Nanocrystalline metal oxides

[wpcol_2third id=”” class=”” style=””]

Head of the Division:

Assoc. Prof. Libor Machala, Ph.D.

About the group:

The group focuses on research in the field of nanocrystalline metal oxides, chiefly for biomedical applications and environmental technologies. The primary focus is on developing magnetic iron oxide nanoparticles used as a contrast agent for magnetic resonance imaging, drug carriers for targeted transport in cancer therapy and in the magnetic separation of biomolecules and cells. In the environmental chemistry area, the group works on developing new types of magnetic sorbents, environmentally friendly oxidants based on ferrates of alkali metals, and on magnetically separable catalysts. Also of importance is the study of biogenic iron oxide nanoparticles for biotechnological applications, thin oxide films for direct solar water splitting technology and magnetic nanoparticles as electrochemical biosensors.

Results highlights – Publications:

„Mossbauer Spectroscopy: Applications in Chemistry, Biology, Industry, and Nanotechnology“. ISBN: 978-1-118-05724-7, 672 pages, December 2013 Link

[wpcol_divider]

 

nanotodayHola, Y. Zhang, Y. Wang, E. P. Giannelis, R. Zboril and A. L. Rogach: “Carbon dots—Emerging light emitters for bioimaging, cancer therapy and optoelectronics”, NANO TODAY,  vol. 9, iss. 5,  pp. 590-603, 2014.
DOI: 10.1016/j.nantod.2014.09.004, IF = 18.432

[wpcol_divider]

ACS NANOTuček, K. C. Kemp, K. S. Kim and R. Zbořil: “Iron-Oxide-Supported Nanocarbon in Lithium-Ion Batteries, Medical, Catalytic, and Environmental Applications”, ACS NANO, vol. 8, iss. 8, pp. 7571 – 7612, 2014.
DOI: 10.1021/nn501836x, IF = 12.033

[wpcol_divider]

chemmatterZoppellaro, A. Kolokithas-Ntoukas, K. Polakova, J. Tucek, R. Zboril, G. Loudos, E. Fragogeorgi, C. Diwoky, K. Tomankova, K. Avgoustakis, D. Kouzoudis and A. Bakandritsos: “Theranostics of Epitaxially Condensed Colloidal Nanocrystal Clusters, through a Soft Biomineralization Route”, CHEM. MATER., vol. 26, iss. 6, pp. 2062-2074, 2014.
DOI: 10.1021/cm404053v, IF = 8.238

[wpcol_divider]

chemcommun-vol50-iss31Liu, X. Bao, L. Mao, J. Tucek, R. Zboril, J. Liu, F. Guo, Z. Ni and M. Tong: “A Chiral Spin Crossover Metal-Organic Framework”, CHEM. COMMUN., vol. 50, iss. 31, pp. 4059 – 4061, 2014.
DOI: 10.1039/c3cc48935c, IF = 6.718

[wpcol_divider]

biosensorsMagro, D. Baratella, G. Salviulo, K. Polakova, G. Zoppellaro, J. Tucek, J. Kaslik, R. Zboril and F. Vianello: “Core–shell hybrid nanomaterial based on prussian blue and surface active maghemite nanoparticles as stable electrocatalyst”, BIOSENSORS AND BIOELECTRONICS, vol. 52, pp. 159-165, 2013.
DOI: 10.1016/j.bios.2013.08.052, IF = 6.451

[wpcol_divider]

journal of inorganicKuzmann, G. Zoppellaro, J. Pechousek, J. Cuda, Z. Klencsar, Z. Homonnay, J. Tucek, R. Szalay, M. Papai, L. Machala, and R. Zboril, “Ferromagnetic Coupling in an Fe[C(SiMe3)(3)](2)/Ferrihydrite Hetero-Mixture Molecular Magnet,” EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY, iss. 20, pp. 3178-3183, 2014.
DOI: 10.1002/ejic.201402033, IF = 2.965

[wpcol_divider]

ACS Sustainable Chemistry & EngineeringMarkova, P. Novak, J. Kaslik, P. Plachtova, M. Brazdova, D. Jancula, K. M. Siskova, L. Machala, B. Marsalek, R. Zboril, and R. Varma, “Iron(II,III)-Polyphenol Complex Nanoparticles Derived from Green Tea with Remarkable Ecotoxicological Impact,” ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, vol. 2, iss. 7, pp. 1674-1680, 2014.
DOI: 10.1021/sc5001435

[wpcol_divider]

Selected applied results

  • Device to carry out separation of whey proteins from milk medium. Utility Model; K. Holá, R. Zbořil, I. Medřík
  • Composite material based on zero-valent iron nanoparticles bound to the matrix surface and use thereof. Utility Model; Z. Marková, J. Filip, I. Medřík, R. Zbořil
  • Iron oxide nanoparticles with enhanced T2 relaxation indices for magnetic resonance representation and process for preparing thereof, Patent; D. Maity, G. Zoppellaro, R. Zbořil, K. Poláková

Contract research

  • Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), Daejeon, Korea – sale of transmission Mössbauer spectrometer
  • Texas A&M University, USA, Prof. Sharma –  sale of transmission Mössbauer spectrometer and cryostat-based liquid nitrogen
  • BGSYS HT, s.r.o. Pardubice – Stability testing of protective ceramic layers to high temperatures and pressures
  • Bochemie a.s., Farmak a.s. – BET analysis
  • FERMAT GROUP a.s., University of Pardubice, Precheza a.s. – Analysis of samples by Mössbauer spectroscopy
  • VŠB Ostrava – Delivery of magnetic nanoparticles

 

[/wpcol_2third]
[wpcol_1third_end]

Transmission Mössbauer spectrometer

Low temperature and in-field Mössbauer spectrometer

The main applications of carbon quantum dots.

The main applications of carbon quantum dots.

SC_007

Iron-oxide-based condensed magnetic cluster for usage in theranostic applications.

SC_006

Examples of composite systems containing iron oxide nanoparticles and carbon nanostructures.

[/wpcol_1third_end][wpcol_2third id=”” class=”” style=””]

Vedoucí oddělení:

Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.

O skupině:

Skupina se zaměřuje na výzkum nanokrystalických oxidů kovů především pro biomedicínské aplikace a environmentální technologie. Jedná se především o vývoj magnetických nanočástic oxidů železa, které se využívají jako kontrastní látky při zobrazování metodou magnetické rezonance, nosiče léčiv pro cílený transport v protinádorové terapii nebo při magnetické separaci biomolekul a buněk. V oblasti environmentální chemie skupina pracuje na vývoji nových typů magnetických sorbentů, ekologicky šetrných oxidantů na bázi železanů a železičnanů alkalických kovů nebo magneticky separovatelných katalyzátorů. Významné je také studium biogenních nanočástic oxidů železa pro biotechnologické aplikace, tenkých oxidických filmů pro technologie přímého solárního štěpení vody nebo magnetických nanočástic jako elektrochemických biosenzorů.

Nejvýznamnější výsledky – Publikace:

„Mossbauer Spectroscopy: Applications in Chemistry, Biology, Industry, and Nanotechnology“. ISBN: 978-1-118-05724-7, 672 pages, December 2013 Link

[wpcol_divider]

 

nanotodayHola, Y. Zhang, Y. Wang, E. P. Giannelis, R. Zboril and A. L. Rogach: “Carbon dots—Emerging light emitters for bioimaging, cancer therapy and optoelectronics”, NANO TODAY,  vol. 9, iss. 5,  pp. 590-603, 2014.
DOI: 10.1016/j.nantod.2014.09.004, IF = 18.432

[wpcol_divider]

ACS NANOTuček, K. C. Kemp, K. S. Kim and R. Zbořil: “Iron-Oxide-Supported Nanocarbon in Lithium-Ion Batteries, Medical, Catalytic, and Environmental Applications”, ACS NANO, vol. 8, iss. 8, pp. 7571 – 7612, 2014.
DOI: 10.1021/nn501836x, IF = 12.033

[wpcol_divider]

chemmatterZoppellaro, A. Kolokithas-Ntoukas, K. Polakova, J. Tucek, R. Zboril, G. Loudos, E. Fragogeorgi, C. Diwoky, K. Tomankova, K. Avgoustakis, D. Kouzoudis and A. Bakandritsos: “Theranostics of Epitaxially Condensed Colloidal Nanocrystal Clusters, through a Soft Biomineralization Route”, CHEM. MATER., vol. 26, iss. 6, pp. 2062-2074, 2014.
DOI: 10.1021/cm404053v, IF = 8.238

[wpcol_divider]

chemcommun-vol50-iss31Liu, X. Bao, L. Mao, J. Tucek, R. Zboril, J. Liu, F. Guo, Z. Ni and M. Tong: “A Chiral Spin Crossover Metal-Organic Framework”, CHEM. COMMUN., vol. 50, iss. 31, pp. 4059 – 4061, 2014.
DOI: 10.1039/c3cc48935c, IF = 6.718

[wpcol_divider]

biosensorsMagro, D. Baratella, G. Salviulo, K. Polakova, G. Zoppellaro, J. Tucek, J. Kaslik, R. Zboril and F. Vianello: “Core–shell hybrid nanomaterial based on prussian blue and surface active maghemite nanoparticles as stable electrocatalyst”, BIOSENSORS AND BIOELECTRONICS, vol. 52, pp. 159-165, 2013.
DOI: 10.1016/j.bios.2013.08.052, IF = 6.451

[wpcol_divider]

journal of inorganicKuzmann, G. Zoppellaro, J. Pechousek, J. Cuda, Z. Klencsar, Z. Homonnay, J. Tucek, R. Szalay, M. Papai, L. Machala, and R. Zboril, “Ferromagnetic Coupling in an Fe[C(SiMe3)(3)](2)/Ferrihydrite Hetero-Mixture Molecular Magnet,” EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY, iss. 20, pp. 3178-3183, 2014.
DOI: 10.1002/ejic.201402033, IF = 2.965

[wpcol_divider]

ACS Sustainable Chemistry & EngineeringMarkova, P. Novak, J. Kaslik, P. Plachtova, M. Brazdova, D. Jancula, K. M. Siskova, L. Machala, B. Marsalek, R. Zboril, and R. Varma, “Iron(II,III)-Polyphenol Complex Nanoparticles Derived from Green Tea with Remarkable Ecotoxicological Impact,” ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, vol. 2, iss. 7, pp. 1674-1680, 2014.
DOI: 10.1021/sc5001435

[wpcol_divider]

Výsledky aplikovaného výzkumu

  • Zařízení k provádění separace syrovátkových proteinů z mléčného média. Užitný vzor; K. Holá, R. Zbořil, I. Medřík
  • Kompozitní materiál na bázi nanočástic nulamocného železa vázaných na povrchu matrice a jeho užití. Užitný vzor; Z. Marková, J. Filip, I. Medřík, R. Zbořil
  • Nanočástice oxidu železa s vylepšenými T2 relaxačními indexy pro zobrazování magnetickou rezonancí a způsob jejich přípravy, Patent; D. Maity, G. Zoppellaro, R. Zbořil, K. Poláková

Smluvní výzkum

  • Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), Daejeon, Korea – prodej transmisního Mössbauerova spektrometru
  • Texas A&M University, USA, Prof. Sharma –  prodej transmisního Mössbauerova spektrometru a kryostatu na bázi kapalného dusíku
  • BGSYS HT, s.r.o. Pardubice – testování stability ochranných keramických vrstev vůči vysokým teplotám a tlakům
  • Bochemie a.s., Farmak a.s. – analýzy BET
  • FERMAT GROUP a.s., University of Pardubice, Precheza a.s. – analýza vzorků pomocí Mössbauerovy spektroskopie
  • VŠB Ostrava – dodání magnetických nanočástic

 

[/wpcol_2third]
[wpcol_1third_end]

Transmisivní Mössbauerův spektrometer

Low temperature, in-field Mössbauerův spektrometer

Vybrané aplikace uhlíkových kvantových teček.

Vybrané aplikace uhlíkových kvantových teček.

SC_007

Kondenzované magnetické klastry na bázi oxidů železa pro použití v teranostických aplikacích.

SC_006

Příklady kompozitních systémů nanočástic oxidů železa s uhlíkovými strukturami.

[/wpcol_1third_end]