Katedra fyzikálnej chémie

Ústav fyzikálnej chémie vznikol 1. októbra 1940 krátko po založení Odboru chemicko-technologického inžinierstva SVŠT, terajšej Fakulty chemickej a potravinárskej technológie STU. Charakter ústavu sa formoval vedeckými osobnosťami, ktoré stáli pri jeho kolíske a ovplyvňovali jeho prvých pracovníkov. V roku 1952 sa ústav premenoval na Katedru fyzikálnej chémie (KFCH) a v roku 2006 sa zmenil na Oddelenie fyzikálnej chémie (OFCH).

Jozef Skotnický

Jozef Skotnický

1940 – 1945

Dionýz Ilkovič

Dionýz Ilkovič

1945 – 1946

1950 – 1951

Blahoslav Stehlík

Blahoslav Stehlík

1946 – 1950

Vojtech Kellö

Vojtech Kellö

1951 – 1983

Stanislav Biskupič

Stanislav Biskupič

1983 – 1990

2000 – 2017

Pavel Kovařík

Pavel Kovařík

1990 – 1991

Ladislav Valko

Ladislav Valko

1991 – 1994

Andrej Staško

Andrej Staško

1994 – 2000

Vedúci a riaditelia ÚFCH, KFCH a ÚFCHCHF od roku 1940

Prvým prednostom Ústavu fyzikálnej chémie (ÚFCH) v rokoch 1940 až 1945 bol profesor Jozef Skotnický, ktorý pracoval najmä v oblasti termodynamiky elektrolytov. Na ústave pôsobil aj profesor Dionýz Ilkovič, blízky spolupracovník nositeľa Nobelovej ceny profesora Jaroslava Heyrovského. V rokoch 1946 až 1950 viedol ústav profesor Blahoslav Stehlík.

Veľkým prínosom prof. Ilkoviča a prof. Stehlíka bolo prinesenie tradície vyspelej vedeckej školy a začiatok výchovy novej generácie slovenských vedeckých pracovníkov.

Od roku 1951 viac ako tri desaťročia viedol KFCH profesor Vojtech Kellö, ktorý pokračoval v šľapajach svojich predchodcov a umne i cieľavedome rozšíril kolektív katedry o nových pracovníkov. Túto tradíciu prebrali aj jeho nasledovníci.  V roku 2006 sa katedra stala súčasťou Ústavu fyzikálnej chémie a chemickej fyziky (ÚFCHCHF) ako Oddelenie fyzikálnej chémie. Riaditeľom ústavu sa  stal profesor Stanislav Biskupič, vedúcim OFCH v rokoch 2006 až 2010 bol profesor Peter Šimon a od roku 2011 je jeho vedúcim profesor Marián Valko. Od roku 2017 je riaditeľom ústavu profesor Peter Rapta.

Difúzia cez trstinové membrány

Prvou publikačne dokumentovanou témou bolo štúdium difúzie cez trstinové membrány
Prvou publikačne dokumentovanou témou bolo štúdium difúzie cez trstinové membrány
Prvý vedecký kolektív pod vedením prof. Stehlíka po zbere trstiny v Lednici (pred rokom 1950)
Prvý vedecký kolektív pod vedením prof. Stehlíka po zbere trstiny v Lednici (pred rokom 1950)
Profesor Stehlík bol neobyčajnou osobnosťou aj  v umeleckej oblasti, napísal a skomponoval  „Píseň rákosů“, neskôr známu ako hymnu rákosníkov.
Profesor Stehlík bol neobyčajnou osobnosťou aj v umeleckej oblasti, napísal a skomponoval „Píseň rákosů“, neskôr známu ako hymnu rákosníkov.
 

Infračervená spektroskopia

V roku 1950, vďaka anonymnému oznamu, že v dunajskom prístave sa nachádza IČ spektrometer Perkin Elmer B1 dodaný v rámci výpomoci UNRRA, sa na ústav dostáva na tú dobu unikátne experimentálne zariadenie. Neskôr sa nahradil spektrometrami IR-75 (1967) a M-80 (1980) od firmy Carl Zeiss. V súčasnosti sa na oddelení nachádza FT-IR spektrometer Nexus od firmy ThermoNicolet (2003). V období 1950–1970 sa výskumom infračervených spektier zaoberali A. Tkáč, V. Kellö, neskôr K. Miglierini. V súčasnosti v oblasti IČ spektroskopie pracujú A. Gatial a D. Dvoranová.

IČ spektrometer Perkin Elmer B1 (1950–1967)
IČ spektrometer Perkin Elmer B1 (1950–1967)
IČ spektrometer IR-75 Carl Zeiss (1967–1980)
IČ spektrometer IR-75 Carl Zeiss (1967–1980)
IČ spektrometer FT-IR Nexus ThermoNicolet (od 2003)
IČ spektrometer FT-IR Nexus ThermoNicolet (od 2003)
 

Makromolekulová chémia

Alexander Tkáč, 1950 – 1970: Konštrukcia rôznych unikátnych zariadení

  • Rotačný kryostat
  • Stavba EPR spektrometra
  • Celosklenená aparatúra na určenie teplotnej závislosti generácie radikálov rôznych substrátov
Schéma rotačného kryostatu
Schéma rotačného kryostatu
Celosklenená aparatúra na určenie teplotnej závislosti generácie radikálov rôznych substrátov
Celosklenená aparatúra na určenie teplotnej závislosti generácie radikálov rôznych substrátov
 

L. Lapčík, J. Očadlík: termodynamika, fotooxidácia polymérov

J. Vávra, J. Antalík: rozptyl svetla – štruktúra tvar a veľkosť častíc

L. Ulický: RTG – nadmolekulová štruktúra

A. Tkáč, A. Staško: EPR – stereošpefické katalyzátory

L. Valko, P. Šimon, J. M. Lisý, P. Kovařík, E. Klein: termodynamika polymérnych roztokov mechanizmy odštepovanie HCl z PVC fotooxidácia a stabilizácia – antioxidanty

P. Rapta, M. Zalibera, A. Staško: vodivé polyméry, LED systémy spektroelektrochémia

Termoanalytické laboratórium

Termoanalytické laboratórium vzniklo v prvej polovici 50-tych rokov, kedy sa v rozsiahlej miere skúmala termická stabilita polymérov a uhľovodíkových zmesí. Prvý komerčný kalorimeter DSC-1B na termickú analýzu bol inštalovaný na KFCH v roku 1963 (P. Králik, J. M. Lisý). Moderné špičkové zariadenie sa dostáva na katedru postupne v rokoch 1993 až 2003, v súčasnej dobe reprezentované kalorimetrom Perkin-Elmer DSC-7, kalorimetrom Shimadzu DSC-60 a simultánnym termoanalyzátoromShimadzu DTG-60. V súčasnosti sa vedecká skupina pod vedením P. Šimona venuje štúdiu termooxidácie materiálov počas starnutia, štúdiu čistoty technologicky významných materiálov a tepelnej stability syntetických polymérov.

Prvý prototyp kalorimetra z roku 1955 zostrojený A. Tkáčom
Prvý prototyp kalorimetra z roku 1955 zostrojený A. Tkáčom
termo2
Prístroje Shimadzu DSC-60 a DTG-60
DSC kalorimeter Perkin-Elmer DSC-7  pracujúci v teplotnom rozsahu  od  –165 °C až do 600 °C
DSC kalorimeter Perkin-Elmer DSC-7 pracujúci v teplotnom rozsahu od –165 °C až do 600 °C
 

Röntgenová štruktúrna analýza

Prvá röntgenová kamera na štruktúrnu analýzu bola inštalovaná na katedre v roku 1963 a pracovala do roku 1980. V roku 2005 sa nahradila novým prístrojom GEMINI-R od firmy OxfordDiffraction umožňujúcim aj meranie distribúcie elektrónovej hustoty okolo atómov pri teplote tekutého dusíka.

V rokoch 1960 až 1980 sa výskumom zaoberala vedecká skupina L. Ulického a v súčasnosti sa danej problematike venuje vedecká skupina pod vedením J. Kožíška.

RTG kamera  (1963– 1980)
RTG kamera (1963 – 1980)
Difraktometer GEMINI-R Oxford Diffraction (od 2005)
Difraktometer GEMINI-R Oxford Diffraction (od 2005)
Distribúcie elektrónovej hustoty v komplexe medi
Distribúcie elektrónovej hustoty v komplexe medi
 

 Vývoj a aplikácia molekulových odpariek so stieraným filmom

Vývoj molekulových odpariek prebiehal na KFCH od roku 1960 pod vedením A. Tkáča a J. Cvengroša. Medzi výhody týchto odpariek patria:

  • krátka doba a dĺžka preletu
  • destilácia nestabilných látok, viacstupňovo a pri rôznom tlaku a teplotách

Dodnes bolo postavených viac ako 120 odpariek pre Slovensko a zahraničie vrátane laboratórnych a poloprevádzkových odpariek. Registrované boli desiatky patentov. V súčasnosti sa pracovníci laboratória pod vedením J. Cvengroša a A. Kleinovej zaoberajú molekulovou destiláciou tepelne nestálych kvapalných zmesí a výskumom biopalív.

Molekulová odparka
Molekulová odparka
 

Katedra fyzikálnej chémie iniciuje rozvoj NMR na Slovensku

História NMR na KFCH sa začala písať od roku 1969 inštaláciou prvého 60 MHz NMR spektrometra Tesla Brno zásluhou Alexandra Tkáča, Vojtecha Kellö a Miroslava Vidu. V rokoch 1982 – 2006 spadalo NMR laboratórium pod Centrálne laboratória FCHPT. Od roku 2006 sa pretransformovalo na Oddelenie NMR a hmotnostnej spektrometrie.

prvý NMR spektrometer na Slovensku – 60 MHz Tesla Brno
prvý NMR spektrometer na Slovensku – 60 MHz Tesla Brno
Kolektív pracovníkov katedry zakladá v roku 1976 Celoštátne NMR laboratórium pri KFCH
Kolektív pracovníkov katedry zakladá v roku 1976 Celoštátne NMR laboratórium pri KFCH
 

 Skupina teoretických chemikov

Náročné experimentálne výsledky vyžadovali náležité teoretické interpretácie, preto sa sformovala skupina kvantových chemikov. Predmetom štúdia bola dehydrochlorácia PVC, interpretácia EPR, vibračných a elektrónových spektier, vypracovala sa metóda potenciálových funkcií na výpočet aktivačnej energie, entropie a reakčnej koordináty, vyvíjal sa softvér na presné kvantovo-chemické výpočty so zahrnutím korelačných i relativistických efektov ako aj štúdium koordinačných zlúčenín. V súčasnosti skupinu vedie S. Biskupič. Od skromných začiatkov v 70-tych rokoch, keď bol k dispozícii len jediný jednoprocesorový počítač so 4 kB operačnej pamäte vo výpočtovom stredisku OSN v Dúbravke, čo umožňovalo len jednoduché modelové výpočty na semiempirickej úrovni, sa dospelo v súčasnosti s rozvojom výpočtovej techniky k veľmi presným výpočtom systémov obsahujúcich niekoľko desiatok atómov na post Hartreeho-Fockovej úrovni, ktoré už dosahujú vysokú chemickú presnosť. V súčasnosti oddelenie disponuje výpočtovou kapacitou vyše 100 procesorov s operačnou pamäťou niekoľko stoviek GB.

Prví pracovníci v roku 1968:
Ladislav Valko, Ivan Hubač, Vladimír Kvasnička, Viliam Laurinc, Peter Pelikán

Absolventi pôsobiaci

na Slovensku:
Igor Tvaroška
Ladislav Turi Nagy
Pavel Mach
Pavol Baňacký
Roman Boča
Stanislav Biskupič
Martin Breza
Vladimír Lukeš
v zahraničí:
Stanislav Miertuš (Taliansko)
Anna Balková (USA)
Martina Kaledin (USA)
Štepán Sklenák (Česka republika)
Ľubomír Benco (Rakúsko)
Daniel Tunega (Rakúsko)
 

EPR spektroskopia od roku 1955

epr1
EPR spektrometer vlastnej výroby (1955 – 1963)
Alexander Tkáč
Alexander Tkáč
EPR spektrá rozkladu polyméru
EPR spektrá rozkladu polyméru
 

EPR spektrometre

1967 – 1984. EPR spektrometer Varian
1967 – 1984
EPR spektrometer Varian
1984–2003. Bruker 200D EPR spektrometer  spojený s počítačom Aspect 2000
1984–2003
Bruker 200D EPR spektrometer spojený s počítačom Aspect 2000
od 2003. Bruker EMX  spektrometer (modernizovaný Bruker 200D)
Od 2003
Bruker EMX spektrometer (modernizovaný Bruker 200D)
od 2010. EMXPlus (X- a Q-pásmo )
od 2010
EMXPlus (X- a Q-pásmo)
 

Antioxidanty vo víne – EPR štúdium

Zmenšovanie relatívnej intenzity signálov paramagnetických spinových aduktov je mierou pre antioxidačnú aktivitu vzoriek vín
EPR spektrá vzoriek vín
 

Zmenšovanie relatívnej intenzity signálov paramagnetických spinových aduktov je mierou pre antioxidačnú aktivitu vzoriek vín.

Výskum v oblasti fotokatalyzátorov TiO2 od roku 1990

V. Brezová, D. Dvoranová, A. Staško

Fotoindukovaný prenos elektrónu sledovaný EPR spektroskopiou
Schéma fotoexcitácie častice TiO2
Schéma fotoexcitácie častice TiO2
EPR spektrum TiO2 prášku dopovaného iónmi mangánu
EPR spektrum TiO2 prášku dopovaného iónmi mangánu
EPR spektrum TiO2 prášku dopovaného iónmi chrómu
EPR spektrum TiO2 prášku dopovaného iónmi chrómu
Publikácia citovaná viac ako 355 SCI
Publikácia citovaná viac ako 355 SCI
 

Fullerény

Buckyball

1985

H. W. Kroto, R. E. Smalley,
R. F. Curl

objavenie fulerénov

od  90-tych rokov

intenzívny celosvetový výskum

 

KFCH: A. Staško, V. Brezová, P. Rapta

vznik a zánik radikálových  aniónov fulerénu C60 a jeho derivátu
vznik a zánik radikálových aniónov fulerénu C60 a jeho derivátu

spolupráca

•  TH Darmstadt  (SRN)
•  MPIP Mainz (SRN)
•  IFW Dresden (SRN)
•  UND NotreDame (USA)

EPR štúdium aniónových radikálov fullerénov generovaných rôznymi spôsobmi (fotochemicky, elektrochemicky, ...)

 

Endofullerény – 2006

Endofulerén

P. Rapta, M. Zalibera

Spolupráca

  • IFW Dresden
Prvá štúdia o tvorbe katiónového radikálu endohedrálneho fulerénu
Prvá štúdia o tvorbe katiónového radikálu endohedrálneho fulerénu
 

Interakcia stopových prvkov s proteínmi – EPR štúdium aktívnych miest

Modelové zlúčeniny stopových prvkov s bioligandami

od roku 1990

M. Valko, M. Mazúr

EPR spektrum  iónov Cu(II) naviazaných na väzbové miesto najvyššej afinity sérového albumínu človeka (S-pásmo)
EPR spektrum iónov Cu(II) naviazaných na väzbové miesto najvyššej afinity sérového albumínu človeka (S-pásmo)
 

Metals, toxicity and oxidative stress
M. Valko, H. Morris, M. T. D. Cronin
Current Medicinal Chemistry 12, 1161–1209 (2005). 
citovaná viac ako 1120 SCI (Scopus 09/2013)

 

Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer
M. Valko, C. J. Rhodes, J. Moncoľ, M. Izakovič, M. Mazúr
Chemico-Biological Interactions 160, 1–40 (2006).
citovaná viac ako 1570 SCI (Scopus 09/2013)

 

Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease
M. Valko, M. T. D. Cronin, M. Mazúr, J. Telser
The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 39, 44–84 (2007).
citovaná viac ako 2680 SCI (Scopus 09/2013)

 

Je len ťažko možné vyčerpávajúco priblížiť výskum za celé obdobie. K ilustrácii je možno uviesť, že za obdobie posledných päť rokov (2009 až 2013) asi 25-členný kolektív OFCH publikoval 180 prác (Scopus september 2013), prezentoval viac ako 500 príspevkov na domácich i zahraničných vedeckých podujatiach a podaných bolo 20 patentov. Pozoruhodný je aj ohlas svetovej verejnosti na publikované práce formou 11 150 SCI citácií od roku 1996 až po súčasnosť.

V rámci vedeckej činnosti vyrástli a aj vyrastajú na KFCH/OFCH osobnosti, ktoré nás veľmi dôstojne reprezentujú v SR a vo svete.

Smolenice 1977
Smolenice 1977
Železná studnička 2011
Železná studnička 2011