Ještě jako student bakalářského studia na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze (FEL ČVUT) se Jan Komeda stal hlavním autorem článku publikovaného v prestižním mezinárodním časopise Applied Surface Science Advances (Elsevier, Q1). Studie přináší nové poznatky o využití grafenu dopovaného borem pro detekci glukózy a posouvá možnosti vývoje citlivějších senzorů pro neinvazivní měření hladiny cukru v krvi. Tyto senzory mají navíc potenciál využití i při detekci nádorových markerů nebo monitorování metabolitů v biologických vzorcích.
Práce s názvem Vhodný borem dopovaný grafenový substrát pro zesílení Ramanova signálu glukózy byla provedena týmem z katedry řídicí techniky Fakulty elektrotechnické České technické univerzity v Praze pod vedením dr. Antonia Cammaraty a prof. Tomáše Polcara. Výzkum využívá kvantově mechanické simulace k odhalení toho, jak koncentrace a distribuce atomů boru v grafenu ovlivňují zesílení Ramanova signálu molekul glukózy.
„Vyšší koncentrace boru v grafenu zvyšují citlivost měření a umožňují lepší detekci i velmi malého množství glukózy. Zároveň se ukázalo, že klíčová je také orientace molekuly vůči povrchu materiálu,“ shrnuje Jan Komeda, který práci realizoval v rámci své bakalářské práce na FEL ČVUT.
Výzkumník Dr. Antonio Cammarata z katedry řídicí techniky FEL ČVUT, který bakalářskou práci vedl, dodává: „Jan začínal prakticky od nuly, protože kvantově mechanické simulace a Ramanův rozptyl jsou témata, která se v bakalářském studiu běžně neprobírají. Postupně si osvojil pokročilé výpočetní metody a dokázal je aplikovat na aktuální problém v materiálovém inženýrství. Výsledek má vysokou vědeckou kvalitu a ukazuje, že i student bakalářského studia může dosáhnout úrovně mezinárodní publikace.“
Od bioinformatiky k materiálovým vědám
Jan Komeda absolvoval bakalářský program Lékařská elektronika a bioinformatika na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze. „Původně mě zajímala kombinace medicíny a informatiky, ale během studia mne velmi zaujala fyzika a materiálové inženýrství,“ popisuje. Rozhodující byly kurzy dr. Cammaraty, jako například Fyzika pevných látek a Základy atomistických simulací, které Jana Komedu inspirovaly k výzkumu.
Po absolvování FEL ČVUT pokračuje Jan Komeda v magisterském studiu Computational Science and Engineering na Technické univerzitě v Mnichově (TUM), kde se zaměřuje na vývoj softwaru pro vědecké simulace. „Zajímá mě, jak takový software funguje zevnitř, nejen jak ho používat. V budoucnu bych se rád vrátil do České republiky a pokračoval ve svém výzkumu,“ říká.
Univerzitní výzkum s praktickým využitím
Cílem studie bylo navrhnout optimální materiál pro zesílení Ramanova signálu při detekci glukózy. Metoda SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) umožňuje analýzu chemických látek i ve velmi malých koncentracích, a proto může být použita pro neinvazivní měření hladiny cukru v krvi.
„Tento princip je přenositelný i na jiné molekuly, nejen na glukózu,“ vysvětluje dr. Cammarata. „Takový senzor by v budoucnu mohl pomoci nejen diabetikům, ale také například při detekci nádorových markerů nebo monitorování metabolitů v biologických vzorcích.“ Materiál – grafen dopovaný borem – má navíc výhodu nízkých nákladů, jednoduché výroby a vysoké stability, což z něj činí slibného kandidáta pro budoucí senzory pro použití v medicíně i průmyslu.
Nový studijní program: Návrh materiálů
Dr. Cammarata připravuje také návrh nového magisterského programu Návrh materiálů, který by na podobný výzkum přímo navazoval. Program má spojit výpočetní a experimentální přístupy k návrhu materiálů – od atomární úrovně až po praktické aplikace.
„Cílem je vychovat odborníky, kteří rozumějí jak simulacím, tak reálným měřením. Chceme vytvořit moderní program reagující na potřeby průmyslu i výzkumu. Na rozdíl od klasických studijních programů materiálových věd se zaměříme na praktické aspekty návrhu nových materiálů s cílovými funkcemi,“ vysvětluje Cammarata.
Práce Bc. Jana Komedy dokazuje, že Fakulta elektrotechnická ČVUT poskytuje svým studentům výjimečné příležitosti k zapojení se do výzkumu – od přístupu k moderním výpočetním nástrojům a kapacitám až po vedení, které je podporuje v jejich nezávislém profesním růstu.
O časopise Applied Surface Science Advances
Studie byla publikována v mezinárodním časopise Applied Surface Science Advances (Elsevier), který je jedním z předních titulů v oblasti fyziky a chemie povrchů, nanostruktur a materiálového inženýrství. Časopis je od roku 2020 publikován jako open access titul, má impakt faktor 8,7 a rating Q1 (SJR 1,467). Publikace procházejí anonymním recenzním řízením a jsou indexovány v databázích Scopus, Web of Science (ESCI) a DOAJ.
Samostatná Fakulta elektrotechnická ČVUT vznikla v roce 1950. V dnešní době se skládá ze 17 kateder umístěných ve dvou budovách: v rámci hlavního kampusu ČVUT v Dejvicích a v naší historické budově na Karlově náměstí. Fakulta elektrotechnická poskytuje prvotřídní vzdělání v oblasti elektrotechniky a informatiky, elektroniky, telekomunikací, automatického řízení, kybernetiky a počítačového inženýrství. Fakulta se dlouhodobě řadí mezi prvních pět výzkumných institucí v České republice. Produkuje přibližně 30 % výzkumných výsledků celého ČVUT a má navázanou rozsáhlou vědeckou spolupráci se špičkovými světovými univerzitami i výzkumnými ústavy. Od roku 1950 Fakulta elektrotechnická vydala cca 30 000 diplomů, které byly vždy vysoce hodnoceny jako doklad prvotřídního vzdělání. Více informací najdete na .
České vysoké učení technické v Praze patří k největším a nejstarším technickým vysokým školám v Evropě. Podle Metodiky 2017+ je nejlepší českou technikou ve skupině hodnocených technických vysokých škol. V současné době má ČVUT osm fakult (stavební, strojní, elektrotechnická, jaderná a fyzikálně inženýrská, architektury, dopravní, biomedicínského inženýrství, informačních technologií). Studuje na něm téměř 19 000 studentů. Pro akademický rok 2022/23 nabízí ČVUT svým studentům na 350 akreditovaných studijních programů a z toho přes 100 v cizím jazyce. ČVUT vychovává odborníky v oblasti techniky, vědce a manažery se znalostí cizích jazyků, kteří jsou dynamičtí, flexibilní a dokáží se rychle přizpůsobovat požadavkům trhu. Podle výsledků Metodiky 2017+ bylo ČVUT hodnoceno ve skupině pěti technických vysokých škol a obdrželo nejvyšší hodnocení stupněm A. ČVUT v Praze je v současné době na následujících pozicích podle žebříčku QS World University Rankings, který hodnotil 2642 univerzit po celém světě. V celosvětovém žebříčku QS World University Rankings je ČVUT na 378. místě a na 12. pozici v regionálním hodnocení „Emerging Europe and Central Asia“. V rámci hodnocení pro oblast „Engineering and Technology“ je ČVUT na 175. místě, v oblasti „Engineering – Civil and Structural“ je ČVUT mezi 201.–220. místem, v oblasti „Engineering – Mechanical“ na 201.–250. místě, u „Engineering – Electrical“ na 201.– 250. pozici. V oblasti „Physics and Astronomy“ na 201.–250. místě, „Natural Sciences“ jsou na 238. příčce. V oblasti „Computer Science and Information Systems“ je na 151.–200. místě, v oblasti „Material Sciences“ na 251.–300. místě, v oblasti „Mathematics“ na 251.–300. místě. Více na https://www.cvut.cz/