Elektrochemické experimenty se obecně provádějí v článcích s klidovými elektrolyty. To znamená, že pohyb molekul a iontů je dán přirozeným konvekčním procesem. V elektrochemii je však někdy nutná nucená konvekce. V těchto situacích je použití rotujících pracovních elektrod výhodné pro vytvoření nucené konvekce. Při nucené konvekci se vytvářejí hydrodynamické podmínky, kdy jsou pracovní elektroda a elektrolyt v relativním pohybu.
<h3>Jaké aplikace těží z použití rotujících elektrod?</h3>
Abychom na tuto otázku odpověděli, nejprve se hlouběji podíváme na rozdíl mezi klidovými řešeními a hydrodynamickými podmínkami. Po zjištění rozdílů mezi laminárním a turbulentním prouděním se zaměříme na tři hlavní rotační elektrody a jejich navrhované aplikace.
<h3>Klidová řešení</h3>
Proud měřený na pracovní elektrodě je výsledkem redoxních reakcí mezi elektrony a reaktanty na rozhraní elektroda-elektrolyt. Na toto rozhraní jsou reaktanty přiváděny hromadným transportem.
Hromadná doprava je vytvářena třemi procesy:
<ul>
<li>Difúze z koncentračních rozdílů mezi objemovým elektrolytem a rozhraním.</li>
<li>Migrace v důsledku přítomnosti elektrostatického potenciálu. Migrace se obvykle zanedbává přidáním podpůrného elektrolytu do roztoku, který se neúčastní redoxní reakce, ale zvyšuje vodivost elektrolytu.</li>
<li>Přirozená konvekce v důsledku změn hustoty uvnitř roztoku. Tento proces probíhá v klidných roztocích.</li>
</ul>
Během elektrochemické oxidace v roztoku dochází k přenosu hmoty rychlostí vyšší, než je rychlost přenosu náboje oxidace. Přenos náboje se zvyšuje spolu s měřeným proudem. K tomuto jevu dochází, dokud obě rychlosti nedosáhnou stejných hodnot, a proto proud nedosáhne maximální hodnoty. Poté je přenos hmoty pomalejší než přenos náboje, což má za následek pokles proudu.
Voltamogram vyplývající z těchto jevů ukazuje proudový pík. Například obrázek níže ukazuje výsledné voltamogramy různých rychlostí skenování během oxidace Fe²⁺ do Fe³⁺ v klidovém ferro-ferri roztoku. Zde je vidět, že čím vyšší je rychlost skenování, tím vyšší je proudový pík.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Elektrochemie_v_podminkach_laminarniho_a_turbulentniho_proudeni_pomoci_rotujicich_elektrod_Prekryte_voltamogramy_oxidace_Fe_II_na_Fe_III_v_klidovem_roztoku_pri_ruznych_rychlostech_skenovani_5cd866ea78/Metrohm:-Elektrochemie-v-podminkach-laminarniho-a-turbulentniho-proudeni-pomoci-rotujicich-elektrod_Prekryte-voltamogramy-oxidace-Fe(II)-na-Fe(III)-v-klidovem-roztoku-pri-ruznych-rychlostech-skenovani...jpg" alt="Metrohm: Překryté voltamogramy oxidace Fe(II) na Fe(III) v klidovém roztoku při různých rychlostech skenování"/>
<h3>Hydrodynamické podmínky</h3>
Otáčením pracovní elektrody je možné vynutit konvekci v článku. Rotace vyvolává v elektrolytu vířivý pohyb. Nucená konvekce zvyšuje transport hmoty reaktantů na rozhraní a paralelně odstraňuje produkty z rozhraní.
Tok elektrolytu vyplývající z rotace může být klasifikován jako laminární nebo turbulentní. 
<h4>Laminární proudění</h4>
Laminární proudění je charakterizováno pohybem tekutiny ve vrstvách. Každá vrstva se pohybuje mezi sousedními vrstvami s malým nebo žádným mícháním. Na obrázku níže je znázorněno schéma laminárního proudění ve vztahu k rotující elektrodě.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Ilustrace_laminarniho_a_turbulentniho_proudeni_ktere_se_tvori_po_stranach_rotujici_elektrody_22c9c398e6/Metrohm-Ilustrace-laminarniho-a-turbulentniho-proudeni-ktere-se-tvori-po-stranach-rotujici-elektrody.jpg" alt="Metrohm: Ilustrace laminárního a turbulentního proudění, které se tvoří po stranách rotující elektrody"/>
Během elektrochemické reakce za hydrodynamických podmínek se s laminárním prouděním zvyšuje proud, dokud nedochází k transportu hmoty rychlostí vyšší, než je rychlost reakce. Proud nakonec dosáhne mezní hodnoty, kde je rychlost redoxní reakce a rychlost transportu hmoty stejná, což vede ke vzniku &quot;plošiny&quot; ve voltamogramu. Tato mezní hodnota zůstává konstantní, dokud není reakce dokončena. Limitní proud je úměrný rychlosti otáčení elektrody, jak je znázorněno na obrázku níže, kde probíhá oxidace Fe+2 do Fe+3 za hydrodynamických podmínek.
V tomto případě platí, že čím vyšší je rychlost otáčení, tím vyšší je omezovací proud.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Elektrochemie_v_podminkach_laminarniho_a_turbulentniho_proudeni_pomoci_rotujicich_elektrod_Voltamogram_oxidace_Fe_II_na_Fe_III_za_hydrodynamickych_podminek_pri_ruznych_rychlostech_rotace_de991309d8/Metrohm:-Elektrochemie-v-podminkach-laminarniho-a-turbulentniho-proudeni-pomoci-rotujicich-elektrod_Voltamogram-oxidace-Fe(II)-na-Fe(III)-za-hydrodynamickych-podminek-pri-ruznych-rychlostech-rotace.jpg" alt="Metrohm: Voltamogram oxidace Fe(II) na Fe(III) za hydrodynamických podmínek při různých rychlostech rotace"/>
<h4>Turbulentní proudění</h4>
Turbulentní proudění je výsledkem chaotických změn rychlosti proudění a tlaku. Je přítomen po stranách rotující elektrod.
Turbulentní proudění vytvářené měřením pomocí rotujících elektrod znovu vytváří podobné podmínky, jaké se nacházejí například v potrubí. 
Následující část se zaměřuje na různé typy rotačních elektrod a jejich navrhované aplikace:
<ul>
<li>Rotační disková elektroda (RDE)</li>
<li>Rotační prstencová elektroda (RRDE)</li>
<li>Rotační cylindrická elektroda (RCE)</li>
</ul>
<h3>Rotační disková elektroda</h3>
Rotační disková elektroda (<a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=96&amp;mainauthorItems=220&amp;search=RDE">RDE</a>) je válec s diskem používaným jako aktivní povrch. Tento disk se skládá z kovu, skelného uhlíku nebo slitiny.
V elektrokatalýze se používá skelný uhlík, protože je inertní elektrodou pro redukci vodíku a podporuje katalyzátory adsorbované nebo nanesené na jeho povrchu.
RDE se používají k vytváření laminárního proudění a často se používají v základních elektrochemických experimentech ke zkoumání vlastností elektrolytů. Používají se také ve studiích elektrokatalýzy k měření výkonu katalyzátorů a v senzorech ke zkoumání detekčního mechanismu.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Elektrochemie_v_podminkach_laminarniho_a_turbulentniho_proudeni_pomoci_rotujicich_elektrod_Vyber_rotacnich_diskovych_elektrod_88b9abe98a/Metrohm:-Elektrochemie-v-podminkach-laminarniho-a-turbulentniho-proudeni-pomoci-rotujicich-elektrod_-Vyber-rotacnich-diskovych-elektrod.jpg" alt="Metrohm: Výběr rotačních diskových elektrod"/>
<h3>Rotační prstencová elektroda</h3>
Rotační prstencová elektroda (<a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=96&amp;mainauthorItems=220&amp;search=RRDE">RRDE</a>) je válec se dvěma aktivními plochami, které obě fungují jako pracovní elektrody. Jedna pracovní elektroda je disk vyrobený z platiny, zlata nebo skelného uhlíku. Druhá pracovní elektroda je prstenec z platiny.
Stejně jako RDE diskutované v předchozí části se také RRDE používají k vytváření laminárního proudění. Výzkumníci používají RRDE hlavně v experimentech s elektrokatalýzou k měření výkonu různých katalyzátorů. RRDE se také používají ke studiu reakčních mechanismů. Například produkce peroxidu vodíku během reakce redukce kyslíku je studována detekcí reakčních meziproduktů. RRDE také hraje důležitou roli ve studiu galvanického pokovování.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Elektrochemie_v_podminkach_laminarniho_a_turbulentniho_proudeni_pomoci_rotujicich_elektrod_Priklad_ruznych_rotacnich_prstencovych_elektrod_b9b7cd5893/Metrohm:-Elektrochemie-v-podminkach-laminarniho-a-turbulentniho-proudeni-pomoci-rotujicich-elektrod_Priklad-ruznych-rotacnich-prstencovych-elektrod.jpg" alt="Metrohm: Příklad různých rotačních prstencových elektrod"/>
<h3>Rotační cylindrická elektroda</h3>
Rotační cylindrická elektroda (<a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=96&amp;mainauthorItems=220&amp;search=RCE">RCE</a>) je válec s kovovou vložkou, která slouží jako jeho aktivní povrch.
RCE se používají hlavně ve studiích koroze k využití turbulentního toku generovaného podél RCE, protože existuje podobnost mezi turbulentním tokem podél RCE a turbulentním tokem uvnitř potrubí specifické tloušťky a průměru. Jedním z běžných použití RCE je například v petrochemickém průmyslu ke zkoumání účinku různých inhibitorů koroze na potrubí, buď pomocí technik lineární polarizace (LP) nebo elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS).
Kromě toho lze pomocí RCE zkoumat chování ochranných nátěrů a vyhnout se tak nutnosti přímých a nákladných měření přímo na místě na potrubí.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Elektrochemie_v_podminkach_laminarniho_a_turbulentniho_proudeni_pomoci_rotujicich_elektrod_Rotacni_cylindricka_elektroda_d00f04de41/Metrohm:-Elektrochemie-v-podminkach-laminarniho-a-turbulentniho-proudeni-pomoci-rotujicich-elektrod_-Rotacni-cylindricka-elektroda.jpg" alt="Metrohm: Rotační cylindrická elektroda"/>
<h3>Závěr</h3>
Elektrochemické studie vyžadující hydrodynamické podmínky lze provádět s rotujícími pracovními elektrodami, které vytvářejí nucenou konvekci v měřicí cele. V laboratorních podmínkách lze vytvořit podmínky laminárního i turbulentního proudění, aby výzkumníci mohli provádět různé studie. Rotační disková elektroda (<a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=96&amp;mainauthorItems=220&amp;search=RDE">RDE</a>) a rotační prstencová elektroda (<a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=96&amp;mainauthorItems=220&amp;search=RRDE">RRDE</a>) jsou vhodné pro vytvoření laminárního proudění, zatímco rotační cylindrická elektroda (<a href="https://lcms.cz/library?instrumentationItems=96&amp;mainauthorItems=220&amp;search=RCE">RCE</a>) je volbou pro vytvoření podmínek turbulentního proudění.
<ul>
<li>RDE se běžně používají ke studiu vlastností elektrolytu, výkonu katalyzátorů a ke zkoumání detekčního mechanismu v senzorech.</li>
<li>RRDE se rovněž používají ke studiu výkonnosti katalyzátorů a mechanismů galvanického pokovování a reakcí.</li>
<li>RCE se většinou používají při studiu koroze potrubí a pro zkoumání chování ochranných povlaků.</li>
</ul>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Rotacni_prstencova_elektroda_9e696dfc08/Metrohm-Rotacni-prstencova-elektroda.jpg" alt="Metrohm: Rotační prstencová elektroda"/>
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Rotacni_cylindricka_elektroda_acc49f2318/Metrohm-Rotacni-cylindricka-elektroda.jpg" alt="Metrohm: Rotační cylindrická elektroda"/>

Elektrochemie v podmínkách laminárního a turbulentního proudění pomocí rotujících elektrod

Trh s elektromobily rychle roste v důsledku ekologických a ekonomických faktorů. Vzhledem k tomu, že se elektromobily stávají stále rozšířenějšími, bude vývoj v oblasti bateriových technologií rozhodující pro podporu potřeb tohoto rostoucího odvětví v oblasti skladování energie. Polovodičové baterie (SSB) nabízejí slibnou alternativu ke konvenční technologii lithium-iontových baterií. Elektrochemická charakterizace SSB může být obtížná, ale pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS) při vysokých frekvencích (až 10 MHz) lze rychlé procesy snadněji zachytit.
<h3>Úvod</h3>
Elektromobily nabízejí nulové přímé emise a nižší náklady na pohonné hmoty ve srovnání s vozidly poháněnými fosilními palivy. Celosvětový prodej elektromobilů dosáhl v roce 2023 13,6 milionu kusů a předpokládá se, že tato čísla v blízké budoucnosti výrazně porostou [1,2]. 
Baterie, které pohánějí elektromobily, musí uchovávat více energie a zároveň musí být bezpečnější, menší, lehčí a levnější, než umožňuje současná technologie. Zlepšení v oblasti hustoty energie je obzvláště důležité, protože baterie jsou jednou z nejtěžších a nejdražších součástí elektromobilů. Zlepšování výkonu baterií bude určovat tempo, jakým budou moci výrobci automobilů vyrábět elektromobily, které budou z hlediska dojezdu a pořizovací ceny konkurovat vozidlům se spalovacími motory.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Vysokofrekvencni_EIS_8d81cebc46.jpg" alt="Metrohm: Vysokofrekvenční EIS: výkonný nástroj pro budoucnost mobility"/>
Jak bylo uvedeno <a href="https://www.metrohm.com/cs_cz/discover/blog/2023/solid-state-batteries.html">v předchozím příspěvku</a> na blogu, polovodičové baterie (SSB) jsou potenciálně lepší alternativou k li-ion bateriím (LIB). SSB by mohly přispět k rozsáhlejšímu rozšíření elektromobilů tím, že poskytují vyšší hustotu energie pomocí pevného elektrolytu namísto hořlavého kapalného. Přirozená houževnatost pevných elektrolytů pomáhá zvýšit bezpečnost ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi tím, že výrazně snižuje riziko požáru v důsledku zkratu. Kromě toho jsou pevné elektrolyty obvykle chemicky i tepelně stabilnější než kapalné elektrolyty, což snižuje degradaci a tvorbu dendritů v průběhu času.
Přestože je technologie SSB stále ve fázi výzkumu a vývoje (až na výjimky [3]), je velkým příslibem pro zvýšení výkonu baterií. To zahrnuje možnost vyššího napětí, delší životnosti baterie a rychlejšího nabíjení. Významnou výzvou však zůstává vývoj pevných elektrolytů, které mohou vést ionty stejně účinně jako kapaliny při pokojové teplotě.
Ačkoli mají celočlánkové baterie velký potenciál, narážejí na problémy s kontakty na rozhraní mezi katodou a kompozitním elektrolytem (obrázek 1, vpravo). Tato rozhraní &quot;pevná látka - pevná látka&quot; představují problém pro účinný tok iontů a elektronů v baterii. 
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Obrazek_1_L_Pricny_rez_LIB_R_Pricny_rez_SSB_c65bdcde4b.jpg" alt="Metrohm: Obrázek 1. (L) Příčný řez LIB. (R) Příčný řez SSB"/>
Pro řešení tohoto omezení navrhli výzkumníci hybridní systémy s pevným a kapalným elektrolytem (SE/LE). Začleněním složky kapalného elektrolytu se tyto systémy snaží zvýšit výkon katody a zmírnit výše popsané problémy s kontaktem [4].
<h3>Charakterizační techniky pro polovodičové baterie</h3>
Charakterizace SSB představuje pro výzkumníky nové elektrochemické výzvy. Důvodem je použití nových materiálů v SSB v porovnání s materiály, které se vyskytují v konvenčních LIB.
V kapalných článcích jsou měření elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS) často omezena na frekvenci pod 100 kHz (viz aplikační poznámky na konci tohoto článku). Časové konstanty spojené se základními procesy v bateriích s pevným elektrolytem (např. vnitrozrnná difúze Li-iontů v objemu zrn a mezizrnná difúze probíhající na hranicích zrn) však probíhají na drasticky rychlejších časových škálách [5].
Na obrázku 2 je zobrazen impedimetrický profil vytvořený pomocí simulačního nástroje dostupného v <a href="https://lcms.cz/products/707">softwaru NOVA od společnosti Metrohm Autolab</a> na základě dat publikovaných Fuchsem a kol [6]. Experimentální sestava se skládala ze směsného elektrolytu pevná látka/iontová kapalina (SE/ILE) se symetrickými kovovými lithiovými elektrodami.
<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Metrohm_Obrazek_2_Dve_spektra_EIS_baterie_SELE_2f934debce.jpg" alt="Metrohm: Obrázek 2 Dvě spektra EIS baterie SELE. Červeně frekvenční rozsah mezi 1 MHz a 10 Hz. Modrá frekvenční rozsah mezi 10 MHz a 10 Hz."/>
Nyquistův graf v této konfiguraci zobrazuje čtyři půlkruhy. Ty byly vytvořeny pomocí modelovacího přístupu, který zahrnuje pět různých časových konstant pomocí metody proporcionálního vážení.
V dolním frekvenčním rozsahu jsou identifikovány tři časové konstanty. Jedna je spojena s elektrochemickou reakcí (reakce RCEC) na kovové lithiové anodě. Další dvě, které jsou kombinované (RCSLEI + SEI), představují přenos iontů přes fázovou hranici SE/ILE, přičemž se bere v úvahu jak mezifáze pevného a kapalného elektrolytu (SLEI), tak mezifáze pevného elektrolytu (SEI) [6].
Při středních frekvencích představuje malý půlkruh pohyblivost iontů mezi hranicemi zrn pevného elektrolytu (RCGrain boundaries). Při vyšších frekvencích odpovídá půlkruh pohyblivosti iontů uvnitř objemu zrn pevného elektrolytu (RCBulk). Nekompenzovaný odpor kapalného elektrolytu je zanedbatelný, protože jeho přítomnost je omezena na extrémně tenkou mezivrstvu [7].
Z porovnání obou křivek na obrázku 2 je zřejmé, že analýza omezená na 1 MHz by k úplné charakterizaci tohoto článku nestačila. Půlkruh představující pohyblivost iontů v objemu se objevuje až při vyšších frekvencích.
<h3>Správné přístrojové vybavení pro výzkum SSB</h3>
Tradiční potenciostaty/galvanostaty (PGSTAT) používané pro EIS mají obvykle maximální použitelný frekvenční rozsah 1 MHz nebo méně. Zatímco pro charakterizaci většiny kapalných článků je tato horní hranice dostatečná, pro rozlišení impedančních znaků transportních mechanismů v pevných elektrolytech je tato horní hranice nedostatečná. Prakticky důležité pevné elektrolyty jsou často polykrystalické nebo polymerní a je třeba brát v úvahu objemovou vodivost a vodivost na hranicích zrn [6].
Byly vyvinuty nejmodernější PGSTAT s analyzátorem frekvenční odezvy (FRA), které umožňují provádět testy EIS až do frekvence 10 MHz (o jeden řád vyšší než standardní PGSTAT). Takové PGSTAT se staly základními nástroji ve výzkumu a vývoji SSB.
<a href="https://lcms.cz/products/696">Klikněte zde a dozvíte se více o technologii VIONIC powered by INTELLO - budoucnosti elektrochemie.</a>
<h3>Praktické aspekty měření EIS při vysokých frekvencích</h3>
Pro plné pochopení mechanismů transportu iontů v nových pevnolátkových materiálech je nezbytné vhodné experimentální uspořádání a hardware schopný pracovat ve vysokofrekvenčním rozsahu nad 1 MHz [7]. 
Pro zajištění přesných výsledků EIS nad 1 MHz je zásadní zdůraznit význam použití krátkých, dobře propojených vodičů. Jedná se o standardní funkci obsaženou v nástroji VIONIC, která řeší potenciální příspěvky rozptylové impedance z kabelů a konektorů. Tyto příspěvky mohou ohrozit integritu měření při tak vysokých frekvencích (viz <a href="https://www.metrohm.com/cs_cz/discover/blog/2024/hf-eis-for-ssbs.html#takeaways">aplikační poznámky</a> na konci tohoto článku).
<h3>Závěr</h3>
EIS se stala základním nástrojem ve výzkumu baterií, který je ceněn pro svou vysokou přesnost a krátkou dobu provedení.
Konsolidované metody EIS s frekvencí až 100 kHz jsou obecně vhodné pro standardní lithium-iontové baterie, ale nedokážou zachytit rychlé procesy, jako je difúze iontů v objemu nebo na hranicích zrn pevného elektrolytu.
Vzhledem k tomu, že objemová vodivost je kritickým parametrem pro hodnocení SSB nebo &quot;hybridních&quot; SE/LE baterií, je pro tento druh aplikací zásadní volba PGSTAT schopného dosáhnout frekvence EIS až 10 MHz.
Máte-li další otázky, obraťte se na nejbližší kancelář podpory Metrohm Autolab, kde vám pomohou a poskytnou další doporučení. Neváhejte nás kontaktovat pro předvedení!

Vysokofrekvenční EIS: výkonný nástroj pro budoucnost mobility

V laboratoři profesora Radka Cibulky se dlouhodobě snaží vyvinout systémy, které by usnadnily chemické reakce, a tak i cestu k některým léčivům či dalším užitečným látkám. Prestižní časopis Chemical Science nyní opublikoval nový systém pro chemické redukce založený na deprotonovaných flavinech, derivátech vitaminu B2. Systém byl vyvinut v rámci spolupráce týmů z VŠCHT Praha a Univerzity Adama Mickiewicze v rámci projektu Grantové agentury České republiky a polské grantové agentury NCN.„Připadáme si jako montéři. Odebrání jedné součástky (protonu) z molekuly téměř bezbarvého 3-methyllumichromu – látky, která je s flaviny příbuzná – vyvolá strukturní změny, které vedou ke vzniku oranžového flavinového aniontu. Tento flavinový anion je unikátní, neboť jeho protonovaná forma neexistuje. My jsme ten anion navíc využili jako katalyzátor redukcí. Stačí na něj posvítit tyrkysovým světlem a redukce probíhá.“ říká Radek Cibulka.<blockquote><h4>Původní článek</h4><h4><a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc01630d">Introduction of flavin anions into photoredox catalysis: acid–base equilibria of lumichrome allow photoreductions with an anion of an elusive 10-unsubstituted isoalloxazine</a></h4>Dorota Prukała, Ekaterina Zubova, Eva Svobodová, Ludmila Šimková, Naisargi Varma, Josef Chudoba, Jiří Ludvík, Gotard Burdzinski, Iwona Gulaczyk, Marek Sikorski and &nbsp;Radek CibulkaChem. Sci., 2025,16, 11255-11263<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://doi.org/10.1039/D5SC01630D">https://doi.org/10.1039/D5SC01630D</a><h6>licensed under <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/">CC-BY 3.0</a></h6></blockquote>Následují vybrané části článku. Formát a hypertextové odkazy byly převzaty z originálu.AbstraktFlaviny se osvědčily jako účinné katalyzátory v oxidační fotoredoxní katalýze. Naopak jejich použití v redukční fotokatalýze zůstává omezené, hlavně kvůli relativně nízké stabilitě přechodných flavinových radikálů (semichinonů), které se používají ve fotoredukcích. Plně redukované formy flavinů jsou také nevýhodné ve fotokatalýze, protože absorbují světlo v UV oblasti spíše než ve viditelné oblasti. V této práci představujeme nový přístup k redukční fotokatalýze flavinů, který využívá flavinový (izoalloxazinový) anion odvozený od těžko dostupného 10-nesubstituovaného 3,7,8-trimethylisoalloxazinu, nestabilního tautomeru 3-methyllumichromu. Zjistili jsme podmínky, za kterých se tento isoalloxazinový aniont tvoří in situ deprotonací/izomerizací ze snadno dostupného 3-methyllumichromu, a následně jsme jej použili jako fotoredoxní katalyzátor při redukční dehalogenaci aktivovaných bromoarenů a jejich C–P kopulační reakci s trimethylfosfitem za vzniku arylfosfonátu. Spektroskopie v ustáleném stavu a přechodná absorpční spektroskopie, NMR a cyklická voltametrie spolu s kvantově chemickými výpočty ukázaly, že anion oxidovaného isoalloxazinu má oproti jiným formám flavinů používaných ve fotoredukcích několik výhod, jako je vysoká stabilita i v přítomnosti kyslíku, absorpční maximum ve viditelné oblasti, což umožňuje použití excitačního světla mezi 470 a 505 nm, a relativně dlouhá životnost singletového excitovaného stavu.<h4>Materiály a metody</h4>Spektra nukleární magnetické rezonance (NMR) byla naměřena v CD3CN, DMSOd6 , DMF-d6, TFA-d3 nebo v jejich směsích na přístroji Agilent 400-MR DDR2 (399,94 MHz pro 1H, 100,58 MHz pro 13C), JEOL-ECZL400G (400 MHz pro 1H, 101 MHz pro 13C) nebo Bruker Avance III 600 MHz (600 MHz pro 1H a 151 MHz pro 13C) při 298 K. Údaje pro 1H NMR jsou uvedeny následovně: chemický posun (δ ppm), multiplicita (s = singlet, d = doublet, t = triplet, q = kvartet, m = multiplet, dd = doublet doubletů, dt = doublet tripletů, br = široký atd.), vazebná konstanta (Hz) a integrace. Všechna NMR spektra byla zpracována a přiřazena pomocí <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.labrulez.com/products?distributorItems=298&amp;manufacturerItems=464">MestreNova</a>.Hmotnostní spektra s vysokým rozlišením byla získána na <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=5&amp;search=Q-Tof+Micro">Q-Tof Micro</a> (Waters), vybaveným kvadrupólem a analyzátorem doby letu (TOF) a multikanálovým deskovým (MCP) detektorem. Analýza GC-MS byla provedena na plynovém chromatografu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=3&amp;search=Trace+GC+Ultra">Trace Ultra</a> (Themo Scientific) s kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=3&amp;search=DSQ+II">DSQ II</a> (Thermo Scientific) vybaveným kapilární kolonou DB-5ms (30 m x 0,25 mm, fólie 0,25 um) nebo na plynovém chromatografu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?mainauthorItems=10&amp;search=7890">7890</a> (Agilent) s <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/products/473">hmotnostním spektrometrem Orbitrap Exploris 240</a> (Thermo Scientific) vybaveným kapilární kolonou DB-5ms (30 m x 0,25 mm, fólie 0,25 um). V pozitivním režimu byl použit <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://gcms.labrulez.com/library?manufacturerItems=50&amp;search=SICRIT">SICRIT</a> (Soft Ionization by Chemical Reaction In Transfer – Plasmion GmbH, Německo).Teploty tání byly měřeny na aparatuře Boetius a nejsou korigovány. Fotoredoxní katalýza byla provedena pomocí Luxeon Star LED 470 nm (65 lm @ 700mA) s dominantními vlnovými délkami 460–485 nm v tvrzeném hliníkovém bloku (uspořádání viz S3) a Luxeon Star LED 505 nm (76 lm @ 350mA) s dominantními vlnovými délkami 490–515 nm. Absorpční spektra UV-Vis byla zaznamenána na spektrofotometru <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.labrulez.com/library?mainauthorItems=1&amp;search=UV-2550">UV-2550</a> (Schimadzu). Emisní spektra v ustáleném stavu a spektra excitace fluorescence byla zaznamenána na spektrofluorometru Jobin Yvon-SpexFluorolog 3-22. Upozorňujeme, že spektra byla zaznamenána při použití stejných excitačních a emisních štěrbin pro jednotné spektrální rozlišení a citlivost. Měření životnosti fluorescence všech sloučenin byla provedena metodou časově korelovaného počítání jednotlivých fotonů (TCSPC). Rozpad byl měřen pomocí TCSPC Triple Illuminator jako příslušenství ke spektrofluorometru Fluorologs 3-22 pro měření v ustáleném stavu, který přidává schopnost měření životnosti v časové doméně. Jako zdroj excitace byly použity diody NanoLED (λexc = 368 nm a 389 nm) od IBH. Přístroj v této hardwarové konfiguraci je schopen měřit doby života krátké až 400 ps. Dekonvoluce křivek rozpadu fluorescence byla provedena pomocí softwaru IBH Consultants. Experimentální nejistoty v dobách života jsou 10 %. Nastavení pro měření přechodných absorpčních spekter UV-Vis: Tripletové stavy byly generovány a analyzovány pomocí laserové flash fotolýzy s použitím nanosekundového Q-spínaného Nd: YAG laseru v kombinaci s optickým parametrickým oscilátorem (OPO) pracujícím na 470 nm; energie laserového pulzu byla udržována kolem 0,5 mJ/pulz. Roztok vzorku byl před měřením zbaven kyslíku probubláváním argonem po dobu 15 minut. Spektra byla stanovena pomocí kinetiky shromážděné v rozmezí 350–700 nm s intervalem 10 nm. Podrobnosti viz ref. 1.Elektrochemická měření (cyklická voltametrie) byla prováděna pomocí počítačem řízeného potenciostatu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://lcms.labrulez.com/library?search=PGSTAT101">PGSTAT101 </a>(Autolab-Metrohm) s použitím softwaru NOVA 1.11, podrobnosti viz kapitola 5.

Práce týmu prof. Cibulky na obálce časopisu Chemical Science

Webináře

Aplikace

Akademie

Osobnosti

Plasty

Životní prostředí

Potraviny

Vody

Zdraví

Přednáška

Vědecký článek

Rozhovor

Toxikologie

Popularizace

Věda a výzkum

Software

Covid-19

Kariéra

Článek

Laboratoře

Různé

Produkt

Video

Poster

Nejbližší akce

Typ novinky

Zaměření

Naše společnost nabízí řešení v oblasti iontové analýzy pomocí titrace, iontové chromatografie, voltametrie a polarografie.

Metrohm Česká republika

Vysoká  škola chemicko-technologická v Praze spojuje tradici s nejmodernějšími nano- a biotechnologiemi a dalšími progresivními směry a obory ve vědě a výzkumu. Spolu s vynikajícím mezinárodním renomé a špičkovým přístrojovým vybavením otevírá každému studentovi možnosti zapojit se do vědeckých projektů dle vlastního výběru, umožňuje zahraniční stáže a je následně vstupenkou k prestižnímu, dobře ohodnocenému uplatnění doma i v zahraničí.

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Moderní elektroanalytické metody (Cena Metrohm 2026)

ALS Kurz Analýzou HYDRAULICKÝCH a TURBÍNOVÝCH olejů k větší efektivitě výroby

Praktický kurz ŠKOLA HPLC

Big Scale, Big Wins: Prep Chromatography Explained

High-throughput stability screening strategies for antibody formulation

PFAS in Food & Food Contact Material