Michal Dušek Václav Petříček Lukáš Palatinus
Exkurze do historie 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Struktura EDT Borany Systém SDS Modulované struktury První verze systému Jana První kompozitní struktura Sawtooth a crenel funkce Systém Jana94 a SDS94 Jana98, multipólové upřesňování Jana2000, prášková data Jana2006, kombinace data setů, Magnetické struktury, elektronová difrakce, program Superfilip, rostoucí požadavky na experiment a uživatelskou podporu... Filmové metody na práškových a monokrystalických vzorcích Difraktometr Hilger & Watts Hilger & Watts předělaný na automatický sběr dat Difraktometr XCalibur Allan Línek Ctirad Novák Václav Petříček Michal Dušek Lukáš Palatinus
Paradoxy současné krystalografie: východiska pro projekt PA Převažuje názor, že v krystalografii je všechno hotovo. Atraktivita těchto pracovišť pro financování je malá také proto, že nepřináší bezprostřední efekty. Proto počet špičkových krystalografických pracovišť neustále klesá Jejich potřebnost přitom vzrůstá, neboť zkoumané látky jsou stále komplikovanější. Nejlepší vybavení mají pracoviště servisního charakteru, kde se nevyvíjí metodika Nejdůležitější prvek, tj. vývoj metod, je nejméně podporovanou, v podstatě téměř zapovězenou, vědeckou aktivitou. V této situaci vybudování univerzálního pracoviště krystalografie může přinést velký efekt a vést k soustředění studia komplikovaných struktur do AVČR i v globálním měřítku.
Srovnání běžného a ideálního pracoviště strukturní analýzy malých molekul Běžné pracoviště Ideální pracoviště Stav 2007 Difrakce na monokrystalech ano ano ano Prášková difrakce ano ano ne Více vlnových délek ano ano ne Intenzivní zdroj záření (rotační anoda, mikrofokusní lampa) ne ano ne Elektronová difrakce ne ano ne Základní elektronová mikroskopie ne ano ano Složité struktury ne ano ano Modulované struktury ne ano ano Problematické struktury vyhodit studovat studovat Vývoj metod ne ano ano Servisní krystalografie Pokročilý servis Mikrovzorky Pokročilá krystalografie Vývoj metod Výhoda: krystalografie malých molekul nepatří mezi extrémně finančně náročné obory.
Synergie dvou projektů 1) Praemium Academiae, Václav Petříček, 2007 2013 2) Fellowship J.E.Purkyně, Lukáš Palatinus, 2010 2014 Oba projekty se spolupodílí na cíli vybudovat špičkové pracoviště strukturní analýzy. Projekt FJEP byl spolufinancován z PA a některé výpočty začleněny do systému Jana. Flexibilita projektu akademické prémie!
Komplementární difrakční metody v odd. strukturní analýzy 2007: Monokrystalový difraktometr Gemini firmy Oxford Diffraction MoK λ a CuK λ vlnové délky Zrcadlová optika na CuK λ První prodaný detektor Atlas GAČR: 1000 tis. Kč PA: 8000 tis. Kč FZU: 1000 tis. Kč (chladič v roce 2011) Stavební náklady: 0 Sleva firmy Oxford Diffraction: 2000 tis. Kč oproti smlouvě o poskytování demo služeb GEMINI - monokrystaly
Komplementární difrakční metody v odd. strukturní analýzy CM120 elektronová difrakce 2009: Precesní elektronová difrakce Repasovaný elektronový mikroskop CM120 Vybavení pro precesní elektronovou difrakci CCD detektor Veleta Bodový detektor Pleiades Analyzátor EDS Souvislost s FJEP Lukáše Palatinuse: projekt elektronového difraktometru neboli zavedení standardních krystalografických metod v elektronové difrakci PA: 5000 tis. Kč FZU+AVČR: 6600 tis. Kč GAČR: 1200 tis. Kč EDS Stavební náklady: 1000 tis. Kč GEMINI - monokrystaly
Komplementární difrakční metody v odd. strukturní analýzy EMPYREAN - prášky CM120 elektronová difrakce 2010: Práškový difraktometr Empyrean firmy PANalytical CuK λ a CuK λ1 vlnové délky Primární monochromátor, fokusační optika na CuK λ, nejnovější generace detektoru PIXCell PA: 5200 tis. Kč (včetně chladiče v roce 2011) FZU: 1700 tis. Kč Stavební náklady: 800 tis. Kč GEMINI - monokrystaly
Komplementární difrakční metody v odd. strukturní analýzy EMPYREAN - prášky CM120 elektronová difrakce GEMINI - monokrystaly
Personální zajištění stav 2013 Difrakce na monokrystalech Václav Petříček, V6, vývoj systému Jana Difrakce na práškových vzorcích Elektronová difrakce Michal Dušek, V6 Jan Rohlíček, V3 Lukáš Palatinus, V6 Michaela Pojarová, V3 Pavel Machek, V4 Mariana Klementová, V5 Monika Kučeráková, V1 Václav Eigner, V2 Pablo Bereciartua, V3 Jakub Plášil, V5 Ludvík Hummel, O5, technická podpora Barevný kód: Zaměstnáni ve FZÚ před udělením PA / FJEP Přijati na projekt FJEP Přijati na projekt PA Přijati Fyzikálním ústavem jako podpora FJEP Přijati na projekt GAČR Markéta Jarošová, V4 Stanislav Hucek, O7 Z uvedeného přehledu je zřejmé, že projekt PA je personálně udržitelný i po skončení financování Prémie. V současnosti chybí dofinancovat 1.7 úvazku přislíbeno ředitelem FZÚ
Struktura čerpání finančních prostředků PA Prostředky Akademické prémie Celkové investiční prostředky 28300 tis. Kč 31200 tis. Kč
Popularizace a výuka programu Jana2006 Workshopy o programu Jana2006 Rok Místo (účastníků) Celkem 2007 Bonn (15) Bayreuth (25) 50 2008 Kodaň (20) 20 2009 Toronto (ACA, 40) Hluboká (15) FZÚ 1. ad-hoc workshop (11) 2010 Drážďany (40) Bilbao (25) FZÚ 2.-5. ad-hoc workshop (47) 2011 Tokio (8) FZÚ 6.-10. ad-hoc workshop (69) 2012 FZÚ 11.-13. ad-hoc workshop (37) FZÚ elektronová difrakce (16) FZÚ magnetické struktury (20) Zakopané (CAC XXI, 25) Bayreuth (25) Sfax (60) La Valérane- Carqueiranne (60) Shanghai (46) Varšava (15) Izmir (50) Shanghai (60) 116 232 138 183 Celková účast od roku 2007: 739. Většinou se jedná o studenty a postdoktorandy, hodnotit výsledky této masivní popularizace bude možno až po letech. V pořádání workshopů budeme pokračovat i po skončení projektu.
Scientometrie
Udržitelnost projektu po skončení PA: přístrojové vybavení Běžné pracoviště Ideální pracoviště Stav 2013 Difrakce na monokrystalech ano ano ano Prášková difrakce ano ano ano Více vlnových délek ano ano ano Intenzivní zdroj záření (rotační anoda, mikrofokusní lampa) ne ano ne Elektronová difrakce ne ano ano Základní elektronová mikroskopie ne ano ano Složité struktury ne ano ano Modulované struktury ne ano ano Problematické struktury vyhodit studovat studovat Vývoj metod ne ano ano Servisní krystalografie Pokročilý servis Mikrovzorky Pokročilá krystalografie Vývoj metod Difraktometr Gemini v roce 2007 odpovídal požadavku na intenzivní zdroj. V této oblasti je však vývoj tak rychlý, že současné difraktometry poskytují několikanásobně vyšší intenzitu.
Témata pro příštích deset let Využití všech informací z Braggových reflexí: i ve standartní analýze je třeba popsat nebo alespoň aproximovat vazebné efekty Využití informací mimo Braggovy reflexe: jak začlenit do strukturní analýzy všechny experimentální pixely Od standartních vzorků k mikrovzorkům: precesní elektronová tomografie není ještě plně doceněna a patří k nejdynamičtějším oborů moderní krystalografie Magnetické struktury, upřesňování symetrických modů Aperiodické struktury jsou stále častější a jejich podporu lze dále zdokonalovat Servisní krystalografie jak nesklouznout do bezduché rutiny. Software by měl podporovat snadnost řešení, ale zároveň otevírat prostor pro úvahu Intenzivní zdroje jsou nezbytností!
Paradoxu současné krystalografie se nezbavíme Děláme vše pro to, aby se názor, že v krystalografii je všechno hotovo, ještě prohloubil. Řešení 4d modulovaných struktur je už téměř rutina Řešení struktur z elektronové difrakce je podstatně snadnější než v minulosti Totéž platí pro magnetické struktury Složitost problémů, na které se nové metody aplikují, však také roste a lze si obtížně představit, že jakákoli metoda by mohla být definitivně dokončená. 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050