Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského se nachází v pražské Libni uprostřed sídliště nedaleko stanice metra Ládví.

Sídlí v panelovém domě socialistického střihu, uvnitř se však skrývá ta nejmodernější věda.

Hned u vchodu je památník nobelisty Jaroslava Heyrovského, jenž dal ústavu jméno.

Ve vestibulu je pak vystaven historický polarograf Jaroslava Heyrovského. "Jeho odkaz chceme stále připomínat a snažíme se na něj navazovat," shodují se ředitel Martin Hof (vlevo) a jeho zástupce pro vědeckou činnost Patrik Španěl (vepředu vpravo).

Jak vysvětluje odbornice na elektrochemii Magdalena Hromadová, polarografie je jednoduchá, levná a velmi přesná metoda, jak zkoumat složení látek.

Stačí k tomu odkapávající rtuť, nádobka s roztokem, elektrický obvod a potenciometr, jenž zvyšuje elektrické napětí.

Vzniká tak elektrický proud, jenž se mění podle toho, co za látku a v jakém množství se nachází ve zkoumaném roztoku.

Takto vypadá polarograf z dob profesora Heyrovského.

Příprava elektrod pro polarografii.

Takovýto mikroskop zobrazí vědcům v látkách i jednotlivé atomy.

Na 3D tiskárně v ústavu vyrábí spoustu komponentů, které potřebují k výzkumu - od nádobek po elektrody.

Sestavování nové generace baterií na bázi lithia a síry. Při stejné kapacitě jsou mnohem lehčí než ty stávající.

A teď už je možné sestavené baterie testovat v elektrickém obvodu: modrá je minus a červená plus.

"Síra je ideální komponent, neboť je netoxická a laciná," říká Markéta Zukalová. Nový typ baterie se pomalu nabíjí a pomalu vybíjí, takže se hodí například pro úložiště energie.

"Infračervená spektroskopie umožňuje studovat chemické reakce neviditelných plynů," vysvětluje Hana Jirglová. Takto v laboratoři Jiřího Dědečka zkoumají oxidaci metanu na metanol.

"Metan, coby zemní plyn, se převede na kapalné palivo, které se dá snadno skladovat," popisuje vedoucí týmu Jiří Dědeček.

Vzorky kovových katalyzátorů. Zdejší vědci je zkoumají, zda by uměly katalyzovat metan na metanol s účinností, která je použitelná pro průmysl.

"To kdyby se povedlo, tak by to byl obrovský úspěch," říká Patrik Španěl, zástupce ředitele pro vědu. "Bude ale potřeba spolupráce s průmyslovým partnerem," dodává.

V dalším infračerveném spektrometru je úplná tma…

… ale je v něm pomocí neviditelného záření možné zkoumat vzorky katalyzátorů pro výrobu metanolu.

Přístroje pro výzkum nanokatalyzátorů. "Katalyzátory umožňují někdy urychlit, jindy dokonce vůbec uskutečnit nějakou chemickou reakci. A jelikož jsou 'nano', znamená to, že pracujeme s katalyzátory o velikosti nanometru a menšími," vysvětluje Stanislav Valtera.

Křemíkové destičky, na něž tu nanášejí nanokatalyzátory. "Ty sice nejsou pouhým okem vidět, ale fungují," ujišťuje Valtera.

Zdejší procesy se chladí velkým množstvím kapalného dusíku a je potřeba pracovat ve vakuu. "Proto přístroj, ač zkoumá materiál milionkrát menší než lidský vlas, je takto obrovský," vysvětluje Valtera.

Pohled do nitra vysokovakuové komory.

Moderní aparatura, jež do ústavu přišla z USA, byla tak velká, že v laboratoři museli vybourat okno a dostávat ji sem jeřábem.

Pokusy v této laboratoři by mohly přispět k tomu, že by člověk byl schopný přeměnit oxid uhličitý ze vzduchu na metan, aniž by to bylo energeticky náročné.

Jejich obor Nanotechnology & Catalysis má zkratku NanoCat, mají tu proto i populární mávající kočku maneki neko.

Reaktor na proměnu oxidu uhelnatého nebo uhličitého pomocí tepla či světla.

Fluorescenční mikroskop s rekordním rozlišením vidí jednotlivé molekuly.

Tyto přístroje používá a zdokonaluje ředitel ústavu Martin Hof.

Zde se připravují přístroje pro vesmírné družice. Vědec Ján Žabka a jeho tým nyní vyvíjí spektrometr pro satelit Slavia. Ten bude zkoumat složení vesmírného prachu a později i planet a jejich měsíců.

Slavia je takzvaný CubeSat, tedy satelit složený z takovýchto jednotlivých deseticentimetrových kostek.

Tato "kostka" bude mít zabudovaný hmotnostní spektrometr. Je vytvarovaná tak, aby přesně zapadla do skládačky satelitu. Slavia má letět do vesmíru v roce 2025.

Na Heyrovského ústavu zkoumají i buňky lidského těla.

Radek Šachl, vedoucí oddělení biofyzikální chemie, zkoumá se svým týmem spouštěče Alzheimerovy choroby. Díky fluorescenčnímu mikroskopu tak mohou činit na úrovni molekul.

Na těchto hmotnostních spektrometrech lze zase analyzovat, jaké složky se nachází ve vzduchu, ale třeba také v lidském dechu.

Z analýzy lidského dechu se například dají diagnostikovat některé choroby - třeba střevní záněty.

Tyto přístroje naleznou jednu molekulu těkavých organických látek na miliardu molekul vzduchu.

Obrázek nanobublin. Jejich velikost se pohybuje ve statisícinách milimetru, přesto mají velký vliv na povrch látek, který pokrývají.

"Bubliny jsou natěsnané jedna vedle druhé, takže je jimi povrch zcela zablokovaný. Lidé si pak myslí, že nefunguje nějaká chemická reakce nebo katalyzátor, přitom jde o efekt těchto nanobublin," vysvětlují výzkumníci Pavel Janda a Hana Tarábková.

Jak ale také Janda upozorňuje, nanobubliny mohou být i užitečné. "Když se udělají po celém povrchu a na chvíli snížíte tlak, tak vykousnou dírky po celém povrchu," popisuje. Takto se dle jeho slov dají dělat membrány, které mají nanorozměrové dírky a mohou sloužit třeba jako antibakteriální nebo antivirové filtry, které se jinak vyrábějí dost komplikovaně.

Nádobka je naplněná kapalinou. Hrot osahává bublinky na povrchu, a tím je přístroj skenuje. Jak upozorňuje Tarábková, na nanobublinách je zajímavé i to, že jsou velmi stálé - vydrží na povrchu celé hodiny, oproti klasickým bublinám známým například ze sodovky.

Serverovna s tisíci procesory se nachází kvůli velkým rozměrům i kvůli chlazení venku na dvoře ústavu. "Reprezentuje to obor výpočetní chemie, který v ústavu zakládal profesor Rudolf Zahradník, někdejší předseda Akademie věd," říká jeden z jeho žáků Roman Čurík.

Každý řádek v této skříni obsahuje 36 procesorů. "Běží zde několikadenní, ale klidně i půlroční výpočty vlastností a struktury molekul, simulace jejich pohybu, chování. Tak se dá teoreticky předvídat chemická reakce," dodává Čurík.

Oddělení spektroskopie se podílí hned na několika kosmických misích.

Jednou z nich je ryze český mikrosatelit Slavia, který má ověřit technologie pro pátrání po přírodních zdrojích na Měsíci a blízkozemních asteroidech.

Na oddělení spektroskopie zkoumají také meteority, které dopadly na naši planetu. Cílem je za kontrolovaných podmínek napodobit zářící plazma padajících hvězd (meteorů) pomocí výkonných laserů.

Vyvíjejí tak přesné techniky, jak analyzovat meteory a určit, z jakých prvků se skládají. To je také jedním z cílů mise Slavia.

Oddělení spektroskopie se podílí také na přípravě kosmického dalekohledu Ariel, jehož cílem je prozkoumat stovky planet u cizích hvězd - exoplanet. Vedoucího oddělení Martina Feruse (na snímku) a jeho tým zajímají zejména mladé planety procházející érou velkého bombardování asteroidy a kometami.

Tato fáze planetárního vývoje je pravděpodobně klíčová pro vytvoření podmínek vhodných pro vznik a udržení života.

Oddělení spektroskopie odkrývá záhady vzdálených světů díky účasti na kosmických misích, ale také cílenými laboratorními experimenty.

Laboratorní experimenty fyzikálních chemiků pomáhají například zmapovat chemické procesy v prostředí horkých kráterů planet. Hydrotermální aktivita na jejich dně mohla sehrát významnou roli při vzniku života.

Vedle moderních přístrojů tu občas použijí i tento legendární a nesmrtelný fén EM 521 z Novoborských strojíren. Jelikož tu každou chvíli musí něco chladit tekutým dusíkem, fén jim slouží naopak k tomu, aby vzorek znovu zahřáli.

Světově uznávaný český chemik a nobelista Jaroslav Heyrovský by měl ze svých následovníků a jejich vědeckých výsledků radost.