Objevili, jak lze z uhlovodíkových vazeb vytrhnout přesně ty atomy vodíku, které potřebují. Jejich teorie by mohla přispět k vývoji účinnějších katalyzátorů chemických reakcí. Uspěly i studentské práce vedené experty z Akademie věd ČR. Třiadvacátý ročník soutěže se 11. března 2021 kvůli epidemické situaci vyhlašoval online.

„Výzkum je jedno velké kontinuum – začíná základním, pokračuje přes raně aplikovaný až třeba průmyslový a končí inovacemi. Ráda uvádím příklad blízký mému oboru – když nezasadíte jabloň, nemůžete sklízet jablka,“ uvedla během ceremoniálu předsedkyně Akademie věd ČR Eva Zažímalová, jež stála v čele poroty právě v kategorii oceňující nejlepší projekt v základním výzkumu loňského roku.

Jednu takovou mladou jabloň zasadil tým vedený Martinem Srncem z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Jeho teorie asynchronicity při vytrhávání atomu vodíku z molekuly by se v budoucnu mohla uplatnit například ve farmacii nebo průmyslu při vývoji nových syntetických postupů či katalyzátorů, které by zefektivnily různé chemické reakce, třeba produkci metanolu z metanu.

Modelováním enzymatických reakcí ve vazbách C–H pomocí výpočetních metod kvantové chemie se Martin Srnec zabývá dlouhodobě. Po stáži na prestižní americké Stanfordově univerzitě se v roce 2013 pustil do vývoje metodologie pro výpočet veličin popisujících schopnosti látek na sebe vázat atom vodíku, elektron nebo proton a do studia jejich vlivu na reaktivitu a selektivitu mnoha enzymatických pochodů.

„Primární zájem bylo vypočítat co nejpřesněji nějaké vlastnosti pro určitý typ látek a pak si hrát s korelacemi mezi těmito vlastnostmi a rychlostí reakce. Jedna z korelačních křivek, udělaná bez většího očekávání, nás však velmi překvapila a vedla nakonec až k samotnému objevu,“ přiznává roli náhody chemik.

Za svou práci již získal Prémii Otto Wichterleho a Fellowship Jana Evangelisty Purkyně. V roce 2020 mu Učená společnost ČR udělila ocenění v kategorii mladší vědecký pracovník. Nyní k nim přibyla Cena Wernera von Siemense za nejvýznamnější výsledek základního výzkumu, spojená s finanční odměnou ve výši 300 tisíc korun.

Vedle Martina Srnce za objevem stojí i jeho kolegové Carlos Mauricio Maldonado-Domínguez z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, Lubomír Rulíšek z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a Daniel Bím, aktuálně působící na Kalifornské univerzitě v Los Angeles, který za výzkum v oblasti aktivace vazeb mezi uhlíkem a vodíkem v organických sloučeninách získal v roce 2019 cenu Česká hlava v kategorii Doctorandus.

Práce českých vědců vzbudila ohlas v širokých vědeckých kruzích, citovala je řada především experimentálních skupin ve vysoce prestižních časopisech, jako jsou Journal of the American Chemical Society nebo Science.

Mladí talenti

Ceny Wernera von Siemense jsou známy svou podporou vzdělávání a studentských prací, proto se většina kategorií obrací právě do řad doktorandů a postdoktorandů, které vnímá jako vlajkonoše pokroku a poznání. Stejné uznání jako autor práce získává i jeho vedoucí, a to včetně finanční odměny.

Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR bodoval i v kategorii diplomových prací. Prvenství v konkurenci 263 projektů získal výzkum Lukáše Petery, který pod vedením svého školitele Martina Feruse v laboratorních experimentech zkoumá, jaké mohly být následky dopadů asteroidů na vývoj mladých planet těsně před možným vznikem života.

Mezi více než dvěma sty disertačních prací zvítězil projekt Markéty Bockové, jež se v Ústavu fotoniky a elektrotechniky AV ČR věnuje interdisciplinárnímu vývoji optických biosenzorů, které by mohly v budoucnu nalézt uplatnění v medicíně při moderní diagnostice nebo ve farmacii. Výzkum kombinující poznatky z fyziky, chemie a biologie zaštítil její kolega Jiří Homola, vedoucí týmu optických biosenzorů. Markéta Bocková si ze soutěže rovněž odnesla ocenění pro nejlepší ženskou vědeckou práci.

Na druhé příčce v kategorii nejlepších disertací se umístil Libor Šmejkal, postdoktorand Fyzikálního ústavu AV ČR. Zkoumá nové možnosti antiferomagnetů, a jak věří, v budoucnu by tento materiál mohl zvýšit výdrž mobilních telefonů třeba i o měsíc. „Liborova práce má mimořádný ohlas, ve světě je už znám jako jeden z lídrů oboru topologické antiferomagnetické spintroniky,“ chválí nadějného vědce jeho kolega a vedoucí oddělení spintroniky a nanoelektroniky Tomáš Jungwirth a zmiňuje další větev jeho výzkumu, antiferomagnety by totiž také mohly přispět k lepšímu poznání temné hmoty.

O enzymatických procesech, jimž se věnuje tým Martina Srnce, jsme psali v časopise A / Věda a výzkum. V článku se dozvíte například, jak důležité jsou vazby C–H nebo jak funguje teorie asynchronicity, za jejíž objev byli vědci oceněni.