem lov#ka a s chemickými reakcemi v jeho t#le probíhajícími. Naproti tomu nanokrystaly apatitu v zubech, spojené s kolagenem, se vyskytují v dentinu (vnit ní ást zub2), kdežto sklovina na povrchu zub2 je tvo ena podstatn# v#tšími (v mikronech) a lépe uspo ádanými krystaly apatitu (v nichž je mén# iontových náhrad, vakancí nebo dalších strukturních defekt2), spojenými s proteinem amelogeninem. Zuby b#hem života nejsou normáln# resorbovány a ni eny krom# patologického rozpadu nebo p i tvorb# kaz2. Proto také mechanismus r2stu zub2 je jiný než r2stu kostí. V kapitole "reak ní kinetika" zmi-uje autorka další oblast interdisciplinárního výzkumu. Interakce minerál2 s rozpušt#nými anorganickými druhy probíhají dynamicky, takže je d2ležité detailn#ji studovat rychlosti a sm#ry reakcí. Tak t eba silikátová biokeramika o ur itém chemickém složení se rozpouští po implantaci do kosti pacientova t#la, 2+ uvol-uje se z ní Ca a kyselina k emi itá a na povrchu implantátu se vysráží vrstva hydroxylapatitu. Tato novotvo ená vrstva apatitu zajiš;uje pevn#jší vazbu mezi kostí a implantátem a zkrátí poopera ní regenera ní dobu. Rychlost toku krevního plasmatu na povrchu silikátového biokeramického ortopedického implantátu má vliv na rychlost rozpoušt#ní silikátu a na rychlost tvorby vrstvy hydroxylapatitu. Uvedené reakce ovliv-ují kvalitu vazby mezi kostí a implantátem a také životnost implantátu v t#le pacienta. Proto je t eba dalšího výzkumu k lepšímu poznání rychlostí proud#ní krve v kapilárách u lidí r2zného v#ku, zdravotních stav2, b#hem r2zných inností atd. Nechybí ani zmínka o pot eb# dalšího interdisciplinárního studia heterogenních reak ních mechanism2 p i patologické mineralizaci oxalátem vápenatým v ledvinových kamenech a p i vysrážení

7

krystal2 kyseliny mo ové v kloubech nemocných dnou (pakostnicí). Autorka zd2raz-uje, že "léka ský mineralog a geochemik" ("medical mineralogist and geochemist") je nucen používat ve spolupráci s léka em a molekulárním biologem nebo biochemikem impozantní množství metod a p ístroj2 p i studiu minerálních fází v lidském t#le a reakcí v nich nebo na jejich povrchu probíhajících v r2zných asových, prostorových a hmotnostních m# ítkách. Podstatnou úlohu p i výzkumu reakcí biominerál2 nebo inhalovaných minerál2 v lidském t#le hraje jejich reaktivní, m#rný povrch. Ukázalo se však, že hodnota m#rného povrchu stanovená známou BET metodou (sorpce plynného N2 nebo Ar) není dostate n# spolehlivá pro vysv#tlení studovaných otázek. [S podobnými potížemi jsme se setkali p i stanovení m#rných povrch2 u bobtnavých jílových minerál2 metodou BET. Zkušený argilolog se rychle orientuje v této oblasti výzkumu a zvolí jinou, optimální metodu. J. K.] [Poznámka: Rozsáhlejší výtah úvodního lánku má p edevším inspirovat k podobné interdisciplinární spolupráci v /eské republice. Je velká škoda, že se dosud u nás nenašel investor nebo sponzor, který by umožnil strategický moderní výzkum tuzemských lé ivých bahen. Naše láze-ské léka ství by takový výzkum k podpo e dalšího rozkv#tu a mezinárodního v#hlasu p íslušných lázní v /eské republice snad uvítalo. V hranatých závorkách p ímo v textu rozší eného výtahu jsou uvedeny další moje osobní poznámky.] JiBí Konta

procesu vedoucím k nemocem kostí, v etn# osteoporózy. Moderní spektroskopické a mikroskopické metody a interdisciplinární spolupráce umož-ují detailn#jší studium zm#n ve vlastnostech krystal2 a otvírají cestu vývoji nových terapií. Tab. 1 shrnuje informace o hlavních bu-kách (chondrocyty, osteoblasty, osteocyty, osteoklasty, odontoblasty, cementoblasty a ameloblasty) v minerálních stavbách obratlovc2. V tab. 2 je p ehled typických minerálních zm#n p i nemocech kostí a zub2 u lidí r2zného v#ku a pohlaví ve srovnání se stavem u zdravých lidí (popis nemoci, etnost nemoci, r2st nebo pokles obsahu biominerálu, velikost krystal2 biominerál2 a další znaky). JiBí Konta Jones J.R., Gentleman E., Polak J. (2007): Bioactive glass scaffolds for bone regeneration. - Elements, 3: 393-399. První dva auto i pracují v Department of Materials, Imperial College v Londýn#, t etí autor v Tissue Engineering and Regenerative Medicine Centre, Imperial College v Londýn#, UK. /lánek informuje o pot eb# nových materiál2, které by co nejlépe podporovaly regenera ní mechanismy a vznik hojivých tkání. P edpokládá se, že pórovité struktury nových implanta ních materiál2 jsou nutné pro trojrozm#rný r2st tkán#. Diskutují kostní regeneraci a požadavky na stavbu vhodných implanta ních materiál2. Bioaktivní skla (systém CaO-Na2O-SiO2-P2O5) se uplat-ují jako vhodné materiály, nebo; stimulují kostní bu-ky ke tvorb# nové kostní tkán# a podporují vazbu um#lého materiálu s kostí i s m#kkými tkán#mi. Dále jsou podrobn# vysv#tleny vlastnosti hutného bioskla a pórovitého bioskla (sintrovaného nebo vyrobeného "sol-gel foaming" procesem z p#novité skelné suspenze) a jejich výroba. V ternárním diagramu je vyzna ena oblast nejCaO-Na2O-SiO2 vhodn#jšího chemismu bioaktivního skla. JiBí Konta

Boskey A.L. (2007): Mineralization of bones and teeth. - Elements, 3: 385-391. Autorka p2sobí v Hospital for Special Surgery, která je spojena s Weill Medical College of Cornell University v New Yorku, USA. Vývoj vn#jších skelet2 (schránky, šupiny etc.) organism2 n#kdy p ed 500-600 miliony let, b#hem "biogenní exploze" v kambriu, je uchován ve fosilních zbytcích organism2 v sedimentárních horninách. Následující vývoj vnit ních skelet2 (kosti a zuby) poskytl obratlovc2m v#tší pohyblivost a podstatn# zlepšil mechanické vlastnosti jejich t#l. Kosti a zuby chrání vnit ní m#kké orgány, dovolují zvýšenou pohyblivost, umož-ují rozm#ln#ní potravy, usnad-ují další mechanické funkce a kosti jsou pohotovým zdrojem klí ových regula ních 2+ 2+ biogenních anorganických iont2 (Ca , Mg a 3PO4 ). Chrání také miliony bun#k a r2stové faktory, které kontrolují vlastnosti tkání. Velikost a tvar kostí odpovídají jejich funkcím. Stále se zdokonalující detailní výzkum je absolutní nutností. Pozornost je v#nována struktu e, minerálnímu a chemickému složení kostí, zub2 a proces2m v nich probíhajícím. Minerální fosfát vápenatý, blízký hydroxylapatitu, je v živém t#le spojen mezerní hmotou (matrix) protein2. Fyzikální a chemické vlastnosti krystal2 "bioapatitu" se však liší od vlastností "geologického" hydroxylapatitu. "Bioapatit" musí totiž p edevším plnit biologické funkce kostí a zub2. Sou asné biochemické studie poskytují stále další informace jednak o faktorech ídících tvorbu a r2st krystal2 bioapatitu, jednak o zm#nách v mineraliza ním

Quiquampoix H., Burns R.G. (2007): Interactions between proteins and soil mineral surfaces: Environmental and health consequences. Elements, 3: 401-406. Q. z ústavu Biochémie du Sol et de la Rhisosphère Equipe Protéines dans l'Environment, INRA, Montpellier, Francie, a B. z vysoké školy School of Land, Crop and Food Sciences, The University of Queensland, Brisbane, Austrálie, napsali lánek o proteinech a jejich vazbách na povrchu jílových minerál2 v p2dách. Proteiny jsou významné slou eniny v biochemických cyklech terestrických ekosystém2. Tak nap íklad mohou být zdrojem dusíku rostlinám a p2dním mikroorganism2m, uplat-ují se p i št#pení bílkovin a p i amonifikaci. Mimobun# né enzymy, uvoln#né v p2dách, jsou d2ležitými katalyzátory p i mobilizaci uhlíku, dusíku, fosforu a síry z makromolekulární organické hmoty. Proteiny jsou významné také v nových výzkumných tématech životního prost edí, jako t eba p i studiu zásobárny p2dního uhlíku, nebo horizontálního p enosu spongiformní encefalopatie (zán#t mozku) a možných negativních

8

vliv2 insekticidních toxin2 uvoln#ných z rostlin, ošet ených prost edky hubícími hmyz. Na t ech obrázcích jsou znázorn#ny reakce a mechanismy interakcí mezi povrchem jílových minerál2, p2dní organickou hmotou a p2dními mikroorganismy. JiBí Konta

agregát2 brushitu a struvitu. Základní rozdíly mezi ob#ma hydráty oxalátu vápenatého jsou znázorn#ny na n#kolika obrázcích: makroskopické a mikroskopické fotografie agregát2, rozdíly v krystalografii COM a COD, rozdíly v atomární krystalové struktu e COM a COD, odlišné sorp ní vlastnosti r2zných ploch obou druh2 dokonale vyvinutých mikrokrystal2, p esný popis r2zných krystalových ploch COM a COD a jejich odlišná adhezní síla v2 i organickým makromolekulám, které podporují agregaci a tvorbu kamen2. Nejvýznamn#jší ást tohoto výzkumu spo ívá ve zjišt#ní, že velmi b#žná plocha (100) na patologických krystalech COM je nejvíce adhezivní (s nejv#tší p ilnavostí organických makromolekul), kdežto velmi b#žná plocha (101) na "p ív#tiv# se chovajících" krystalech COD se vyzna uje minimální p ilnavostí v2 i organickým makromolekulám v mo i. [Záv#re ná kritická poznámka: V láncích o kostech a zubech postrádám zmínku o frankolitu a dahllitu a o úloze fluoru v krystalové struktu e "bioapatitu".] JiBí Konta

Fubini B., Fenoglio I. (2007): Toxic potential of mineral dusts. - Elements, 3: 407-414. Auto i z Center "G. Scansetti" for Studies on Asbestos and Other Toxic Particulates a z ústavu Dipartimento di Chimica IFM, Università degli Studi di Torino v Itálii, popisují hlavní faktory studované v toxikologii vdechovaných ástic. Zejména podrobn#ji vysv#tlují, jak se chovají ástice SiO2 a asbest2. D2kladn# je rozebrán vliv tvaru, velikosti a reaktivity povrchu vdechovaných minerálních ástic. Z fyzikálních a fyzikáln# chemických vlastností jsou toxicky závažné: vláknitý i jehli kovitý tvar ástic, v p ípad# SiO2 p2sobí zhoubn# krystalické formy, nej ast#ji k emen, kdežto amorfní SiO2 p2sobí podstatn# mírn#ji; ostré hrany t íštivých minerálních ástic, povrchové defekty a nábojov# nevyrovnané ionty na lomných plochách a hranách v p erušených vazbách zp2sobují v#tší reaktivitu povrchu a tím i toxicitu minerálních ástic; volné radikály na povrchu minerálních i organických ástic mají zvláš; silné toxické ú inky, nebo; mohou nap . zp2sobit mutace DNA, což je jeden z prvních krok2 ke vzniku rakoviny. Významný je také pom#r hydrofilnosti ku hydrofobnosti minerálních ástic, ovliv-ující adsorpci fosfolipid2 a proteinu, což generuje poruchy v bu-kách membrán a adhezi bun#k. V dalším výzkumu se studuje rozpustnost a tedy "biopersistence" vdechovaných minerálních ástic a jak tyto reakce probíhají v lidském t#le. Auto i podrobn#ji referují o dalších nebezpe ných minerálních ásticích, k nimž pat í vulkanický popel o vysokém obsahu oxid2 železa, všechny vláknité nebo jehli kovité silikáty (nemoc asbestóza), t eba i zeolit erionit (K,Na,Mg,Ca-zeolit) a fluoro-edenit (Na,Ca,Mg-alumosilikát s fluorem); toxické jsou extrémn# jemné nano ástice n#kterých inertních látek (TiO2, uhlík), kdežto v hrubších, t eba mikronových ásticích jsou neškodné. JiBí Konta

ODBORNÝ SEMINÁ/ „ Metakaolin 2008 “ Jako loni, také letos, se dne 20. 3. 2008 konal na Stavební fakult# VUT v Brn# seminá zam# ený na problematiku výzkumu a využití metakaolinu. Po adatelem byla za spolupráce Stavební fakulty a Ústavu chemie VUT v Brn# paní Prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc., která tyto seminá e organizuje. Seminá byl rozd#len do t í ástí. První byla v#nována výzkumu a využití metakaolinu ve stavebnictví a chemickém pr2myslu. Druhá ást byla v#nována využití metakaolinu v geopolymerních systémech a t etí ást byla v#nována aplikacím metakaolinu v betonech. Na seminá i bylo p edneseno 14 p ísp#vk2 z v#deckovýzkumných a komer ních pracoviš; z celé /eské republiky nap . (VUT Brno, /VUT Praha, VŠCHT Praha, Pracovišt# AV /R v.v.i., VÚAnCH a.s. Ústí nad Labem, /eské lupkové závody a.s., EKONARD s.r.o., Lias Vintí ov k.s.) a další. Polední p estávky využili všichni ú astníci k vým#n# informací a názor2 na své práce, pop ípad# hledali nové možnosti spolupráce. Byly p edneseny dva p ísp#vky len2 /eské spole nosti pro výzkum a využití jíl2: Fuitová L., Herzogová L., Doušová B., Koloušek D., Machovi V., Lhotka M., (VŠCHT Praha), Grygar T. (ÚACH AV /R v.v.i. jež u Prahy): Sorpce oxoaniontI arsenu a selenu na Fe – modifikované metakaoliny. Hájek P., (ÚSMH AV /R v.v.i.), Koloušek D., Andertová J. (VŠCHT Praha): Geopolymerní reakce metakaolinu pro pBípravu zeolitu A. Ze všech p ednesených p ísp#vk2 byl rovn#ž sestaven sborník. V záv#ru seminá e vyzdvihla hlavní organizátorka úrove- a hodnotu t#chto akcí, nebo; takových jednání, kdy si své zkušenosti mohou vym#nit jak pracovníci akademických, tak komer ních pracoviš;, není mnoho. Z tohoto d2vodu, jak nám sd#lila paní profesorka, se bude snažit zorganizovat tento seminá op#t p íští rok. Zárove- jsme v pr2b#hu seminá e informovali

Wesson J.A., Ward M.D. (2007): Pathological biomineralization of kidney stones. - Elements, 3: 415-421. První autor z Nephrology Division, Medical Center and the Medical College of Wisconsin, Milwaukee, a druhý z Molecular Design Institute, Department of Chemistry, New York University, New York, USA, se v#nují detailnímu krystalografickému výzkumu ledvinových kamen2, jež se vyskytují jako agregáty mikrokrystal2 monohydrátu oxalátu vápenatého (COM = calcium oxalate monohydrate, CaC2O4.H2O, monoklinická fáze). Patologické chování COM je zcela odlišné od chování dihydrátu oxalátu vápenatého (COD = calcium oxalate dihydrate, CaC2O4.2H2O), což je tetragonální minerální fáze b#žn# se vyskytující ve vyprázdn#né mo i. COD se vyskytuje mén# asto v ledvinových kamenech a dokonce chrání ledviny proti vzniku COM kamen2. Jsou tu i fotografické snímky

9

ú astníky o konání 18. jílové konference v /eské republice v Záto-ských Dvorech u /eského Krumlova. Paní profesorka Rovnaníková nám p islíbila rozeslání informací o této konferenci všem zú astn#ným. Tímto jí d#kujeme a t#šíme se na další seminá . Pavel Hájek

návratu se stal vedoucím odd#lení mladšího paleozoika. Po odchodu do penze pracoval ješt# v Informa ním st edisku Pražského hradu. Vedle odborných aktivit vzpomínám i na spoluú ast p i budování našich obydlí, kdy n#kolik let trvající svépomocnou výstavbou jsme zajiš;ovali bydlení svých rodin. Fando, z2stáváš trvale ve vzpomínkách svých koleg2 a p átel. Karel Melka

RNDr. FRANTIŠEK VALÍN, CSc. IN MEMORIAM

NOVÍ

LENOVÉ

/eská spole nost pro výzkum a využití jíl2 má v sou asné dob# po vyškrtnutí neplati 2 celkem 83 individuálních len2 a vítá deset nových len2, kte í podali své p ihlášky v období mezi 22. 04. 2005 a 16.04.2008: K estní jméno, p íjmení, p esná adresa: Ing. Roman Slavík, Ústav inženýrství ochrany životního prost edí, Univerzita Tomáše Bati ve Zlín#, nám.T.G.Masaryka 275, 760 01 Zlín Ing. Barbora Doušová, CSc., ÚCHPL, VŠCHT, Technická 5 166 28 Praha 6 RNDr. Ivan Turnovec, Na Kamenci 1755, 511 01 Turnov RNDr. Alexandr Martaus, ÚCHPL, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6 Ing. František Jezdinský, Gothardská 3, 160 00 Praha 6 Pavel Baxa, Vojt#šská 5, 110 00 Praha 1 Mgr. SoUa Peikerová, Gekon s.r.o., Na Jarov# 2, 130 00 Praha 3 Doc. Ing. Petr Praus, Ph.D., FMMI, VŠB-TU Ostrava, 17.listopadu 15, 708 33 OstravaPoruba Mgr. Petr Ková8, Ke Karlovu 3, 121 16 Praha 2 Ing. Karla Barabaszová, Ph.D., VŠB - Technická univerzita Ostrava, Centrum nanotechnologií, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava - Poruba Martin Š astný

Všechny nás p ekvapila zpráva o úmrtí RNDr. Františka Valína, CSc., který odešel z tohoto sv#ta 28. února 2008 zcela neo ekávan# po krátké nemoci ve v#ku 77 let. Dr. František Valín se narodil v Praze dne 14. prosince 1931. Jinošská léta strávil v Neratovicích u Prahy a st edoškolské vzd#lání absolvoval na gymnasiu v Kralupech, kde rovn#ž odmaturoval. Studium geologie ukon il v roce 1954 na pražské Karlov# univerzit#, kde též získal v#deckou hodnost kandidáta geologických v#d. Celou svoji aktivní profesionální innost provád#l na pracovišti Úst edního ústavu geologického v Praze, kde se zapojil do výzkumu permokarbonských uloženin hlavn# v Podkrkonoší a vnitrosudetské pánvi. Zam# il se z velké ásti svého studia na petrografickou charakteristiku hornin. Podílel se na výzkumu sediment2 a vulkanoklastického materiálu. Pro svoji práci využíval laboratorních metod. To byla sty ná oblast naší vzájemné spolupráce na základ# minerální charakteristiky zejména v rentgendifrak ní technice. Byl dlouholetým lenem naší jílové skupiny a ztrácíme v n#m významného spolupracovníka v#nujícího se aplikacím, jež jsou p edm#tem naší odborné innosti. Dr. Valín studoval zdrojové oblasti klastických materiál2 zmín#ných region2. Byl jedním z prvních, kdo se pokusil ur it sm#r transportu podle orientace valoun2 ve slepencích a snažil se zjistit prost edí vzniku t#chto hornin. V pozd#jších letech se zú astnil zahrani ních expertíz. Bylo to kratší dobu v Iráku a pak n#kolik let v Maroku. Díky jazykovým znalostem byl platným lenem eské expertní skupiny, jež v uvedených oblastech pracovala v rámci zahrani ní firmy Polytechna. V Maroku se pak stal jejím sty ným referentem jako zam#stnanec zahrani ního odd#lení Úst edního ústavu geologického. Po

NOVÁ KNIHA V letošním roce vychází v nakladatelství Springer v sérii Encyklopedie v#d o Zemi „Encyclopedia of Soil Science“ editovaná Wardem Chesworthem, emeritním profesorem geochemie na Univerzit# Guelph, Ontario, Kanada. Encyklopedie má celkem 902 stran, 510 obrázk2 (z toho 50 barevných), ISBN 978-1-4020-3994-2. Publikace je ur ena široké odborné ve ejnosti zajímající se o p2dy. Publikace poskytuje obsáhlé abecední zpracování základních hesel z pedologie v jednom svazku. Kniha obsahuje asi 160 odborných lánk2 pokrývajících hlavní aspekty p2dní fyziky, chemie, biologie, technologie, geneze, morfologie a klasifikace. Seznamuje nás s rostoucím využitím p2d pro sv#tovou produkci potravin, stavebních materiál2 a s požadavkem lepšího globálního pochopení p2d a jejich proces2. Tyto v2d í lánky jsou dopln#ny 430 definicemi obecných termín2 v pedologii. V krátké dob# je to již druhá taková publikace týkající se p2d. První vyšla v roce 2002 pod stejným názvem, ale editovaná Rattan Lal a vydalo ji

10

nakladatelství Marcel Dekker, po et stran: 1476, ISBN: 082470634X a její druhé vydání v roce 2006 vyšlo v nakladatelství CRC Press, po et stran: 1923, ISBN: 0849350530. Martin Š astný

Možnosti zapojení malých a st8edních podnikA a výzkumných organizací do 7. rámcového programu EU: Nové impulzy k posílení inovací a aplikovaného výzkumu v R

18. JÍLOVÁ KONFERENCE V REPUBLICE

Sedmý rámcový program Evropského spole enství pro výzkum, technologický rozvoj a demonstrace (7. RP; www.fp7.cz), který byl ustaven Evropským parlamentem a Radou na léta 20072013, sleduje jako hlavní strategický cíl zajistit, aby EU zaujala ve v#d# a výzkumu vedoucí sv#tové postavení. Zna ný d2raz je v tomto novém programu kladen rovn#ž na aktivní zapojení malých a st edních podnik2 (MSP; < 250 zam#stnanc2). V rámci celé EU sice MSP po etn# tvo í skoro 99% všech evropských firem, ale jejich inova ní schopnosti jsou asto omezené v d2sledku nedostate ného sep#tí s aplikovaným výzkumem, a; již z d2vod2 absence vlastních výzkumných kapacit, nebo pot ebného kapitálu. Nové možnosti pro výhodné zapojení MSP se v 7. RP nyní otevírají zejména v klí ové oblasti „Výzkum ve prosp ch MSP“, která je sou ástí zvláštního programu „Kapacity“, s navrhovaným celkovým rozpo tem na léta 2007-2013 ve výši 1 336 mil. €. Projekty tohoto typu probíhají tak, že skupina n#kolika evropských MSP, v#tšinou z jednoho oboru, spole n# zformuluje a zadá výzkumný úkol nebo téma, jež bezprost edn# souvisí s jejich praktickými výzkumnými a vývojovými problémy, nebo s inova ními pot ebami. Takto definovaný, zcela konkrétní výzkumný úkol potom vy eší „na klí “ kvalifikované evropské výzkumné instituce a získané výsledky p edají zp#t MSP, které se automaticky stávají výhradními vlastníky získaných výsledk2. MSP rovn#ž ov# ují nebo testují dosažené výzkumné výsledky v praxi. ješitelské konsorcium musí být tvo eno nejmén# t emi nezávislými MSP ze t í zemí EU a nejmén# dv#ma výzkumnými organizacemi. Schválené projekty probíhají obvykle 1-2 roky a jejich rozpo et se typicky pohybuje v rozmezí 0,5 – 1,5 mil. €. Hlavních výhod daného schématu, které stimuluje praktickou spolupráci MSP a výzkumných organizací, je n#kolik. Jednak, tématika p edkládaných projekt2 není prakticky nijak omezena a ídí se pouze inova ním a technologickým p ínosem daného výzkumu pro MSP. Navíc, jsou tyto projekty velmi výhodn# financovány Evropskou komisí - související náklady jsou MSP hrazeny obvykle ze 75%, zatímco v p ípad# výzkumných institucí ze 100%. Jak MSP, tak i výzkumné organizace mohou prost ednictvím programu „Výzkum ve prosp#ch MSP“ získat nové mezinárodní zkušenosti, rozvinout podstatné obchodní a technologické kontakty, inovovat za peníze EU a zvýšit tak svoji konkurenceschopnost na evropském trhu. Dosavadní zkušenosti z p edchozího 6. RP a z již uzav ených výzev 7. RP nazna ují, že eské MSP a výzkumné organizace vykazují pom#rn# slušnou, asi 12% úsp#šnost v po tu schválených projekt2, v nichž se nej ast#ji zapojují jako spolu ešitelé. Usnadnit další zapojení domácích institucí, jak MSP, tak i výzkumných organizací, do 7. RP i do dalších rámcových program2 EU, si klade za cíl

ESKÉ

29. zá8í - 1. 8íjna 2008 Sporthotel ZátoU, ZátoUské Dvory u Krumlova

eského

/eská spole nost pro výzkum a využití jíl2 po ádá svou 18. konferenci o jílové mineralogii a petrologii, nov# nazvanou 18. jílová konference v /eské republice. Spolupo adatelem tohoto setkání je Ústav struktury a mechaniky hornin AV /R, v.v.i. a podnik LB Minerals. Témata konference A) Fylosilikáty v sedimentotvorných procesech B) Kritické hodnocení dvou nových p íru ek o jílových minerálech a jílech a diskuse o nich C) Využití jílových materiál2 v tradi ních a moderních technologiích D) Využití metakaolinu, geopolymer2 a stavebních materiál2 Sou%ástí konference jsou i exkurze Gotické, renesan ní a barokní historické budovy, v etn# zámku a jejich stavební kameny v /eském Krumlov#, keramické jíly a ložisko diatomitu, lokalita vltavín2, grafitový d2l. Konferen%ními jazyky jsou angli%tina, %eština. DAležité termíny: Definitivní p ihlášky do 30.5.2008 Druhý cirkulá - 15.5.2008 P íjem abstrakt2 do 30.5.2008 Platba poplatku do 30.6.2008 T etí cirkulá - srpen 2008 Publikace Všichni registrovaní ú astníci konference obdrží knihu abstrakt2, která vyjde jako 39. íslo našeho informa ního bulletinu Informátora. Na konferenci každý ú astník obdrží ješt# exkurzního pr2vodce a seznam ú astník2. Vybrané p ísp#vky budou uve ejn#ny v plném zn#ní ve sborníku, který vyjde v recenzovaném periodiku Acta Geodynamica et Geomaterialia na ja e 2009. Rukopisy ve kvalitní angli tin# je t eba odevzdat b#hem konference nebo t#sn# p ed ní. Úprava abstrakt2 a rukopis2 v elektronické podob# bude oznámena ve 2. cirkulá i. P8ihlášky a ubytování Konferen ní poplatek iní 4.500,- K (v n#m jsou zahrnuty ob#dy, ve e e, exkurze a konferen ní písemnosti v etn# sborníku). Ubytování bude p ímo v míst# konání konference v hotelu Záto-. Cena ubytování je 1.080,- K /osoba/noc, které si každý ú astník hradí sám a zahrnuje snídani a využití veškerého sportovního zázemí. Podrobnosti k celé konferenci i s pokyny pro psaní abstrakt2 a publikací bude ve 2. cirkulá i. Martin Š astný

11

nový projekt BISONet (BusInesS and InnOvation Support Network for the CR), koordinovaný Technologickým centrem AV /R, který je sou ástí celoevropské sít# Enterprise Europe Network resp. (http://www.enterprise.europe-network.cz, http://www.enterprise-europenetwork.ec.europa.eu/index_eu.htm). V rámci /R, integruje BISONet služby jedenácti regionálních institucí, s cílem poskytovat komplexní podp2rné informa ní, právní a jiné služby pro podniky, organizace i jednotlivce, v oblastech souvisejících s evropským obchodem, inova ním podnikáním, transferem pokro ilých technologií a aplikovaným evropským výzkumem obecn#, zejména ve vztahu k rámcovým program2m EU. /eská spole nost pro výzkum a využití jíl2, která ve svých adách sdružuje oborov# podobn# zam# ené p edstavitele ady národních MSP i výzkumných organizací, by mohla p edstavovat ideální prost edí pro vznik ešitelského konsorcia, jež by v rámci výše zmín#ných nových schémat 7. RP mohlo efektivn# ešit široké spektrum výzkumných úkol2 spojených s inova ními pot ebami MSP, mj. v oblasti vývoje a výroby keramiky, skla, netradi ního využití jílových surovin, vývoje nanomateriál2, nových komplexních materiál2 využívajících jílové složky apod. Václav Suchý

16.-17. zá í 2008 Kontaktní adresa: Ing. Marcela Rohošková, PhD. E-mail: [email protected] www.pedologie.cz GeoMod2008 Florencie, Itálie 22. - 24. 9 .2008 Kontaktní adresa: [email protected] Phone: +39 055 685233 Fax: +39 055 6585493 www.geomod2008.org 4. st8edoevropská jílová konference MECC´08 Zakopané, Polsko 22. - 27. zá í 2008 Kontaktní adresa: Katarzyna Gorniak AGH University of Science and Technology Al. Mickiewicza 30 60-59 Krakow - Poland e-mal: [email protected] 18. jílová konference v eské republice (výzkum jílových minerál2, jíl2 a dalších jílových akumulací) Záto-ské Dvory- /eský Krumlov, Sporthotel Záto28.9. - 3.10.2008 Kontaktní adresa: CLAYS Ústav struktury a mechaniky hornin AV R, v.v.i. V Holešovi kách 41 182 09 Praha 8 e-mail: [email protected]

AKTUALITY 33. Mezinárodní geologický kongres Oslo, Norsko 6. - 14. srpna 2008 Kontaktní adresa: www.33igc.org Thomas Heftyesgt. 2, P O Box 2694 Solli, No 0204 Oslo Phone: +47 2256 1930 Fax: +47 2256 0541 E-mail: [email protected] Homepage: http://www.congrex.no

14. mezinárodní jílová konference (AIPEA) Micro et nano: Scientiae Mare Magnum Castellaneta Marina, Itálie 14. - 20. ervna 2009 Kontaktní adresa: www.14icc.org e-mail: [email protected]

EUROSOIL Congress Soil-Society-Environment Víde-, Rakousko 25.-29. srpna 2008 Kontaktní adresa: Winifred E.H. Blum E-mail: [email protected] Homepage: www.ecsss.net/congress.htm

Vydává: eská spole nost pro výzkum a využití jílI Registra ní íslo: MK R E 17129 Editor: RNDr. Martin Š astný, CSc. Ústav struktury a mechaniky hornin AV R V Holešovi kách, 41 182 09 Praha 8 - Libe+ tel.: 266 009 262, 410 fax: 268 866 45 e-mail: [email protected] lenové redak%ní rady: Prof. RNDr. JiBí Konta, DrSc. RNDr. Karel Melka, CSc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D. Technický redaktor: Jana Šreinová Vychází 7. 5. 2008 Tišt ná verze: ISSN 1802-2480 Internetová .pdf verze: ISSN: 1802-2499

4. mezinárodní konference FEZA Zeolity a související materiály: Trendy, cíle a výzvy Univerzita Pierre a Marie Curie, Pa íž 2. - 6. zá í 2008 Kontaktní adresa: Pr. Antoine Gédéon FEZA 2008 UPMC, laboratoire SIEN 4, place Jussieu, case 196 75252 Paris cedex 05- France e-mail: [email protected] 12. pedologické dny „Antropogenní zatížení p2d“ Kostelec nad /ernými Lesy, /eská republika

12