The Biology Centre of the Czech Academy of Sciences and the Faculty of Science of the University of South Bohemia will host the prestigious PLANTMETALS 2025 scientific conference in the second week of September. The meeting will take place from 9 to 12 September 2025 on the scientific campus in České Budějovice and aims to bring together experts from all disciplines working on trace metals in plants. More than seventy scientists from 21 countries around the world are expected to attend.

Trace metals are elements that occur in very low concentrations in plants and the environment – some of them are essential for life (e.g., iron, zinc, copper, or manganese), while others can be toxic (e.g., cadmium, lead, or mercury). Conference participants will share the latest research on how plants take up, utilize, and store trace metals, as well as how they cope with deficiency, excess, or toxicity. Discussions will cover all essential and non-essential trace metals, as well as metalloids, which are elements with properties between metals and non-metals (e.g., arsenic, antimony, or silicon).

The conference is open to scientists from around the world at all career stages. Keynote speakers include Marcel Bugter from the international chemical company Nouryon (Netherlands), who will discuss regulatory and scientific challenges related to micronutrient fertilizers. Prof. Ute Krämer from Ruhr University Bochum (Germany) will present genome-enabled approaches to studying metal hyperaccumulation and tolerance in plants. Prof. Olena Vatamaniuk from Cornell University (USA) will explain the crosstalk between iron and copper homeostasis in Arabidopsis thaliana. Annette Rompel from Universität Wien (Austria) will present functional changes in the family of type 3 copper proteins, while Prof. Jörg Rinklebe from Bergische Universität Wuppertal (Germany) will focus on trace elements in soils and plants.  Representing both host institutions, Prof. Hendrik Küpper is the main organizer of the conference, and he will show a comparison of mechanisms leading to lethal and sublethal toxicity of metals and metalloids in plants.

The conference is organized by the Plantmetals Society. Detailed information about the program and organization can be found at plantmetals.net 

Vědkyním z Laboratoře strukturní chemie PřF JU se společně s ostatními kolegy podařilo objasnit výsledky naší nejnovější studie, publikované v časopise Structure, s názvem: „Variabilní strukturální flexibilita izoforem β-galaktosidázy z Bacillus circulans určuje jejich jedinečné funkce“ (The variable structural flexibility of the Bacillus circulans β-galactosidase isoforms determines their unique functionalities).

Naše práce odhaluje, jak strukturální rozdíly mezi izoformami enzymu β-galaktosidázy ovlivňují jejich biochemické funkce, a zdůrazňuje roli proteinové flexibility v různých mechanismech enzymů. Tyto poznatky mají široké využití v biotechnologiích a vývoji účinnějších enzymů.

Co se zjistilo?

• β-Galaktosidáza z Bacillus circulans (BgaD) je klíčovým enzymem při syntéze β-galaktooligosacharidů (GOS), důležitých v potravinářství a farmacii.
• Izoforma A (BgaD-A) vykazuje jedinečné vlastnosti, které se liší od izoformy D (BgaD-D). Pomocí kryo-EM analýzy a srovnání s rentgenovými krystalografickými daty jsme odhalili zásadní strukturální rozdíly.
• BgaD-A obsahuje „Barierovou doménu 8“, která u BgaD-D chybí a blokuje přístup delších oligosacharidů do aktivního místa enzymu. Tato nová doména tak přispívá ke zvýšené selektivitě BgaD-A vůči kratším substrátům.

Klíčové poznatky:

1. Flexibilita a nová doména: BgaD-A má flexibilní Big-4 doménu a unikátní „Barierovou doménu 8“, která omezuje přístup delším substrátům.
2. Specifita substrátů: Aktivní místo BgaD-A preferuje kratší oligosacharidy, což bylo potvrzeno pomocí dokovacích simulací s laktózou a tetrasacharidy.
3. Strukturální rozdíly vysvětlují různé funkce: Tyto rozdíly ovlivňují schopnost enzymu provádět transgalaktosylaci, klíčový krok při syntéze GOS.

Proč je to důležité?
Naše výsledky přispívají k lepšímu pochopení enzymové katalýzy a otevírají nové možnosti pro cílený návrh enzymů, které mohou produkovat specifické galaktooligosacharidy efektivněji a udržitelněji. To má přímé aplikace v potravinářském a farmaceutickém průmyslu.

Celý článek najdete zde:
The variable structural flexibility of the Bacillus circulans β-galactosidase isoforms determines their unique functionalities

Kontakt: Mgr. Barbora Kaščáková, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.) 

Přijměte pozvání na seminář Katedry medicínské biologie, který se koná tuto středu 22. října 2025 od 13:15 hod. v posluchárně C1. Na semináři vystoupí RNDr. Jan Kovář, CSc. s přednáškou na téma „Steatóza jater – jak ukládáme tuky v játrech“.

I když dr. Kováře možná někteří znáte jako dlouholetého vyučujícího Klinické biochemie II, jeho hlavním působištěm je Institut klinické a experimentální medicíny (IKEM) v Praze, kde vede Izotopové servisní středisko Centra experimentální medicíny IKEM a v posledních letech se intenzivně zabývá zejména výzkumem steatotického onemocnění jater asociovaného s metabolickou dysfunkcí.

Těšíme se na hojnou účast.

Na letošním ročníku Veletrhu vědy 2025 se Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích představila prostřednictvím tří svých fakult – Přírodovědecké fakulty, Filozofické fakulty a Fakulty rybářství a ochrany vod. Návštěvníci měli možnost nahlédnout do světa vědy prostřednictvím interaktivních ukázek, moderních technologií i zábavných aktivit pro děti i dospělé.

Přírodovědecká fakulta JU

Katedra chemie nabídla návštěvníkům možnost vyzkoušet si přípravu Tollensova činidla a následné pokovení zkumavky elementárním stříbrem. Zájemci si také mohli vyrobit neviditelný inkoust z červeného zelí, napsat tajnou zprávu a zviditelnit ji pomocí chemické reakce. Oba výtvory si návštěvníci odnášeli jako originální suvenýry. Velký zájem vzbudila i ukázka tzv. chemického chameleona – barevné reakce demonstrující změny oxidačních stavů.

Katedra informatiky představila široké spektrum technologií a projektů, na kterých se studenti mohou během studia aktivně podílet. Mezi největší lákadla patřil humanoidní robot Nao, který odpovídal na dotazy návštěvníků, a také Jetboty a Jetracery – malá autonomní vozítka vybavená kamerami a výpočetní jednotkou. Některá z nich byla schopna samostatně sledovat dráhu nebo reagovat na okolí pomocí umělé inteligence, jiná si mohli návštěvníci sami vyzkoušet řídit, což nadchlo především děti.

Pozornost přitahovala také aplikace pro změnu obličeje pomocí neuronové sítě, která názorně demonstrovala možnosti zpracování obrazu v reálném čase. Zábavnou formou zaujala i hra kámen–nůžky–papír proti umělé inteligenci, která dokázala reagovat na chování hráče – například po nevhodném gestu se „naštvala“ a přestala dávat šanci na výhru.

Pro technicky zaměřené návštěvníky byly připraveny ukázky práce s 3D tiskárnou, 3D skenerem, mobilním robotickým podvozkem s robotickou rukou a také s UAV (dronem).

Filozofická fakulta JU

Archeologický ústav Filozofické fakulty JU představil návštěvníkům moderní a inovativní metody v archeologii, které umožňují zkoumat nálezy s dosud nevídanou přesností. K vidění byly přístroje jako mikroskopy nebo laserový profilovač, a také vědecké metody jako dendrochronologie (datování na základě letokruhů dřeva) a archeobotanika (studium rostlinných pozůstatků a jejich vztahu k člověku).

Praktická část expozice nabídla možnost umlít obilí pomocí repliky kamenného mlýnku z doby železné, což si návštěvníci s nadšením vyzkoušeli.

Fakulta rybářství a ochrany vod JU

Fakulta rybářství a ochrany vod přivezla na Veletrh vědy model recirkulačního akvakulturního systému (RAS) a model akvaponie, díky nimž se návštěvníci dozvěděli, jak funguje akvakultura a jaké chemické procesy umožňují růst rostlin ve vodním prostředí.

Děti si mohly zahrát zábavné hry na magnetické tabuli s názvy „Co si dá ryba k večeři?“ a „Co pěstuje a chová Akvaponík?“, za které si odnášely drobné upomínkové předměty.

Největší pozornost však přitahovala akvária s jesetery, u kterých se návštěvníci dozvěděli více o jejich návratu do volné přírody nebo o produkci tzv. Sturgeon friendly kaviáru. Zajímavostí byli také dva raci, kteří reprezentovali problematiku ochrany původních druhů, invazních druhů a račího moru.

Z Veletrhu vědy proběhl také živý vstup pro Český rozhlas Plus – pořad Věda Plus. Vstup Fakulty rybářství a ochrany vod ve 13:53 a je dostupný online: Záznam pořadu Věda Plus – 6. 6. 2025

Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích uspěla ve výzvě Operačního programu Jan Amos Komenský (OP JAK)a zahajuje realizaci ambiciózního biomedicínského projektu MEDDA Medicínská databáze (Evoluce v lékařské diagnostice). Projekt reaguje na aktuální potřeby zdravotnictví i vědeckého výzkumu – propojit špičkové laboratoře, klinická pracoviště a datové technologie tak, aby mohly společně přispět ke zlepšení péče o nejzranitelnější pacienty – předčasně narozené děti.

Středobodem projektu je vytvoření moderní datové platformy, která propojí laboratorní a klinická data a umožní jejich efektivní využití při hledání nových možností diagnostiky. Konkrétně se zaměřuje na identifikaci raných biomarkerů pro pozdní novorozeneckou sepsi (LOS) – závažnou infekci, která představuje jedno z největších rizik pro děti narozené před 32. týdnem těhotenství. Včasné odhalení nákazy by umožnilo zahájit léčbu dříve, přesněji a šetrněji.

Projekt spojuje čtyři partnery: Přírodovědeckou fakultu Jihočeské univerzity, Nemocnici České Budějovice, a.s., Biologické centrum Akademie věd ČR a technologickou firmu Anycare s.r.o., která přináší vlastní systém pro sběr a analýzu dat v reálném čase. Výsledky projektu mají potenciál využití i mimo hranice regionu – v dalších nemocnicích v ČR i zahraničí.

Přírodovědecká fakulta Jihočeské univerzityhraje v projektu MEDDA klíčovou roli jak po vědecké, tak organizační stránce. Fakulta zajišťuje vývoj a správu výzkumné databáze, tak i laboratorní zpracování biologických vzorků, bioinformatické analýzy a zapojení metod umělé inteligence. PřF JU také koordinuje vzdělávací část projektu – propojuje studenty s praxí a umožňuje jim přímou účast na výzkumu s reálným dopadem.

Do projektu se zapojují odborníci z Katedry medicínské biologie, Katedry chemie, Katedry informatiky a Centra biomedicínského výzkumu a klinické diagnostiky. Vědecké vedení biologické části projektu zajišťuje doc. RNDr. Jindřich Chmelař, Ph.D., vedoucí Centra biomedicínského výzkumu a klinické diagnostiky, a informatickou část vede doc. Ing. Ivo Bukovský, Ph.D., expert na umělou inteligenci a datovou analýzu. 

Projekt MEDDA tak dává fakultě prostor propojit teoretický výzkum s praktickým využitím a současně přispívá k výchově nové generace odborníků schopných pohybovat se na pomezí přírodních věd, medicíny a datových technologií.

Jubilejní desátý ročník prestižního FEBS praktického krystalizačního kurzu, vedený prof. Ivanou Kutou Smatanovou, Laboratoř strukturní chemie Katedry chemie, začíná již toto pondělí od 10. do 15. června 2024 na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.

Tento kurz má bohatou historii, která sahá až dvacet let zpět, kdy se na Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích konal první FEBS kurz “Advanced methods in macromolecular crystallization I”, zaměřený na krystalizaci proteinů, jako i novinky a trendy v oboru proteinové krystalogeneze. Od té doby se stal tradicí a přilákal přes 300 studentů a postdoktorandů z celého světa.

Ani pandemie covid-19 nezastavila jeho pokračování, a v srpnu 2021 se uskutečnil devátý kurz ve zpřísněných podmínkách, ale v off-line režimu. Rentgenová difrakce zůstává stále zásadní metodou pro studium struktury biologických makromolekul, zejména komplexů protein-inhibitor / substrát. I přes pokroky v oblasti cryoEM jsou výzvy v krystalizaci biologických makromolekul pořád aktuální.

Cílem kurzu je překlenout propast mezi novými poznatky a praktickými dovednostmi. Studentům budou přednášet renomovaní odborníci, kteří poskytnou své cenné odborné znalosti a zkušenosti a tím navážou na úspěšnou tradici těchto kurzů. Studenty navíc seznámí s novými tématy jako je screening fragmentů, intracelulární krystalizace nebo cryoEM. Jsme si jisti, že diskuse o teorii spojena s laboratorními experimenty vytvoří jedinečný vzdělávací zážitek, který studentům poskytne nezapomenutelné zkušenosti a zážitky.

Na přednášky jste srdečně zváni. 

Více informací zde.

prof. Mgr. Ivana Kutá Smatanová, Ph.D. and co.

Jak již název kurzu napovídá, tradičně se konal na Šumavě. K Šumavě se váže velká část výzkumů realizovaných Katedrou biologie ekosystémů, tak proč si to nejzajímavější neukázat přímo na místě?

Po krátkém bloku přednášek o studiu na PřF a fungování katedry jsme si stále ještě teoreticky představili pestrý okruh výzkumných oblastí, kterými se na katedře zabýváme. Zbytek programu už probíhal v terénu, konkrétně v okolí Plešného jezera. Tam jsme se novým kolegům pokoušeli ukázat kouzlo celoekosystémového přístupu ve výzkumu na katedře KBE, k čemuž je intenzivně zkoumané povodí Plešného jezera zcela vhodné. Zotavení z acidifikace a následné kůrovcové disturbance lesa totiž představuje zajímavou příležitost ke studiu reakcí jednotlivých složek povodí a jejich vzájemné provázanosti.

Druhý den jsme vyrazili na exkurzi do malé vodní elektrárny v Polce. Součástí studijního programu Ekologie a ochrana prostředí jsou technologie v životním prostředí, a proto byla malá ochutnávka hned na začátek zcela na místě. Cestou domů jsme se ještě zastavili u Chlumského rybníka nedaleko Volar, kde jsme pozorovali hydrobiology při monitoringu ryb.

Doufáme, že letošní Šumáčka byla nejen poučná, ale i zábavná, a přejeme našim novým kolegům mnoho (nejen) studijních úspěchů!

We are pleased to announce that two students of the PhD program in Biochemistry, Kateřina Jaklová and Anna Koutská, have been successfully awarded individual grants from GAJU. This grant was awarded to them to support their scientific work.

We congratulate both of them and wish them much success in their future research.

Tropické deštné lesy patří k nejbohatším a zároveň nejohroženějším ekosystémům na Zemi. Kácení, fragmentace a další zásahy člověka zásadně mění jejich podobu i fungování. Ptáci v těchto prostředích přitom hrají klíčovou roli: regulují hmyzí populace, šíří semena, přispívají k obnově lesa. Co se ale stane, když původní ptačí druhy začnou mizet?

Odpověď nabízí nová mezinárodní studie, jejímž prvním autorem je Kryštof Korejs, doktorand z Katedry zoologie Přírodovědecké fakulty JU, vedený Kateřinou Sam, odbornicí na tropickou ekologii a ekologii ptáků. Na výzkumu se podíleli také vědci z Biologického centra AV ČR a New Guinea Binatang Research Center.

Výzkum probíhal v nížinných deštných lesích Papuy-Nové Guineje, kde badatelé porovnávali souvislé a fragmentované oblasti primárních i sekundárních lesů. Pomocí bodových sčítání hodnotili nejen počet ptačích druhů, ale i jejich funkční vlastnosti (například typ potravy, způsob pohybu nebo výškovou preferenci) a fylogenetické vztahy mezi nimi.

Zatímco taxonomická rozmanitost – tedy samotný počet druhů – byla v sekundárních a fragmentovaných lesích nižší, funkční rozmanitost zůstala zachována, v některých případech dokonce vzrostla. Na první pohled by se tedy mohlo zdát, že ekosystém si zachovává své funkce i přes úbytek druhů. Jenže důkladnější analýza odhaluje, že tyto funkce zajišťují jiné druhy – zpravidla běžní ptáci z otevřených stanovišť, kteří byli do lesa „zavedení“.

S tím se pojí i výrazné změny v tom, jak ptáci les využívají. Druhy, živící se hmyzem a hledající potravu na zemi, mizí, zatímco druhy, které se živí ovocem či nektarem a pohybují se převážně v korunách stromů, přibývají. Dochází tak k posunu v tom, jaké ekosystémové služby ptačí společenstvo poskytuje – a tyto změny mohou ovlivnit celý lesní systém.

Studie proto zdůrazňuje, že ochrana by se neměla zaměřovat pouze na počet druhů, ale i na jejich specifické funkce. Zvláště důležití jsou ptáci s nízkou schopností šíření, vazbou na lesní prostředí a specializovanými potravními strategiemi – právě tyto druhy jsou nejzranitelnější a v krajině nenahraditelné.

Výzkum přináší nový pohled na to, jak fragmentace a degradace tropických lesů mění nejen jejich složení, ale i fungování – a proč je třeba chránit nejen diverzitu jako číslo, ale jako síť propojených ekologických rolí.

Korejs, K., Koane, B., Jeppy, S., Sam, L., Jorge, L. R., Novotný, V., & Sam, K. (2025). Comparing impacts of fragmentation on bird functional and phylogenetic diversity in primary and secondary rainforests. Journal of Applied Ecology.

Kontakt: RNDr. Kryštof Korejs (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)

Vědecký tým z Katedry chemie PřF JU učinil překvapivý objev v biologii klíšťat. Nová studie ukazuje, že klíště obecné (Ixodes ricinus) je schopno samo vytvářet kyselinu sialovou – molekulu, která je dosud spojována především s buňkami obratlovců včetně člověka. Objev zásadně mění dosavadní pohled na biochemii těchto významných přenašečů infekčních onemocnění. 

Kyselina sialová hraje klíčovou roli například v imunitním systému nebo při buněčném vývoji. U bezobratlých živočichů se však vyskytuje jen výjimečně a její přítomnost u klíšťat nebyla dosud jednoznačně prokázána. Nový výzkum nyní přináší první přímé důkazy, že klíšťata tuto látku nejen obsahují, ale také aktivně produkují a využívají. 

Tým zjistil, že klíště disponuje kompletní genetickou výbavou potřebnou k syntéze kyseliny sialové a k jejímu začlenění do tzv. sialovaných glykoproteinů – specifických bílkovin s důležitými biologickými funkcemi. Zároveň odhalili, že klíště k jejich tvorbě využívá alternativní biosyntetickou dráhu, která se liší od mechanismů běžných u obratlovců. 

Pomocí moderní metody označované jako „Click chemistry“ se týmu podařilo tyto molekuly přímo zobrazit a sledovat jejich výskyt během celého životního cyklu klíštěte. Sialované glykoproteiny byly detekovány ve všech sledovaných stadiích – u dospělých samic, ve vajíčkách i u larev, stejně jako v laboratorně pěstovaných klíštěcích buňkách. Nejvyšší koncentrace byla pozorována v raných vývojových fázích. 

„Naše výsledky naznačují, že sialované glykoproteiny mohou hrát klíčovou roli ve vývoji klíštěte,“ uvádějí autoři a autorky studie. Tento objev tak otevírá nové otázky týkající se biologických funkcí těchto molekul i jejich možného významu pro přežívání a adaptaci klíšťat. 

Zjištění má význam nejen pro základní výzkum, ale i pro medicínu a veřejné zdraví. Lepší porozumění tomu, jak klíšťata fungují na molekulární úrovni, může v budoucnu přispět k vývoji nových přístupů, jak omezit jejich schopnost přenášet nebezpečné patogeny, například původce Lymské boreliózy nebo klíšťové encefalitidy. 

Publikace dostupná zde: sciencedirect.com

Kontakt: Ján Štěrba (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.) 

Ve dnech 19.–21. listopadu se v Aule Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích  uskutečnila 13. Konference České společnosti pro hmotnostní spektrometrii a 11. Neformální proteomické setkání. Akce proběhla ve spolupráci s Biologickým centrem AV ČR, v. v. i., a Jihočeskou univerzitou v Českých Budějovicích, a to za finanční podpory Jihočeského kraje a města České Budějovice.

Konference přilákala mimořádný zájem odborné komunity nejen z oboru hmotnostní spektrometrie. Registrovalo se 195 účastníků, zaznělo 23 přednášek, 14 krátkých přednášek tzv. short talks a bylo představeno 55 posterů.

Mezi hlavní taháky patřily plenární přednášky významných osobností světové vědy: Alexander Makarov (Thermo Fisher Scientific), Bernhard Küster (Technická Univerzita v Mnichově) a Jana Roithová (Radboud University). Program byl po celé tři dny mimořádně nabitý a nabídl široké spektrum témat z různých odvětví oboru od studia malých molekul až po analýzu obrovských proteinových komplexů. Živá atmosféra podpořila řadu inspirativních diskusí, které poukázaly na nové směry v hmotnostní spektrometrii a podnítily vzájemnou spolupráci při řešení přicházejících vědeckých výzev.

Na závěr byly uděleny ceny za excelentní prezentace představené v rámci konference. Ocenění za nejlepší krátkou přednášku získal Federico Brigante ze skupiny Tomáše Pluskala (ÚOCHB). Cenu Lenky Hernychové za nejlepší poster si odnesla Michaela Myšáková ze skupiny Kristýny Gloc-Pimkové  (1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy).

V listopadu 2025 se na Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích uskutečnilo konsorciální setkání projektu Interreg SMARTbeetle. Zástupci všech projektových partnerů se sešli, aby představili aktuální pokrok, zhodnotili dosažené milníky a stanovili další kroky pro pokračující realizaci projektu.

Na úvod poskytly SCCH a hostitelská univerzita přehled o cílech setkání a o aktuálním stavu projektu. V následujících tematických blocích partneři představili výsledky jednotlivých pracovních balíčků a diskutovali výzvy, synergie a nezbytné kroky koordinace pro nadcházející měsíce.

Zvláštní pozornost byla věnována dalšímu rozvoji technologických metod, optimalizaci biologických systémů a plánování nadcházejících testovacích fází. Intenzivní odborná diskuse byla doplněna administrativní částí, během níž byly sladěny požadavky na reportování, časové plány a odpovědnosti pro další projektové období.

Setkání poskytlo cennou příležitost posílit přeshraniční spolupráci a dále podpořit společný projektový pokrok. Konsorcium se těší na další kroky v realizaci projektu SMARTbeetle.

Zdroj: Interreg AT-CZ

Podrobněji o projektu zde:  Interreg SMARTbeetle

Ve čtvrtek 15. ledna navštívily Laboratoř strukturní chemie studentky 1. a 2. ročníku gymnázia EDUCAnet, které se zde v rámci praktické části Chemické olympiády zapojily do laboratorní práce. Pod odborným vedením si vyzkoušely chelatometrické stanovení obsahu vápenatých a hořečnatých iontů v minerální vodě. Během experimentu se seznámily nejen s principy analytické chemie, ale také s prací v moderně vybavené laboratoři a s významem přesných analytických metod v chemické praxi.

O den dříve, ve středu 14. ledna, zavítali do prostor Laboratoře strukturní chemie Přírodovědecké fakulty JU studenti gymnázia EDUCAnet, kteří jsou zároveň maturanty z chemie. Ti přijali pozvání a pod vedením paní profesorky Kuté Smatanové si s velkým zaujetím vyzkoušeli krystalizaci enzymu lysozymu. Celý proces od přípravy vzorku až po vznik krystalů jim přiblížil základy strukturní biologie a moderního výzkumu biomolekul. Na závěr měli studenti možnost pozorovat vzniklé krystaly pod mikroskopem, což pro mnohé představovalo zcela nový a inspirativní zážitek.

Podobná setkání přispívají k prohlubování zájmu středoškolských studentů o chemii a přírodní vědy a zároveň jim umožňují nahlédnout do prostředí vědeckého výzkumu na vysoké škole.

Scientists from the Faculty of Science at the University of South Bohemia have developed a unique method for printing metal from nanoparticles, enabling the combination of sintered and nanoparticle structures within a single product. Additive manufacturing technology has proven effective at the macro scale for rapid prototyping, custom development, and creating porous structures. Metal printing technology at the micro and nanoscale opens possibilities for applications in electronics, optics, and medicine—imagine, for example, a custom implant with printed conductors and sensors.

Standard metal printing technologies using laser sintering rely on grains tens to hundreds of micrometres in size, roughly the thickness of a human hair, which is mechanically placed on a substrate and sintered at temperatures near the material’s melting point, naturally limiting print resolution. These limitations can be overcome by using smaller grains—nanoparticles. But how can such nanoparticles be produced and evenly applied to a substrate while preventing oxidation?

The research team has shown that this is possible by combining selective laser sintering with gas aggregation of nanoparticles. This nanoparticle preparation technology can be imagined similarly to the formation of rain. First, a saturated vapour is created, which then condenses into raindrops that fall to the ground. The scientists from the University of South Bohemia can replicate this with metals, using high vacuum and low-temperature plasma to generate a beam of nanoparticles, objects 1,000 times smaller than the diameter of a human hair.

In the nanoscale world, matter behaves entirely differently. For instance, a silver metal nanoparticle is much smaller than the wavelength of light. When such a nanoparticle is illuminated, its electrons oscillate, and as a result, a single layer of such nanoparticles absorbs about half of the incident light. Moreover, the sintering temperature drops from 962°C to 200°C. This can be advantageously used not only for sintering structures at lower laser power but also for their easy evaporation with high laser power.

In simple terms, a metal target is installed in the device, and when the power supply is turned on, a substrate for printing is placed into the nanoparticle beam and illuminated by a laser programmed to print a given structure that combines nanoparticles and sintered metal with resolution limited by the wavelength of light, not particle size.

The developed technology has been tested for printing micro-mirrors, micro-wires made of nanoparticles or sintered metal, and even the logo of the Technology Agency of the Czech Republic as a thank-you to the funder of the research. The scientists hope that in the future, the technology could assist in prototyping sensors and flexible electronics, especially for healthcare applications.

This unique device and method were developed at the Faculty of Science at the University of South Bohemia, specifically the Department of Physics (Laboratory of Nanomaterials Physics led by Jiří Kratochvíl), the Department of Chemistry (Laboratory of Single Molecule Spectroscopy led by Tomáš Fessl), in collaboration with the Czech Academy of Sciences (Electron Microscopy Laboratory led by Marie Vancová). The technology was selected as a finalist in the national Transfera competition, patented, and published in the prestigious scientific journal Nano Letters by the American Chemical Society, with the editorial team selecting it for the front cover of the journal issue (https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.4c03131).

Contact: RNDr. Jiří Kratochvíl, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.) 

Vědci z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity vyvinuli unikátní metodu pro tisk kovu z nanočástic, která dovoluje kombinovat slinuté a nanočásticové struktury v rámci jednoho výrobku.

Aditivní technologie výroby se na makro škále osvědčila pro rychlé prototypování a vývoj na míru či přípravu porézních struktur. Technologie tisku kovu na rozhraní mikro a nano-škály otevírá možnosti uplatnění například v elektronice, optice a lékařství – stačí si představit implantát na míru, který obsahuje natištěné vodiče a senzory.

Standardní technologie tisku kovu pomocí laserového spékání využívají zrna o velikosti desítek až stovek mikrometrů, tedy zhruba tloušťky lidského vlasu, na substrát se dopravují mechanicky a teplota spékání bývá blízko bodu tání materiálu, což přirozeně limituje rozlišení tisku. Tyto limity lze překonat použitím menších zrn – nanočástic. Ale jak takové nanočástice vyrobit a zároveň je rovnoměrně nanést na podložku? Jak zabránit jejich oxidaci?

Tým vědců ukázal, že to možné je, a to pomocí kombinace selektivního laserového spékání a plynné agregace nanočástic. Tuto technologii přípravy nanočástic si můžeme zjednodušeně představit jako tvorbu deště. Nejdříve se vytvoří nasycená pára, která poté kondenzuje do dešťových kapek, které padají k zemi. Jihočeští vědci toto umí s kovy za využití velmi vysokého vakua a nízkoteplotního plazmatu, kdy místo dešťových kapek generují svazek nanočástic, tedy objektů 1000x menších, než je průměr lidského vlasu.

V nanosvětě se ale hmota chová úplně jinak. Například stříbrná kovová nanočástice je daleko menší než vlnová délka světla, když takovou nanočástici osvítíme, rozkmitáme v ní elektrony, a díky tomu jedna vrstva takových nanočástic absorbuje přibližně polovinu dopadajícího světla. Navíc teplota spékání klesne z 962°C na 200°C. Toho lze s výhodou využít – nejenže lze struktury spékat za nižšího výkonu laseru, ale lze navíc struktury za vysokého výkonu jednoduše odpařit.

Zjednodušeně řečeno do zařízení nainstalujeme kovový kroužek a po zapnutí zdroje elektrického napětí do svazku nanočástic vložíme podložku, na kterou chceme tisknout, a ozáříme ji laserem naprogramovaným pro tisk dané struktury, která kombinuje nanočástice a slinutý kov s rozlišením tisku limitovaným vlnovou délkou světla, nikoli velikostí částic.

Vyvinutá technologie byla otestována na tisku mikrozrcátek, mikrodrátků tvořených nanočásticemi či slitým kovem nebo tisku loga Technologické agentury České republiky jako poděkování za financování výzkumu. Vědci doufají, že v budoucnu technologie pomůže prototypovat senzory a flexibilní elektroniku, zejména pro zdravotnictví.

Unikátní zařízení a metoda vznikla ve spolupráci Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity, konkrétně Katedry fyziky(Laboratoř fyziky nanomateriálů pod vedením Jiřího Kratochvíla), Katedry chemie (Laboratoř spektroskopie jednotlivých molekul pod vedením Tomáše Fessla) a Akademie věd (Laboratoř elektronové mikroskopie pod vedením Marie Vancové). Technologie byla vybrána do finále národní soutěže Transfera, byla patentována a byla publikována v prestižním vědeckém časopise Nano Letters, nakladatelství American Chemical Society, přičemž ji redakce vybrala na přední obálku vydání tohoto periodika. (https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.4c03131).

Kontakt: RNDr. Jiří Kratochvíl, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.) 

V září se konal již 13tý ročník transdisciplinární letní školy v rámci mezinárodního projektu ERASMUS+ Cooperation partnership s názvem „EcoSocMan“ pořádaný partnerskými institucemi Estonian Univerzity of Life Sciences v Tartu (Estonsko), Jihočeskou univerzitou v Českých Budějovicích, Univerzité d'Aix-Marseille (Francie), University of Ulm (Německo), Ukrainian National Forestry University ve Lvově (Ukrajina), Goethe University Frankfurt am Main (Německo) a partnerskou společností simpleFilm (Německo). Od 7. do 19. září navštívilo přibližně 30 studentů ze všech zúčastněných zemí a oborů pohraniční oblast Bavorského lesa a Šumavy a také Českých Budějovic, aby se zabývali různými socio-ekologickými tématy regionu. Hlavním tématem letní školy byla klimatická změna a její vliv na různé typy ekosystémů (od horských smrčin až po mokřady Třeboňska), vývoj a management lesů, využívání půdy, obnova ekosystémů po disturbanci (kůrovec, vichřice, acidifikace, odvodnění, těžba), socio-ekonomické dopady těchto změn, management v lesích ale i sekundárního bezlesí či rybníků, funkce národních parků a ochrana přírody a krajiny.

Letní škola proběhla formou exkurzí vedených místními odborníky, pracovníky správy NP či výzkumnými pracovníky. Studenti navštívili i infocentrum NP Bayerischer Wald, kde byli v rámci odborné přednášky seznámeni s historií vzniku národního parku na obou stranách Šumavy a vývojem managementu v tomto území. Exkurze do horského smrkového lesa vedla na vrchol hory Luzný, dále jsme navštívili oblast bezlesí okolo Bučiny a Knížecích Plání, hřebenovou část od Třístoličníku po Plechý a Plešné jezero, smíšené lesy v okolí Stožecké skály a mokřady, rašeliniště a ukázky jejich revitalizací ve Vltavském luhu. V okolí Českých Budějovic studenti navštívili rezervaci Vrbenské rybníky, kořenovou čistírnu ve Slavošovicích či Mokré louky u Třeboně. Kromě exkurzí si studenti prohloubili znalosti a zkušenosti ve specifických workshopech. Vrcholem letní školy byla prezentace skupinové práce formou krátkých tematických filmů, které si studenti sami naplánovali, sestříhali a dokončili. Tím se úspěšně dosáhlo dvou nejdůležitějších cílů projektu spolupráce: zvýšení povědomí o lokálních dopadech klimatických změn a opatření proti dezinformacím. 

Video z letní školy je ke shlédnutí na tomto odkazu.
 
Pro více informací navštivte naši domovskou stránku: EcoSocMan 

Světoznámý vědec Přemysl Hloubavý zmizel! Byl na cestě za tajemným živočichem, kterého se snažil popsat. Co se s ním stalo? Ztratil se během své cesty? Zahynul v divočině? Byl unesen nepřátelskými týmy nebo místními domorodci? Nikdo neví...
A jakému záhadnému tvoru vlastně byl na stopě? Naštěstí za sebou zanechal indicie, které mohou pomoci živočicha odhalit.

Takto minulý týden začal další ročník příměstského tábora PřF pro děti základních škol. Děti se staly objeviteli, kteří šli ve stopách zmizelého vědce a hledali indicie k záhadnému tvoru. Týmy tak musely prokázat své faktické znalosti, rozluštit zašifrované poznámky a složit útržky mapy. Na cestě musely čelit terénním i klimatickým překážkám, snažily se neutonout v řece, neuschnout na spalujícím slunci ani se nezaseknout v jeskyni.

V samém závěru týdne vystoupily na konferenci s vlastními představami o tom, jak záhadné zvíře vypadá a jaké indicie je k tomu vedly. Nakonec podstoupily dobrodružnou cestu, na jejímž konci bájného tvora nalezly!

Děkujeme všem malým vědcům za jejich nadšení, odvahu a týmového ducha. Už teď se těšíme na další ročník!

Back to Dept. of Chemistry

Matěj Lácha

(supervisor Hana Mašková
and Lenka Doudová)

awarded the best SGA 2024 project

in the Bachelor's study category

More info