X RZESZOWSKA KONFERENCJA MŁODYCH FIZYKÓW, V 2015 WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY, budynek B1, sala 42 PROGRAM

Transkrypt

1 X RZESZOWSKA KONFERENCJA MŁODYCH FIZYKÓW, V 2015 WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY, budynek B1, sala 42 PROGRAM Czwartek, 28 V Rozpoczęcie X Rzeszowskiej Konferencji Młodych Fizyków Kamil Ciesielski, Politechnika Gdańska Justyna Wiczk, Uniwersytet Gdański Kinga Westphal, Uniwersytet Gdański Marta Roman, Politechnika Gdańska Mikołaj Grabowski, przerwa Elżbieta Roga, Grzegorz Gruzeł, Katarzyna Szufa, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków Małgorzata Trzyna, Renata Wojnarowska, przerwa Agnieszka Zuba, Anna Rusinek, Aleksandra Biesiada, Ewelina Czerwonka, Mariusz Fleszar, Andrzej Maciąg, Jolanta Michna, Własności magneto-transportowe antymonków ziem rzadkich o strukturze MgAgAs Jakościowa i ilościowa ocena uszkodzeń wywołanych promieniowaniem ultrafioletowym w sensybilizowanym DNA Indukowane elektronami uszkodzenia trinukleotydów znakowanych bromopochodnymi zasad nukleinowych. Radioliza w roztworach wodnych Doświadczalne metody identyfikacji nadprzewodnictwa na przykładzie międzymetalicznego związku La 3 Co Efekty ładunkowe w heterostrukturach SiC/AlN i SiC/GaN Tomografia FIB/SEM Analiza mikrostrukturalna układów katalitycznych do niskotemperaturowych ogniw paliwowych zasilanych etanolem (DEFC) Wyznaczanie poprawki na samoabsorpcję promieniowania gamma ołowiu 210 w próbkach środowiskowych Analiza mikrostruktury i właściwości stopu specjalnego Inconel x750 Analiza widm spektroskopowych jako skuteczne narzędzie kontroli procesu modyfikacji nanocząstek Badanie metodą EPR hydroksyapatytu/fluoroapatytu modyfikowanego związkami TiO 2 i Ag Badanie metodą EPR kryształu YAG:Nd napromieniowanego jonami bizmutu Badanie metodą EPR kryształu LNO:Fe napromieniowanego jonami bizmutu Badanie parametrów ogniwa paliwowego typu DCFC Struktura warstw ZnO otrzymywanych metodą pirolizy Własności optyczne cienkich warstw ZnO otrzymywanych metodą pirolizy 1

2 Rostyslav Jaworski, Precarpathion National University, Ivano- Frankivsk, Ukraine Roman Dzumedzeі, Precarpathion National University, Ivano- Frankivsk, Ukraine Mariola Kądziołka- Gaweł, Uniwersytet Śląski Dagmara Wróbel, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków Anna Cwałek, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków przerwa Halyna Hurhula, Precarpathion National University, Ivano- Frankivsk, Ukraine Taras Paraschuk, Precarpathion National University, Ivano- Frankivsk, Ukraine Ewa Bobko, Marcin Wesołowski, Joanna Depciuch, przerwa Jacek Fal, Politechnika Rzeszowska Izabela Babiarz, Krzysztof Król, Gaweł Żyła, Politechnika Rzeszowska Angelika Myśliwiec, Joanna Grzywa, Piątek, 29 V 2015 Structure and Thermoelectric Properties of the Vapor-Phase Condensation LAST Charge Carrier Scattering Mechanisms in Thermoelectric Materials Based on PbTe Wpływ temperatury na stabilność fumaranu żelaza w suplementach diety dla kobiet: zastosowanie spektroskopii Mössbauera Właściwości luminescencyjne kryształów Al 2 O 3 otrzymanych metodą Micro-Pulling-Down Niskotłowa spektrometria promieniowania gamma w badaniach skażeń promieniotwórczych (cezem -137) próbek środowiskowych Defective subsystem and modification of crystals properties of compounds A 2 B 6 Thermodynamic properties of II-VI crystals using density functional theory Nanostrukturyzacja studni kwantowych CdTe/CdMgTe oraz CdMnTe/CdMgTe Aktywność komet - analityczne i numeryczne modelowanie zjawiska Wpływ cynku na równowagę fosfolipidowo-białkową oraz na działanie amitryptyliny w zaburzeniach afektywnych. Model szczurzy depresji. Analiza spektroskopią Ramana, w podczerwieni oraz świetle widzialnym Właściwości elektryczne zawiesiny tlenku aluminium w glikolu etylenowym Modelowanie zjawisk fizycznych przy pomocy aplikacji komputerowych Optymalizacja numeryczna parametrów elektrycznych układu Plasma-Focus PF-24 Wpływ rotacyjnych pomiarów właściwości reologicznych na strukturę nanocieczy MgAl 2 O 4 glikol dietylenowy (DG) Właściwości antybakteryjne nanocząstek srebra syntetyzowanych na bazie ekstraktu z rumianku (zielona synteza) Liposomy lecytynowe otrzymywanie i własności fizyczne 2

3 STRESZCZENIA Modelowanie zjawisk fizycznych przy pomocy aplikacji komputerowych Izabela Babiarz II Fizyka Techniczna, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr Krzysztof Kucab, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Fizyka jest dziedziną nauki, która próbuje odnaleźć relacje pomiędzy otaczającą nas materią, energią oraz oddziaływaniami fundamentalnymi. Obecny stan wiedzy pozwala w mniejszym lub większym stopniu przewidzieć zachowania obiektów fizycznych w otaczającym nas Świecie. Naturalnym językiem służącym do opisu tych zachowań jest oczywiście język matematyki. Choć większość zależności matematycznych opisujących realne zjawiska fizyczne posiada skomplikowane rozwiązania analityczne, bądź nie posiada ich w ogóle, to jeśli posłużymy się metodami numerycznymi wówczas jesteśmy w stanie zamodelować z dużą dokładnością wiele spośród tych zjawisk. Dzięki nowoczesnym technologiom informatycznym istniejącym na rynku możemy w relatywnie prosty sposób przedstawić (zarówno w formie graficznej oraz niejednokrotnie w czasie rzeczywistym) wiele zjawisk fizycznych, często trudnych, bądź też w ogóle niemożliwych do zrealizowania (przy obecnym stanie techniki) na drodze doświadczalnej. Jeśli połączymy naszą wiedzę, zarówno fizyczną jak i informatyczną, z nową technologią (smartphone, tablet) możemy mieć niezłą zabawę. Badanie metodą EPR kryształu YAG:Nd napromieniowanego jonami bizmutu Aleksandra Biesiada II Inżynieria Materiałowa, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr I. Stefaniuk, Centrum Dydaktyczno Naukowe Mikroelektroniki i Nanotechnologii, UR W pracy przeprowadzono badania kryształu Y 3 Al 5 O 12 :Nd (YAG:Nd) domieszkowanego jonami neodymu i napromieniowanego jonami bizmutu, który jest bardzo interesującym materiałem w dziedzinie technologii monokryształów laserowych. Badania prowadzono metodą elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Przeprowadzono badania zależności kątowych widma EPR, na podstawie których dokonano analizy centrum paramagnetycznego, określono parametry hamiltonianu spinowego. Przeprowadzono również badania zależności temperaturowych widm EPR, na podstawie których w oparciu o model Orbacha określono czasy relaksacji. Nanostrukturyzacja studni kwantowych CdTe/CdMgTe oraz CdMnTe/CdMgTe Ewa Bobko Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii Uniwersytetu Rzeszowskiego, Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Warszawa Modulacyjnie domieszkowane studnie kwantowe CdTe oraz CdMnTe posiadają unikalne cechy i właściwości fizyczne. Są strukturami o ekstremalnie wysokim efektywnym czynniku Landego dla elektronów (g=+500), który może zmienić znak lub wartość w szerokim zakresie poprzez zmianę parametrów technologicznych. Powyższe struktury są ważne z punktu widzenia nowych urządzeń w elektronice spinowej, dzięki temu cieszą się szerokim zainteresowaniem wśród badaczy. Pojedyncze studnie kwantowe modulacyjnie domieszkowane jodem zostały wyhodowane metodą MBE. Do wytwarzania nanostruktur o efektywnej wymiarowości tj. kwantowe punktowe kontakty, struktury typu H oraz trójsondowe złącza balistyczne została zastosowana metoda wysokorozdzielczej litografii elektronowej. Bramki sterujące 3

4 zostały napylone bezpośrednio po procesie trawienia chemicznego oraz metalizacji wraz z techniką lift-off. W procesie nanostrukturyzacji należy uwzględnić niestandardowe własności materiałowe i parametry CdTe oraz CdMnTe. Podczas wystąpienia zostanie przedstawiona opracowana metoda wytworzenia kwantowych punktowych kontaktów z sterującymi bramkami metalicznymi nowego typu, nie stosowanego dotychczas na podłożach CdMgTe/Cd(Mn)Te. Własności magneto-transportowe antymonków ziem rzadkich o strukturze MgAgAs Kamil Ciesielski 1, Daniel Gnida 2, Dariusz Kaczorowski 2 1 Nanotechnologia, st. II, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska 2 Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu Własności magneto-transportowe wybranych związków o ogólnym składzie chemicznym RTSb, gdzie R = Er, Lu, Y, Tb, Gd, T = Ni, Pd, Pt zostały zbadane za pomocą pomiarów oporu elektrycznego oraz współczynnika Seebecka w zakresie temperatur K. Z przeprowadzonych badań wynika, że trzy spośród wszystkich przebadanych związków, LuNiSb, LuPdSb, YPdSb charakteryzują się ujemnym temperaturowym współczynnikiem oporu elektrycznego w całym zmierzonym zakresie temperatur, natomiast w trzech innych związkach ErPdSb, GdPtSb oraz TbPtSb opór elektryczny maleje wraz z obniżaniem temperatury. Z kolei opór elektryczny dwóch pozostałych związków YPtSb oraz ErNiSb zmienia się wraz z temperaturą w sposób niemonotoniczny. Zróżnicowany charakter przewodnictwa występujący w tej grupie związków sugeruje, że należy je zaklasyfikować jako półmetale lub półprzewodniki z wąską przerwą energetyczną, co wydaje się być w zgodzie z wynikami przeprowadzonych obliczeń struktury elektronowej niektórych związków krystalizujących w strukturze MgAgAs. Z drugiej strony należy jednak podkreślić, że wartości oporów elektrycznych są stosunkowo wysokie i mieszczą się w zakresie od kilku do kilkudziesięciu mω. Jednocześnie możemy zaobserwować, że wartości współczynnika RRR zdefiniowanego jako R(300 K)/ R(2 K) są bardzo małe. Obserwacje te mogą wskazywać na duży udział defektów strukturalnych w rozpraszaniu nośników ładunku i tym samym mogą również sugerować na inną niż wynikającą jedynie ze struktury elektronowej przyczynę ujemnego temperaturowego współczynnika oporu w niektórych badanych związkach. Wydaje się, że rzeczywiście, interpretacja taka ma uzasadnienie w przypadku LuNiSb, ErNiSb, YPdSb, YPtSb. W związkach tych poniżej ok K obserwujemy proporcjonalny do pierwiastka z temperatury wzrost oporu w zerowym lub podwyższonym polu magnetycznym. Zachowanie takie jest zgodne z przewidywaniami teoretycznymi dla nieuporządkowanych strukturalnie przewodników i może wynikać z obecności poprawki kwantowej związanej ze zjawiskiem interferencji kwantowej. Najwyższe wartości siły termoelektrycznej w temperaturze pokojowej zaobserwowano dla ErPdSb i GdPtSb i wyniosły one odpowiednio 140 i 120 uv/k. Znak współczynnika Seebecka tych związków jest dodatni, co może wskazywać na dominującą rolę dziur w transporcie ładunku. Natomiast w przybliżeniu liniowa zależność S(T) w wysokich temperaturach może świadczyć o dominującej roli wkładu do termosiły związanego z dyfuzją nośników pod wpływem gradientu temperatury. Niskotłowa spektrometria promieniowania gamma w badaniach skażeń promieniotwórczych (cezem -137) próbek środowiskowych A. Cwanek, E. Łokas, J. W. Mietelski Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego, Polska Akademia Nauk, Kraków Antropogeniczne radionuklidy jak: 137 Cs, 90 Sr, 238,239,240 Pu, 241 Am i inne pojawiły się w środowisku jako rezultat działalności człowieka m.in. wskutek testów broni jądrowej, awarii reaktorów lub wycieków z zakładów przeróbki paliwa jądrowego. Powoduje to zwiększenie dawki promieniowania jonizującego otrzymywanej przez organizmy żywe, dodatkowo radioizotopy te są toksyczne. Produkcja sztucznych radioizotopów cezu odbywa się podczas reakcji rozszczepienia ciężkich jąder atomowych lub aktywacji neutronowej. Izotop 137 Cs jest jednym z najpowszechniej występujących w glebie, wodzie oraz organizmach żywych i stanowi główne skażenie środowiska. Ze względu na stosunkowo długi czas połowicznego zaniku wynoszący 30,2 lata, nuklid ten dość długo pozostaje w środowisku. 4

5 137 Cs ulega rozpadowi beta minus, konsekwencją tej reakcji jest między innymi produkcja jądra 137m Ba oraz emisja promieniowania gamma o energii 662 kev. Ta intensywna linia γ może być użyta do określenia poziomu skażenia cezem 137. Ze względu na różną objętość badanych próbek koniecznym było przeprowadzenie pomiarów kalibracyjnych, dzięki którym otrzymano zależność efektywności poszczególnych detektorów od objętości próbki. W tym celu użyto wzorca o znanej aktywności oraz dokonano walidacji metody. Pozwala to na oszacowanie poziomu aktywności cezu-137 w próbkach, co z kolei umożliwia ocenę poziomu skażenia tym izotopem. Pomiary przeprowadzane zostały w Pracowni Skażeń Promieniotwórczych Środowiska Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. Wykorzystano niskotłową spektrometrię promieniowania gamma. Rolę detektora spełniała chłodzona (ciekłym azotem) germanowa dioda półprzewodnikowa HPGe (High Purity Germanium). Badanie metodą EPR kryształu LNO:Fe napromieniowanego jonami bizmutu Ewelina Czerwonka II Inżynieria Materiałowa, st. II, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr I. Stefaniuk, Centrum Dydaktyczno Naukowe Mikroelektroniki i Nanotechnologii, UR W pracy przeprowadzono badania niobianu litu domieszkowanego jonami żelaza, który jest bardzo interesującym materiałem w dziedzinie technologii monokryształów tlenkowych. Decyduje o tym bardzo rzadki zespół własności piezoelektrycznych, akustycznych, ferroelektrycznych i elektrooptycznych cechujących ten kryształ. Stąd też wynikają różnorodne zastosowania niobianu litu. Badania prowadzono metodą Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego (EPR). Przeprowadzono badania zależności kątowych widma EPR, na podstawie których dokonano analizy centrum paramagnetycznego, określono parametry hamiltonianu spinowego. Przeprowadzono również badania zależności temperaturowych widm EPR na podstawie których w oparciu o model Orbacha określono czasy relaksacji. Wpływ cynku na równowagę fosfolipidowo-białkową oraz na działanie amitryptyliny w zaburzeniach afektywnych. Model szczurzy depresji. Analiza spektroskopią Ramana, w podczerwieni oraz świetle widzialnym Joanna Depciuch 1, Magdalena Sowa-Kućma 2,3, Magdalena Parlińska 4 1 Wydział Biologiczno-Rolniczy Uniwersytetu Rzeszowskiego 2 Pozawydziałowy Zamiejscowy Instytut Biotechnologii Stosowanej i Nauk Podstawowych, UR, Kolbuszowa 3 Instytut Farmakologii PAN w Krakowie 4 Pracownia Mikroskopii Elektronowej i Preparatyki, Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii, UR Spektroskopia Ramana, w podczerwieni oraz w świetle widzialnym są metodami umożliwiającymi badanie drgań cząsteczek związków chemicznych. Dostarczają one informacji o budowie związków poprzez identyfikację grup funkcyjnych i analizę widm w zakresie tzw. fingerprint a ponadto pozwalają oznaczyć, ilościowo lub jakościowo, zawartość badanej substancji w próbce. Wszystkie te techniki spektroskopowe coraz częściej znajdują zastosowanie w biologii oraz medycynie, w szczególności w diagnostyce chorób lub monitorowaniu postępu terapii. Zaburzenia nastroju (afektywne), w tym depresja, to jedne z najpoważniejszych zaburzeń psychicznych, na które zachorowalność stale wzrasta. Pomimo kilkudziesięciu lat badań, wciąż nie wiadomo jakie są dokładnie przyczyny depresji. Liczne badania łączą rozwój tej choroby z występującym u pacjentów deficytem cynku. Cynk jest istotnym mikroelementem wchodzącym w skład zarówno białek receptorowych, strukturalnych, jak i enzymatycznych (kofaktor ponad 300 enzymów). Pierwiastek ten niezbędny jest w procesach syntezy DNA, stabilizacji błon komórkowych oraz mechanizmach transportów przezbłonowych. Ponadto odpowiada on za anabolizm tłuszczy, bierze udział w formowaniu oraz prawidłowym działaniu komórek nerwowych oraz układu immunologicznego. Stężenie cynku w surowicy krwi człowieka wynosi średnio mg/l (8-11 µmol/l). Doniesienia ostatnich lat wskazują na niedobór cynku u pacjentów depresyjnych jednak nie dają jednoznacznej odpowiedzi, czy deficyt pierwiastka wynika z trwającej choroby, czy stanowi jej przyczynę. 5

6 W związku z tym interesującym wydawało się zbadanie wpływu deficytu cynku na równowagę fosfolipidowobiałkową. Badania przeprowadzono w surowicy krwi szczurów otrzymujących dietę niskocynkową oraz osobników kontrolnych. Pomiary wykonano przy użyciu SmartRamanDXR, FTIR Vertex 70v oraz Evolution Otrzymane widma zinterpretowano zwracając szczególną uwagę na grupy funkcyjne budujące struktury cząsteczek tworzących białka oraz fosfolipidy. Uzyskane wyniki badań wskazują na znaczny spadek frakcji fosfolipidowej oraz białkowej, u zwierząt poddanych diecie ubogocynkowej w odniesieniu do zwierząt przebywających na diecie pełnowartościowej. Uzyskane zmiany są podobne, do obserwowanych również w zaburzeń afektywnych u ludzi. Ponadto w przeprowadzonych badaniach odnotowano zmiany w strukturach drugorzędowych obydwu analizowanych frakcji. Uzyskane wyniki mogą wskazywać, iż zmiany w poziomie cynku mogą stanowić pierwotną przyczynę zaburzeń depresyjnych, która prowadzi do rozwoju szeregu niekorzystnych zmian w molekułach niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Ponadto nasze badania sugerują możliwe nowe zastosowanie spektroskopii Ramana oraz spektroskopii w zakresie podczerwieni w diagnostyce zaburzeń afektywnych. Techniki te być może przyczynią się w przyszłości do określenia markerów zaburzeń depresyjnych (i/lub innych chorób psychicznych). Charge Carrier Scattering Mechanisms in Thermoelectric Materials Based on PbTe Roman Dzumedzeі, Ihor Horichok, Lyubomyr Nykyruy, Viktor Boryk Physical-Chemical institute, Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine Now one of the most promising alternative energy is thermoelectricity. It is environmentally friendly, does not require the combustion of other fuels and emits into the environment of hazardous substances, such energy converters have no moving parts, which makes them silent operation and greatly extends the service life, and at the formation of thermoelectric energy converts the heat that is released into the environment, which will greatly reduce the greenhouse effect. It is known for this application of lead telluride and compounds based on it are the most promising in the medium temperature range. Efficient thermoelectric converter is realized through the establishment of needed characteristics at the material that ensure, in "permanent" electronic subsystem, a significant deterioration phonon component of the crystal. Promising ways for that is doping material. For create effective thermoelectric converters necessary materials as n- and p-type conductivity. Among the most famous donor impurity can be identified bismuth and antimony which have amphoteric properties. Among the most famous acceptor impurity can be identified thallium and alkali metals. However, they have several disadvantages in particular, thallium is highly toxic, and with alkali metals there are many technological problems, due to their high chemical activity which significantly complicates the process of synthesis material. Silver impurity also has acceptor action in Lead Telluride and does not have aforementioned drawbacks. Investigating crystals obtained by ceramic-technology. Lead telluride crystals obtained by direct melting of initial components in graphitized quartz ampoules evacuated to a pressure of ~ 10-2 Pa. In one case, the doping was performed during the synthesis of compounds. To this vial for the synthesis of accurately calculated sample made right amount of impurities. In another dopant added in the binary compound. Theoretical calculation of conductivity was carried out by the determination of carrier mobility by variation method. As we know the conductivity depends of the mobility and concentration - σ (μ, n), mobility depends of the concentration and effective mass - μ (n, m*). By entering the analytical dependence of the effective mass from the concentration as a power function (m*=αnβ, where α and β coefficients), we obtain the conductivity as a function of carrier concentration. Choosing the calculated values by their good match with the experimental data on the electrical conductivity. Theoretical calculation of the Seebeck coefficient conducted on components for a particular scattering mechanism according to the expression Pisarenko for nondegenerate crystals. Optimization was performed separately for each material as n-type so p-type of conductivity. Optimal materials for each leg of the thermoelectric module chosen from the given technological conditions of synthesis, dopant content and maximum of thermoelectric figure of merit for a particular temperature range. So, popularization of thermoelectricity is important from the point of view of strengthening of security in general. The risks reducing associated with energy security promotes of economic security and economic independence of entire states. Therefore, the transition of thermoelectric devices in the category of consumer devices will help change people's thinking itself. This research is sponsored by NATO's Public Diplomacy Division in the framework of Science for Peace (NATO.NUKR.SFPP ). 6

7 Właściwości elektryczne zawiesiny tlenku aluminium w glikolu etylenowym Jacek Fal Katedra Fizyki Politechniki Rzeszowskiej Od kilku lat obserwujemy rosnący wzrost zainteresowania nanomateriałami. Jednym z takich materiałów są nanopłyny, wytwarzane jako zawiesiny nanocząsetek w cieczach bazowych. Jako ciecz bazową stosuje się najczęściej alkohole, oleje lub wodę destylowaną. Praca przedstawia badania właściwości elektrycznych nanopłynów opartych o cząstki tlenku aluminium zawieszone w glikolu etylenowym jako cieczy bazowej (Al2O3-EG). Pomiary przeprowadzono dla pięciu koncentracji masowych nanocząsetk w cieczy w zakresie temperatur od 10 C do 50 C oraz częstotliwości od 20 Hz do 200 khz. Badanie parametrów ogniwa paliwowego typu DCFC Mariusz Fleszar I Fizyka Techniczna, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr P. Kolek, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Celem niniejszej prezentacji jest przedstawienie mojej pracy inżynierskiej dotyczącej skonstruowania ogniw bezpośredniego utlenienia węgla (DCFC) i przeprowadzenie analizy charakterystyki oraz parametrów pracy tych ogniw, jak również próba odpowiedzi na pytanie, dlaczego ogniwa bezpośredniego utleniania węgla nie znalazły zastosowania w dzisiejszej energetyce. Badaniom poddanych zostało pięć samodzielnie skonstruowanych ogniw bezpośredniego utleniania węgla. Przebadane zostały charakterystyki prądowo-napięciowe tych ogniw w szerokim zakresie temperatury pracy. Stopiony wodorotlenek potasu (KOH) został użyty jako elektrolit w czterech ogniwach paliwowych, natomiast w ostatnim ogniwie zastosowano tlenek wapnia będący elektrolitem stałotlenkowym. Zasada działania ogniw bezpośredniego utlenienia węgla została omówiona na początku prezentacji. Przedstawiony zostanie także podział tych ogniw, ich wady oraz zalety. Omówienie wykonania ogniw DCFC oraz przeprowadzonych eksperymentów, a także analiza uzyskanych wyników i danych doświadczalnych zawarta jest na końcu prezentacji. Wyniki te umożliwiły zbadanie charakterystyk prądowonapięciowych oraz mocowo-napięciowych w szerokim zakresie temperatur pracy badanych ogniw. Efekty ładunkowe w heterostrukturach SiC/AlN i SiC/GaN Mikołaj Grabowski II Fizyka Techniczna, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr hab. M. Sznajder, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Pomimo tego, że azotek galu i azotek aluminium osadzane na podłożu węglika krzemu znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach elektronicznych wysokich mocy, temperatur i częstotliwości, a badania doświadczalne w zakresie wytwarzania tych struktur są zaawansowane, to zjawiska fizyczne zachodzące na międzypowierzchni heterostruktur 4H-SiC/wz-GaN i 4H-SiC/wz-AlN o symetrii wurcytu są do dzisiaj mało poznane. Każdy z tych materiałów cechuje się wiązaniem kowalencyjno-jonowym, przy czym procentowy udział poszczególnego rodzaju wiązania dla każdego z tych materiałów jest inny. Ponadto, na międzypowierzchniach tych heterostruktur wiązania chemiczne tworzone są przez atomy o różnej walencyjności, co wraz z obecnością spontanicznej polaryzacji oraz piezo- i pyroelektrycznym charakterem materiałów tworzących rozważane heterostruktury odgrywa kluczową rolę w procesie osadzania warstw GaN i AlN na podłożu SiC. 7

8 W celu analizy efektów związanych z redystrybucją ładunku występującą podczas tworzenia ww. heterostruktur, w pierwszej kolejności skonstruowane zostały slaby 4H-SiC/wz-GaN i 4H-SiC/wz-AlN przedstawiające podłoże węglika krzemu, na którym osadzono kilka warstw atomowych azotku galu lub azotku aluminium. Następnie zostały dobrane podstawowe parametry do wykonania obliczeń numerycznych z tzw. pierwszych zasad w ramach teorii funkcjonałów gęstości (DFT), przy pomocy programu SIESTA. Zanalizowano rezultat wysycania zerwanych wiązań w badanych slabach przez atomy wodoru i zaproponowano odpowiedni ładunek pseudoatomów H, które niwelują istnienie powierzchniowych stanów energetycznych, widocznych w przerwie energetycznej slabów czystych, tj. z zerwanymi wiązaniami. W dalszej kolejności obliczono całkowite energie rozważanych heterostruktur. Zaproponowano odpowiedni sposób rekonstrukcji obejmującej atomy komórek powierzchniowych na styku SiC/GaN oraz SiC/AlN, zapewniający neutralność ładunkową komórek. Obliczono przestrzenne rozkłady gęstości ładunku elektronów walencyjnych w różnych płaszczyznach heterozłączy i znaleziono najstabilniejsze energetycznie układy. Analiza mikrostrukturalna układów katalitycznych do niskotemperaturowych ogniw paliwowych zasilanych etanolem (DEFC) Grzegorz Gruzeł 1, Andrzej Kowal 1,2, Magdalena Parlińska-Wojtan 1 1 Facility for Electron Microscopy & Sample Preparation, Center for Microelectronics and Nanotechnology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Rzeszow 2 Center for Synthesis and Characterization of Nanomaterials, University of East Sarajevo, Bosnia & Herzegovina Etanol stosowany jako paliwo w ogniwach paliwowych (DEFC Direct Ethanol Fuel Cells, ogniwa paliwowe zasilane etanolem) posiada kilka ważnych zalet. Jest nietoksyczny, może być produkowany w procesie fermentacji biomasy, dzięki czemu jest paliwem odnawialnym. Ponadto, jest łatwy w transporcie i magazynowaniu, a także charakteryzuje się wysoką gęstością energetyczną (8 kwh/kg). Powyższe zalety powodują, że etanol jest obiecującym źródłem czystej energii elektrycznej. Jednakże, stosowanie etanolu jako wydajnego paliwa wymaga opracowania odpowiednich katalizatorów, które będą w stanie rozerwać wiązanie C-C występujące w cząsteczce etanolu, co umożliwi zajście reakcji utleniania etanolu do CO 2 (Ethanol Oxidation Reaction EOR). Taki przebieg reakcji eliminuje powstawanie produktów ubocznych reakcji, takich jak aldehyd octowy czy kwas octowy. Obecnie powszechnie stosowanym katalizatorem w reakcjach utleniania etanolu jest platyna w formie nanocząstek, jednakże ze względu na jej wysoki koszt i występowanie efektu zatrucia platyny poszukuje się innych rozwiązań. Przykładem katalizatora, który może zastąpić platynę w reakcji EOR w środowisku alkalicznym są nanocząstki palladu. Posiadają one szereg zalet w stosunku do platyny, są łatwiej dostępne i tańsze w produkcji oraz są wydajniejsze w przerywaniu wiązań C-C w etanolu, w środowisku o wysokim ph. Oprócz nanocząstek katalitycznych ważną rolę odgrywają podłoża, na których umieszczone są nanocząstki katalizatora. To dzięki nim nie dochodzi do aglomerowania się nanocząstek, co zmniejsza wydajność katalityczną, przez ograniczenie kontaktu katalizatora z etanolem. Powszechnie stosuje się podłoża węglowe, głównie komercyjnie dostępny amorficzny węgiel Vulcan XC-72, jednak bada się również zastosowanie innych materiałów węglowych, takich jak nanorurki węglowe, czy grafen. Niniejsza praca ma na celu scharakteryzowanie dwóch znanych nośników: amorficznego węgla (XC 72) oraz kilkuwarstwowego grafenu (Few Layer Graphene - FLG) pod względem użycia ich w ogniwach paliwowych. W pracy użyto transmisyjnego mikroskopu elektronowego (Transmission Electron Microscope TEM), który umożliwił wykonanie precyzyjnych obserwacji morfologii badanych próbek, wielkości nanocząstek palladu oraz ich rozkładu na powierzchni nośników. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, że bardziej obiecującym materiałem jest grafen FLG ze względu na lepsze rozproszenie nanocząstek katalizatora na jego powierzchni oraz na mniejsze agregaty palladu tworzące się na nim. Wnioski wyciągnięte z przeprowadzonych badań pozwolą w przyszłości na zaprojektowanie wydajnego katalizatora palladowego na podłożu grafenowym. 8

9 Liposomy lecytynowe otrzymywanie, własności fizyczne Joanna Grzywa II Fizyka Techniczna, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr hab. M. Kuźma, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Liposomy są nanocząstkami o kształcie kulistym, zbudowanymi z podwójnej warstwy lipidowej. Większe liposomy (mikrocząstki) zbudowane są z wielu warstw lipidowych. Liposomy zostały wytworzone z lecytyny z zastosowaniem ultradźwięków o częstotliwości 45 khz. Zbadano własności liposomów metodami optycznymi. Modyfikowano własności liposomów polem elektromagnetycznym. Badania te zostaną związane z wpływem pola elektromagnetycznego na komórki żywe, ponieważ budowa monoliposomów jest identyczna z budową błony komórkowej. Defective subsystem and modification of crystals properties of compounds A 2 B 6 Hurhula H.Ya, Vintoniak T.P Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivs, Ukraine Metal chalcogenides of the second subgroup of the periodic table are perspective materials in electronic engineering for making detectors for γ - and x-rays, photo receiving and radiating structures of visible and infrared light spectrum. These materials are characterized by high quantum yield of photo-luminescence and cathode excitement. However, the largest quantum yield can be obtained only in homo-n-p-transition, which requires the ability to grow material of hole and electron conductivity type. It is known that the basic electrical and photovoltaic properties of semiconductors are determined by their own defects and impurities, which are almost always present in the crystal. The concentrations of different types of defects depend on each other, and therefore, the development of the model of point defects that would enable, on one hand, to identify the relationships that exist between the concentrations of defects and on the other - to establish qualitative and quantitative dependency of the physical crystals properties of compounds A 2 B 6 on the concentration of defects. In this work, the crystalquasichemical formulas of non-stoichiometric metal chalcogenides of the second subgroup of n- and p-type conductivity have been proposed provided the existence of the complex defect subsystem after the scheme of Schottky-Frenkel. On their basis, the concentration dependencies of the prevailing defects have been calculated, as well as major current carriers and Hall concentration which would depend on the degree of deviation from the stoichiometric disproportion of the charge state of point defects. By using the obtained crystalquasichemical formulas one can determine not only the prevailing types of point defects, but also their concentration depending on chemical composition, in particular, the magnitude of deviation from stoichiometry (α, β) and content of alloying elements (Me, X) respectively. Based on quasi-chemical equations of the formation of point defects, the annealing processes of double temperature treatment of MeX crystals have been described and the dominant defects have been determined. Crystalquasichemical formulas of the non-stoichiometric n- and p-mex (Ме Zn, Cd; X Te, Se, S) have been proposed provided the realization of the complex spectrum of point defects. Besides, the analysis of the principal models of point defects in ZnX crystals with the concomitant process of self alloying by p-mex and chacolgenide n-mex has been performed when interacting with oxygen, and also the mechanisms of defect formation in solid solution on the basis of metal chalcogenides. This research is sponsored by NATO's Public Diplomacy Division in the framework of Science for Peace (NATO.NUKR.SFPP ). 9

10 Structure and Thermoelectric Properties of the Vapor-Phase Condensation LAST Rostyslav Jaworski, Jaroslav Jaworski, Volodymyr Makovyshyn Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine Lead Telluride - efficient thermoelectric materials for medium temperature range ( ) K. The high interest for it research, which has not diminished over the years, due to a unique physical and chemical properties, and relatively simple technology for high-quality crystals. In 2004 was reported about high-performance thermoelectric materials with general chemical formula P 18 Ag 2-x Sb x Te 20. This material was named LAST. This compounds have mainly the structure of NaCl (Fm3 m symmetry), thus can be considered as PbTe doped by antimony and silver. It was found that the thermoelectric properties of compounds LAST are very sensitive to chemical composition. LAST materials both n- and p-type can be obtained by adjusting the chemical composition, which makes the system particularly promising for use in power generation. Therefore, it makes sense to optimize the composition for better thermoelectric properties. The synthesis of compounds with warehouses Pb 18 Ag 0,5 Sb 1,5 Te 20, Pb 18 Ag 1 Sb 1 Te 20, Pb 18 Ag 1,5 Sb 0,5 Te 20 carried out in vacuumed quartz ampoules to a residual pressure of 10-4 Pa, which were placed in a two-zone furnace. Measurement of electrical parameters condensation was carried out at room temperature at constant magnetic and electric fields on the developed automated installation that provides a process for measuring electrical parameters and initial registration and data processing. The resulting samples were investigated by atomic force microscopy (AFM) Nanoscope 3a Dimention 3000 (Digital Instruments USA) in the periodic contact. From the AFM images shows that the vapor-phase condensation formed of nanosized crystallites pyramidal shape. Established that the average size of the nanocrystals with thickness of condensate increased. Changing the composition does not significantly affect the shape and dimensions of nanocrystals but structures based compounds Pb 18 Ag 0,5 Sb 1,5 Te 20 grain size increases with thickness much faster than Pb 18 Ag 1,5 Sb 0,5 Te 20. Established that electrical conductivity (σ) of the thickness (d) increases for all of these structures. The small values of the conductivity (σ) and the Hall s mobility (μ) with the substantial concentration of n-type carriers (n 1019 cm -3 ), were caused by the phase inhomogeneity of the condensate: there were not only PbTe but Sb8Te3 and Sb. The current carrier mobility (μ) of the condensates adequately replaces with a thickness (d): slightly increases with d. For room temperatures under experimental dependences of conductivity (σ) from the inverse thickness (1/d) condensates mean free path of carriers λ is calculated according to Taylor's model for thin films based on Pb 18 Ag 0,5 -Sb 1,5 Te 20 is ~ 24 nm, and for Pb 18 Ag 1,5 -Sb 0,5 Te 20 ~ 31 nm, due to the different structural perfection condensates. The average length of free path of the current carriers and their mobility are determined at presence scattering on the surface and the intergrain limits of the nanocrystals. It is shown that the dominant carrier is scattering carrier on the surface, not on the intergrain limits, due to its huge size of the nanocrystals in the thin film structures. The thermoelectric parameters of the surface layer is defined and the significant quantities of their Seebeck s coefficient is found by using Petrits s model. Wpływ temperatury na stabilność fumaranu żelaza w suplementach diety dla kobiet: zastosowanie spektroskopii Mössbauera M. Kądziołka-Gaweł, K. Pająk Zakład Fizyki Jądrowej i Jej Zastosowań, Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski w Katowicach W pracy zbadano stan żelaza w fumaranie żelaza FeC4H204 w wybranych suplementach diety dla kobiet metodą spektroskopii Mössbauera. Do analizy wybrano suplementy, powszechnie dostępne i popularne wśród kobiet, takie jak: Prenatal Classic, Pregnacare Original oraz Falvit. Określenie stopnia utlenienia żelaza (Fe2+ lub Fe3+) oraz jego zawartości w produkcie farmaceutycznym jest ważne z punktu widzenia jakości samego produktu jak również, przyswajalności Fe przez organizm. Badane suplementy zostały wygrzane w następujących temperaturach: 323K, 373K, 423K, 473K and 573K. Uzyskane, w temperaturze pokojowej, widma mössbauerowskie próbek wyjściowych wskazują na 10

11 obecność składowej pochodzącej od fumaranu żelaza w ilości od około 85% do 60% (w zależności od suplementu). Analiza widm mössbauerowskich wskazuje również na obecność składowej związanej z Fe3+. Fumaran żelaza w badanych suplementach pozostał stabilny aż do temperatury 473K, powyżej tej temperatury następują znaczące zmiany w zawartości tego związku w badanych suplementach (Rysunek 1). Rys. 1. Widma mössbauerowskie wykonane w temperaturze pokojowej dla Prenatalu Classic: a) próbka wyjściowa, b) próbka wygrzana w 573K. Optymalizacja numeryczna parametrów elektrycznych układu Plasma-Focus PF-24 Krzysztof Król II Fizyka Techniczna, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: prof. dr hab. A. Szczurek, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Jedną z metody przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej jest magnetyczne uwięzienie plazmy. Europa we współpracy z różnymi państwami jest w trakcie budowy reaktora termojądrowego ITER mającego na celu ostateczne wykazanie czy budowa elektrowni termojądrowej opartej na metodzie magnetycznej jest możliwa. Jednym z urządzeń służących do badań laboratoryjnych związanych z powyższą tematyką jest Plasma-Focus jeden z najbardziej wydajnych generatorów neutronowych. Urządzenie to wykorzystując wyładowanie elektryczne w deuterze przeprowadza reakcję syntezy deuteru w hel, powodując tym samym charakterystyczną dla tego procesu emisję neutronów. Aby otrzymać wysoką emisję neutronową ważnym jest sprawienie by amplituda przepływającego przez urządzenie prądu była jak największa oraz by występowała ona dokładnie w tej chwili czasu, w której urządzenie przeprowadza reakcję. Do opisu tego zagadnienia można wykorzystać najprostszy model tego urządzenia jakim jest szeregowy obwód RLC. Prezentacja przedstawia kilka prób na zwarcie oraz prób z warstwą prądową wykonanych na układzie Plasma-Focus PF 24 znajdującym się w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. Układ potraktowano jako obwód RLC. Otrzymane przebiegi prądowe umożliwiły określenie optymalnej długości anody oraz wykazały pewną usterkę urządzenia - spora część ładunku pozostaje w kondensatorach powodując mniejsze natężenie prądu, a co za tym idzie mniejszą emisję neutronową. Struktura warstw ZnO otrzymywanych metodą pirolizy Andrzej Maciąg, Joanna Grzywa Współpraca z Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR opiekun: dr P. Sagan, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Warstwy ZnO otrzymywano metodą pirolizy z wodnego roztworu azotanu cynku. Zastosowano pole ultradźwiękowe o częstotliwości 1,7 MHz. Warstwy otrzymano na podłożu szklanym w temperaturze C. Własności strukturalne warstw badano na mikroskopie optycznym i elektronowym metodą SEM. Przeprowadzono próby otrzymania warstw na podłożu monokrystalicznego krzemu. Skład otrzymanych warstw zbadano metodą EDS. Dla warstw otrzymanych na krzemie zbadano elektronową dyfrakcję odbiciową. 11

12 Struktura warstw ZnO otrzymywanych metodą pirolizy Jolanta Michna, Andrzej Maciąg II Fizyka Techniczna, II st., Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr hab. M. Kuźma, Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, UR Warstwy ZnO były otrzymane metodą pirolizy na podłożach szklanych. Warstwy domieszkowano chromem. Otrzymano warstwy o grubości ok. 100 nm. Warstwy miały strukturę nanokrystaliczną o średnicy ok. 100 nm. Absorpcję warstw zmierzono na spektrometrze UV PC. Z widma absorpcji wyznaczono szerokość przerwy wzbronionej. Wyznaczone wartości dobrze korelują z danymi literaturowymi. Dla warstw domieszkowanych chromem zaobserwowano pasma leżące na krawędzi absorpcji. Przypuszcza się, że jest to pasmo związane z niedoskonałościami sieci a nie z atomami chromu. Właściwości antybakteryjne nanocząstek srebra syntetyzowanych na bazie ekstraktu z rumianku (zielona synteza) Angelika Myśliwiec 1, M. Kus-Liskiewicz 2, J. Depciuch 1, A. Kowal 3,4, M. Parlinska-Wojtan 3 1 Faculty of Biology and Agriculture, University of Rzeszow, Rzeszow, Poland 2 Biotechnology Centre for Applied and Fundamental Sciences, Department of Biotechnology, University of Rzeszow, Kolbuszowa, Poland 3 Facility for Electron Microscopy & Sample Preparation, Center for Microelectronics and Nanotechnology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Rzeszow, Poland 4 Center for Synthesis and Characterization of Nanomaterials, Faculty of Technology, University of East Sarajevo, Zvornik, Bosnia & Herzegovina Srebro wykorzystywane jest do ochrony przed bakteriami od stuleci. W dobie rozwoju nanotechnologii udało się określić związek pomiędzy rozmiarem cząstek srebra, a ich bakteriobójczymi właściwościami. Poszukując alternatywy dla chemicznych metod syntezy nanocząstek podjęto próbę syntezy nanocząstek Ag metodami zielonej chemii w tym przypadku wykorzystując ekstrakt rumianku. W niniejszej pracy porównano właściwości fizyczne oraz antybakteryjne nanocząstek srebra zsyntetyzowanych na bazie ekstraktu z rumianku oraz powstałych w wyniku redukcji azotanu (V) srebra glukozą. Analizę strukturalną zsyntetyzowanych nanocząstek srebra wykonano z wykorzystaniem analizatora Dynamic Light Scattering (DSL), transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) oraz spektroskopii rozpraszania energii promieniowania rentgenowskiego (EDX). Przeprowadzone badania wykazały obecność porowatych, nanometrycznych struktur rumianku, na których w sposób równomierny osadzone były 7 nm nanocząstki srebra zsyntetyzowane metodą zielonej syntezy. Nanocząstki srebra otrzymane w wyniku redukcji azotanu (V) srebra glukozą tworzyły agregaty, a wielkość pojedynczych cząsteczek wynosiła 50 nm. Analiza chemiczna EDX nanocząstek srebra syntetyzowanych metodą zielonej syntezy wykazała obecność fosforu pochodzącego z terpenów wchodzących w skład rumiankowego ekstraktu. Związki te odpowiadają za redukcję srebra z postaci jonowej (Ag + ) do postaci atomowej (Ag 0 ) oraz zapobiegają tworzeniu agregatów. Badania wykonane z wykorzystaniem spektroskopii podczerwieni (FTIR) oraz w zakresie światła widzialnego (UV-Vis) potwierdziły te przypuszczenia. W celu ustalenia właściwości bakteriobójczych zsyntetyzowanych nanocząstek srebra wykonano testy (procent redukcji strefy inhibicji i minimalne stężenia hamujące) z wykorzystaniem czterech szczepów bakterii: Staphylococcus aureus, Bacillus subtillis, Pseudomonas aeruginosa i Escherichia coli. Otrzymane wyniki pozwalają stwierdzić, że nanocząstki srebra syntetyzowane metodą zielonej syntezy wykazują 5-cio krotnie lepsze właściwości bakteriobójcze w porównaniu z nanocząstkami srebra otrzymanymi w wyniku redukcji azotanu (V) srebra glukozą. 12

13 Thermodynamic properties of II-VI crystals using density functional theory T.O. Parashchuk 1, O.R. Soroka 1, B.P. Volochanska 2, R.I. Grytsak 2, M. Pylyponyuk 1 Ivano-Frankivsk National Medical University, Ivano-Frankivsk, Ukraine 2 SHEE Vasyl Stefanyk Precarpathion National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine In this paper the cluster approaches for calculations of thermodynamic parameters of zinc chalcogenides have been proposed. Specifically there were determined formation enthalpy ΔH, formation energy ΔE, entropy ΔS, Gibbs free energy ΔG, heat capacity at constant volume CV and constant pressure CP of crystals. On the base of temperature dependences of Gibbs free energy for sphalerite and for wurtcite phases there were determined the transition temperatures between these phases. And on the base of temperature dependences of heat capacity at constant volume were determined the temperature dependences of Debye temperature θ D. The calculation was carried out within the cluster approximation using of DFT-method with the valence basic set B3LYP. All calculations have been spending in quantum-chemical computer packet FireFly 7. For the calculation of sphalerite we used two cluster models of zinc chalcogenides: clusters A and B. The model A includes a zinc atom which is surrounded by two ligands, and has the general formula ZnC 2 H 2 X 4. The general formula of the cluster B is Zn 4 C 6 H 6 X 13, contains a Zinc atom which is surrounded by four chalcogen atoms, it can be corresponded to a real crystal, all these atoms are four-coordinated. We used six HCX 2 -ligands, which had saturated the dangling bonds. Wurtzite structure was studied by using three models: C, D and E. Cluster C (general formula Zn 15 X 15 ) was the base for the calculation of the spatial and electronic structure and the thermochemical quantities. This model consists of 30 atoms and contains two pairs of four-coordinated, eight pairs of three-coordinated and five pairs of two-coordinated couples of atoms. Cluster D (the general formula Zn 11 X 11 ) consists of 22 atoms. It contains one four-coordinated, six threecoordinated and four two-coordinated pairs of atoms. Cluster E of wurtzite modification (with the general formula Zn 10 X 10 ) consists of 20 atoms. It contains one four-coordinated, four three-coordinated and five two-coordinated pairs of atoms. This research is sponsored by NATO's Public Diplomacy Division in the framework of Science for Peace (NATO.NUKR.SFPP ). Tomografia FIB/SEM Elżbieta Roga 1, Andrzej Kruk 2, Magdalena Parlińska-Wojtan 1,2,3 1 Facility for Electron Microscopy & Sample Preparation, Center for Microelectronics and Nanotechnology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Rzeszow 2 International Centre of Electron Microscopy for Materials Science, Faculty of Metal Engineering & Industrial Computer Science, AGH University of Science & Technology, Krakow 3 Center for Microelectronics & Nanotechnology, University of Rzeszow Kształt, wielkość i struktura atomowa nanomateriałów mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia i co ważniejsze, kontrolowania ich funkcji. Dlatego ogromnym wyzwaniem dla projektowania tego typu materiałów jest przezwyciężenie trudności charakteryzowania złożonych trójwymiarowych struktur w tak małej skali. Przydatna okazuję się tutaj skaningowa mikroskopia elektronowa połączona ze zogniskowaną wiązką jonów znana również jako SEM / FIB podwójnej wiązki. Jest to technika wykorzystywana równie często w inżynierii materiałowej jak i w biologii do analizy topografii powierzchni. Technika FIB używa wiązki jonów do cięcia i/lub obrazowania, przez co umożliwia wykonanie trójwymiarowej rekonstrukcji struktury próbki. W pracy jako materiał do badań zostały wykorzystane testowane w badaniach elektrochemicznych ogniwa paliwowe zasilane bioetanolem (otrzymanym z miskanta olbrzymiego (Miscanthus giganteus)) składające się z porowatych ziaren niklu (Ni) oraz nieporowatych ziaren platyny (Pt). W pierwszym etapie powierzchnię próbki zabezpieczono platyną. Następnie wybrano materiał do głębokości około 15 mikrometrów przy pomocy wiązki jonowej w próbce i polerowano otrzymaną pionową powierzchni, tak, aby była gładka, a jej jakość pozwoliła obserwować wewnętrzną strukturę tego 13

14 materiału. Po zapisaniu zdjęcia w trybie SEM wiązką elektronów, krok polerowania i obrazowania był powtarzany w wyniku czego otrzymano stos fotografii. Otrzymana seria obrazów wewnętrznej struktury próbki pozwoliła na trójwymiarową rekonstrukcję tomograficzną struktury materiału, w tym jego składu chemicznego w przypadku map EDX. W związku z tym, że technika ta jest destrukcyjna i nie ma możliwości powtórzenia zdjęć tych samych obszarów, celem prowadzonych badań było nie tylko uruchomienie techniki tomografii FIB, ale również określenie odpowiednich parametrów podczas polerowania, grubości każdego plasterka wyznaczającej rozdzielczość tomogramu oraz przetestowanie oprogramowania do rekonstrukcji. Uzyskane dane przeanalizowano przy użyciu programu ImageJ służącego do złożenia otrzymanych obrazów, a wizualizację wybranych rekonstrukcji wykonano za pomocą programu AVIZO. Otrzymane wyniki potwierdzają, że technika tomografii FIB pozwala na uzyskanie rekonstrukcji struktury odpowiadającej rzeczywistej i może stać się standardowym narzędziem do analizy materiałów nawet o wysokim stopniu porowatości. Może być ona z powodzeniem wykorzystywana do badania i analizy trójwymiarowej struktury zarówno materiałów organicznych i nieorganicznych, a jej rozdzielczość jest rzędu kilku nanometrów. Ważnym wnioskiem jest również to, że programy komputerowej analizy obrazu mikroskopowego (w tym przypadku ImageJ) znajdują liczne zastosowania w charakterystyce i odtwarzaniu mikrostruktury wewnętrznej materiałów istotnych nie tylko dla nauki, ale również dla środowiska i społeczeństwa. Doświadczalne metody identyfikacji nadprzewodnictwa na przykładzie międzymetalicznego związku - La 3 Co Marta Roman Nanotechnologia II, II st., Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska Związek międzymetaliczny La 3 Co, wykazujący własności nadprzewodzące, tworzą atomy pierwiastka niemagnetycznego (La) oraz atomy pierwiastka silnie magnetycznego (Co). Generalnie związki, w skład których wchodzą pierwiastki ferromagnetyczne, nie mają tendencji do tworzenia substancji wykazujących zjawisko nadprzewodnictwa. Istniejące w tych pierwiastkach wewnętrzne namagnesowanie w zasadzie powinno przeszkadzać generowaniu stanu nadprzewodzącego. Fakt, że związek La 3 Co, pomimo obecności w strukturze silnie magnetycznych atomów kobaltu, wykazuje nadprzewodnictwo (T C =4,57 K), czyni go materiałem bardzo interesującym oraz wartym badania jego właściwości fizycznych. Podczas prezentacji przedstawione zostaną doświadczalne metody identyfikacji nadprzewodnictwa, w oparciu o wyniki uzyskane dla wspomnianego powyżej międzymetalicznego związku La 3 Co. Omówiona zostanie metoda syntezy, wyniki proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej, a także szczegółowe wyniki pomiarów elektrycznych, magnetycznych i termicznych uzyskanych przy pomocy systemu pomiarowego PPMS, Quantum Design (Physical Property Measurment System). Pokazany zostanie sposób wyznaczania parametrów nadprzewodnictwa, takich jak temperatura krytyczna, dolne i górne pole krytyczne, głębokość wnikania pola magnetycznego, długość koherencji, współczynnik Sommerfelda oraz temperatura Debye a. W szczegółach zostanie omówiony prawidłowy sposób wyznaczania dolnego pola krytycznego H C1. Wyznaczenia poprawki na samoabsorpcję promieniowania gamma ołowiu 210 w próbkach środowiskowych Katarzyna Szufa, Anna Cwanek, Edyta Łokas Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN, Kraków Spektrometria promieniowania gamma to bezpośrednia i nieniszcząca metoda detekcji izotopów promieniotwórczych zawartych w badanych materiałach. Jest rutynowo wykorzystywana w analizie próbek środowiskowych, gdzie oznacza się pierwiastki radioaktywne pochodzenia naturalnego i antropogenicznego. Wśród często oznaczanych nuklidów jest ołów 210, który rozpadając się emituje kwanty promieniowania gamma o energii 46,5 14

15 kiloelektronowoltów. Z uwagi na niską energię, część promieniowania ołowiu 210 jest absorbowana w próbce, co powoduje niewłaściwe oszacowanie aktywności tego pierwiastka w badanym materiale. Błąd ten można skorygować stosując współczynnik określający wielkość samoabsorpcji. Celem badań było wyznaczenie współczynnika samoabsorpcji promieniowania pochodzącego od ołowiu w próbkach środowiskowych (gleba, torf, mech, porost). Przy zastosowaniu odpowiednio wysoko aktywnego zamkniętego źródła ołowiu 210 można było ustalić ułamek promieniowania przechodzącego przez próbkę a w konsekwencji obliczyć wielkość absorpcji. Wyniki te uzależniono od objętości i gęstości badanych materiałów. Analiza mikrostruktury i właściwości stopu specjalnego Inconel x750 M. Trzyna 1, N. Berchenko 1, S. Adamiak 2, W. Bochnowski 2, A. Dziedzic 2, J. Cebulski 2 1 Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii, 2 Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, Wdrażanie innowacyjnych technologii ma istotny wpływ na rozwój współczesnych urządzeń, co pociąga za sobą konieczność opracowania nowoczesnych materiałów i kontroli ich parametrów. Jednym z materiałów specjalnego zastosowania jest stop Inconel x750 wytworzony na bazie Ni, Fe i Cr. Ze względu na szczególne właściwości, takie jak odporność na wysokie temperatury, właściwości mechaniczne i chemiczne często wykorzystywany jest w przemyśle lotniczym do produkcji elementów silników lotniczych. Celem referatu jest przedstawienie charakterystyki stopu Inconel x750 oraz wpływu dwóch warunków utleniania na powierzchnię materiału. W celu poznania właściwości utlenionego stopu próbki poddano analizie składu i struktury tlenków przed i po procesie wygrzewania. Charakterystykę składu przeprowadzono z użyciem spektrometru masowego TOF SIMS i mikroskopu elektronowego SEM, pomiary topografii powierzchni wykonano za pomocą mikroskopu AFM. Badania wykazały zmianę struktury materiału i zwiększenie chropowatości. W wyniku przeprowadzenia procesu wygrzewania powstała warstwa tlenków złożona z faz stabilnych oraz niestabilnych pochodzących od głównych pierwiastków będących składnikami stopu. Aktywność komet - analityczne i numeryczne modelowanie zjawiska Marcin Wesołowski Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, Aktywność komet może przejawiać się w bardzo różnorodny sposób. W prezentacji zostaną omówione dwa podstawowe mechanizmy świadczące o aktywności tych ciał niebieskich. Pierwszym z nich jest emisja materii z powierzchni jądra komety. Główną przyczyną tego zjawiska jest sublimacja materii kometarnej. Oszacowane zostaną także rozmiary cząstek jakie mogą być uniesione z powierzchni jądra. Lodowo pyłowe okruchy materii kometarnej są w ten sposób transportowane do komy komety. Drugi mechanizm związany jest ze zjawiskiem wybuchu blasku. Powszechnie uważa się, że pod pojęciem wybuchu blasku komety kryje się nagły, nieoczekiwany wzrost jej jasności o więcej niż jedną wielkość gwiazdową. Zazwyczaj blask komety w czasie wybuchu wzrasta przeciętnie od 2 do 5 wielkości gwiazdowych, chociaż odnotowane zostały przypadki wybuchu rzędu 1 9 magnitudo. Przedstawione mechanizmy zostaną zastosowane do modelowania aktywności komety z rodziny Jowisza. 15

16 Indukowane elektronami uszkodzenia trinukleotydów znakowanych bromopochodnymi zasad nukleinowych. radioliza w roztworach wodnych Kinga Westphal 1, Justyna Wiczk 1, Janusz Rak 1, Gabriel Kciuk 2, Krzysztof Bobrowski 2 1 Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, Katedra Chemii Fizycznej, Pracownia Sensybilizatorów Biologicznych 2 Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, ZN-Centrum Badań i Technologii Radiacyjnych Warszawa Radioterapia może wywoływać szereg powikłań, jak również indukować powstawanie wtórnych nowotworów. Aby zniwelować negatywne następstwa ekspozycji na promieniowanie jonizujące, poszukuje się efektywnych sensybilizatorów DNA, umożliwiających zmniejszenie dawki terapeutycznej promieniowania lub zastąpienie go mniej szkodliwym promieniowaniem UV. W roztworze wodnym, a tym samym w środowisku komórki, promieniowanie jonizujące prowadzi do generowania niskoenergetycznych elektronów (powstających ilości porównywalną do drugiego głównego produktu radiolizy wody genotoksycznych rodników wodorotlenowych ( OH)), które ulegają jednak szybkiej solwatacji, co skutkuje utratą ich zdolności do uszkadzania natywnego DNA. Jednym ze sposobów radiosensybilizacji DNA jest zastąpienie natywnych zasad nukleinowych ich halogenowanymi odpowiednikami. Tego typu modyfikacja zwiększa wrażliwość biopolimeru na promieniowanie γ, co ostatecznie powinno pozwolić na stosowanie mniejszej dawki promieniowania w radioterapii, o ile pochodne nukleozydów zostaną wprowadzone do DNA komórek nowotworowych. Przeprowadzono serię analiz potwierdzających wzrost wrażliwości jednoniciowych trinukleotydów modyfikowanych bromowaną zasadą (TYT, gdzie Y-BrU, BrC, BrA lub BrG) na promieniowanie γ. Wodne roztwory zawierające trimery TYT lub TXT (gdzie X to A, G, C lub U) o stężeniu 3 x 10-5 mol. dm -3 oraz zmiatacz rodników OH Tris-HCl o stężeniu 30 mmol. dm -3 napromieniono dawką 140 Gy ze źródła γ- 60 Co. Analiza HPLC, LC-MS oraz LC-MS/MS wykazała, że w przypadku oddziaływania promieniowania γ z roztworami wodnymi zawierającymi TYT, generowane są następujące fragmenty: TXT oraz dt=o, P T OH / HO T P, OH T OH, P XT OH, HO TX=O, HO XT OH / HO TX OH, T HO XT, abasic site. Tego typu produktów nie zaobserwowano w przypadku napromienienia roztworów wodnych zawierających TXT. Identyfikację powstałych fragmentów degradacji trinukleotydów TYT, uzyskano w wyniku konfrontacji sygnałów HPLC produktów napromienienia z sygnałami wzorców przygotowanych metodą trawienia enzymatycznego (nukleazą P1 oraz nukleazą mikrokokalną). Porównanie wydajności zaniku trimerów TYT z TXT wskazuje, że te pierwsze są znacznie bardziej wrażliwe na promieniowanie jonizujące. Ponadto, jedynie w roztworach TYT zaobserwowano pękanie nici DNA. Ze względu na fakt, że pęknięcia nici należą do najbardziej cytotoksycznych uszkodzeń, uzyskane wyniki wskazują, że bromowane zasady nukleinowe mają szansę stać się skutecznymi radiouczulaczami DNA. Podziękowanie: Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, w ramach grantu nr 2012/05/B/ST5/00368 (J.R.) Jakościowa i ilościowa ocena uszkodzeń wywołanych promieniowaniem ultrafioletowym w sensybilizowanym DNA Justyna Wiczk, Kinga Westphal, Janusz Rak Pracownia Sensybilizatorów Biologicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański Radioterapia oraz terapia fotodynamiczna należą do najczęściej wykorzystywanych technik stosowanych w leczeniu chorób nowotworowych. Fakt ten powoduje nieustanne dążenie do ich udoskonalania. Jedną ze ścieżek jest poszukiwanie sensybilizatorów, czyli związków chemicznych, które uwrażliwią komórki, zwłaszcza te zmienione nowotworowo, na działanie promieniowania jonizującego czy UV. Jednymi z przykładów takich uczulaczy są bromopochodne zasad nukleinowych (BZN), które mogą powodować 2-3 krotne zwiększenie radioczułości komórek E. coli w porównaniu z nieznakowanymi komórkami. Proces degradacji tych związków prowadzi do powstania reaktywnych rodników, które jeśli znajdują się w DNA, mogą wywołać szereg poważnych uszkodzeń biopolimeru, takich jak pojedyncze czy podwójne pęknięcia nici, tworzenie się termicznie labilnych produktów lub miejsc pozbawionych zasady, a także wyjątkowo cytotoksycznych sieciowań wewnątrz, lub międzyniciowych. Ponadto 16

17 okazuje się, że na charakter powstających uszkodzeń, które decydują o śmierci komórki nowotworowej ma wpływ nie tylko rodzaj pochodnej, ale również jej najbliższe sąsiedztwo, co jak dotąd nie zostało systematycznie przebadane. W naszym eksperymencie wykorzystaliśmy wodne roztwory syntetycznego DNA znakowanego 5-bromo-2 - deoksyurydyną (BrdU), 5-bromo-2 -deoksycytydyną (BrdC), 8-bromo-2 -deoksyadenosyną (BrdA) lub 8-bromo-2 - deoksyguanosyną (BrdG) i poddaliśmy je naświetlaniu promieniowaniem o długości fali 300 nm. W celu poznania charakteru uszkodzeń zastosowaliśmy kombinację różnych technik: denaturującego HPLC, LC-MS, real-time PCR, trawienia enzymatycznego oraz denaturującej elektroforezy poliakrylamidowej. Uzyskane wyniki pozwoliły na znacznie głębsze zrozumienie procesów fotodegradacji, które mają miejsce w DNA znakowanym BZN. Podziękowanie: Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach grantu 2012/05/B/ST5/00368 J.R. Analiza widm spektroskopowych jako skuteczne narzędzie kontroli procesu modyfikacji nanocząstek R. Wojnarowska 1, J. Polit 1, J. Depciuch 2, M. Gonchar 3,4, J. Bobiński 2,5, E. Sheregii 1 1 Centrum Dydaktyczno Naukowe Mikroelektroniki i Nanotechnologii, 2 Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, 3 Instytut Biotechnologii Stosowanej i Nauk Podstawowych, 4 Institute of Cell Biology, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine 5 Department of Photonics, Lviv Polytechnic National University, Ukraine Nowoczesne nanomateriały coraz częściej znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki. Potrzeba doskonalenia wytwarzanych produktów wymusza ciągłe opracowywanie przez naukowców nowych rozwiązań prowadzących do poprawy lub nadania nanocząstkom niespotykanych dotąd właściwości. Modyfikacje te często polegają na zmianie składu materiału, struktury czy modyfikacji powierzchni nanocząstek. Każdy nowo opracowany materiał wymaga gruntownej charakterystyki, zarówno jego właściwości fizycznych jak i chemicznych. Przykładem narzędzi jakie z powodzeniem mogą być wykorzystywane są między innymi metody spektroskopowe, w tym spektroskopia podczerwieni oraz spektroskopia Ramana. Te powszechnie wykorzystywane instrumenty badań analitycznych i poznawczych mogą dostarczyć wielu cennych informacji na temat skuteczności procesu przygotowywania i poszczególnych etapów modyfikacji nanocząstek, które mają kluczowe znaczenie dla efektywności wytwarzania gotowego produktu. Spektroskopia podczerwieni, jak i spektroskopia Ramana są metodami wzajemnie uzupełniającymi się. Poprzez analizę widm oscylacyjnych powstających w wyniku absorpcji promieniowania światła podczerwonego oraz nieelastycznego rozproszenia fotonów dokonano analizy efektywności funkcjonalizacji nanocząstek metali szlachetnych (Ag oraz Au) oraz nanocząstek magnetycznych (na bazie tlenku żelaza) poprzez określenie występujących grup funkcyjnych i wiązań chemicznych, często dające informacje na temat istniejących interakcji pomiędzy użytymi komponentami. Właściwości luminescencyjne kryształów Al 2 O 3 otrzymanych metodą Micro-Pulling-Down Dagmara Wróbel, Paweł Bilski, Barbara Marczewska, Wojciech Gieszczyk Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie Al 2 O 3 :C jest dobrze znanym materiałem w dozymetrii opartej na metodzie optycznie stymulowanej luminescencji (OSL). Jest rutynowo stosowanym w ochronie radiologicznej przez wiele serwisów dozymetrycznych, np. w USA. Ostatnie badania wykazały, że Al 2 O 3 :C ma ogromny potencjał, o czym świadczą badania fosforescencji tego materiału podczas wzbudzania zielonym światłem, po uprzedniej modyfikacji jego struktury poprzez wprowadzenie domieszek. 17

18 Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii w IFJ PAN posiada unikalne stanowisko do wytwarzania monokryształów Al 2 O 3 oraz innych luminoforów metodą Micro-Pulling-Down. Technika ta umożliwia stosunkowo szybki wzrost kilkucentymetrowych prętów o średnicy do 3 mm. Tym samym pozwala to na szybką ocenę wpływu parametrów wzrostu, koncentracji oraz rodzaju aktywatora na własności rosnącego kryształu. Celem prezentacji jest przedstawienie własności TL i OSL kryształów Al 2 O 3 hodowanych w różnych warunkach wywołanych przez zmianę parametrów wzrostu (profil temperatury, atmosfera w komorze, szybkość wzrostu kryształów). Własności luminescencyjne otrzymanych kryształów zostały zbadane przy użyciu automatycznego czytnika TL/OSL Reader Model DA-20 wyprodukowanego przez duńską firmę Risoe. Naświetlania prowadzone były przy użyciu źródeł: 241 Am oraz 90 Sr/ 90 Y, które są wbudowane w czytniku Risoe. Wyniki wstępnych pomiarów optycznie stymulowanej luminescencji wyhodowanych kryształów Al 2 O 3 w porównaniu z kryształem wzorcowym Al 2 O 3 :C firmy Landauer są zadowalające i wskazują one na to, że kryształy otrzymane metodą Micro Pulling Down wykazują dobre własności opto-luminescencyjne i charakteryzują się bardzo wysoką czułością na promieniowanie jonizujące. Podziękowania: Praca została wspófinansowana przez Narodowe Centrum Nauki (Projekt nr 2014/13/N/ST8/01329) oraz krakowskie konsorcjum "Materia-Energia-Przyszłość" im. Mariana Smoluchowskiego w ramach dotacji KNOW. Badanie metodą EPR hydroksyapatytu/fluoroapatytu modyfikowanego związkami TiO 2 i Ag Agnieszka Zuba, Anna Rusinek II Inżynieria Materiałowa, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, opiekun: dr I. Stefaniuk, Centrum Dydaktyczno Naukowe Mikroelektroniki i Nanotechnologii,UR W pracy zostaną przedstawione wyniki pomiarów wolnych rodników generowanych w H 2 O 2 z fluoroapatytem i hydroksyapatytem (FAp/HAp) z dodatkiem AgNO 3. Pomiary wykonano wykorzystując metodę elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) z pułapkowaniem spinowym DMPO. Badania polegały na spułapkowaniu wytworzonych w próbce rodników HO i HO 2, i sprawdzeniu ich reakcji na naświetlanie światłem diodowym z zakresu zielonego (525 nm) i niebieskiego (460 nm). Zmierzone zostały charakterystyki wzrostu i zaniku rodnika w zależności od czasu. Zaobserwowano różnice w generacji rodników związane z długością fali światła przy naświetlaniu. Wpływ rotacyjnych pomiarów właściwości reologicznych na strukturę nanocieczy MgAl 2 O 4 glikol dietylenowy (DG) Gaweł Żyła Katedra Fizyki, Wydział Matematyki i Fizyki Stosowanej, Politechnika Rzeszowska Nanociecze to relatywnie nowa grupa materiałów stanowiąca zawiesiny nanocząstek w cieczach bazowych. Jedną z najciekawszych i najczęściej badanych właściwości fizycznych nanocieczy jest ich przewodnictwo cieplne, które rośnie wraz ze wzrostem koncentracji objętościowej nanocząstek. Jednakże dodanie nanocząstek do cieczy bazowej powoduje również zmianę właściwości mechanicznych takich płynów, w szczególności wzrost lepkości. Prezentowana praca zawiera kompletny profil reologiczny nanocieczy MgAl2O4-DG. Wyznaczono krzywe lepkości w szerokim zakresie prędkości ścinania oraz strukturę lepkosprężystą i tiksotropię tych materiałów. Dodatkowo zbadano lepkość nanocieczy w zależności od temperatury, anizotropowego ciśnienia oraz przyłożonego pola elektrycznego (elektroreologię). Jednym z nieprzewidzianych i niespotykanych dla nanocieczy wyników było lokalne maksimum krzywej lepkości. Po przeprowadzeniu szczegółowych badań w laboratoriach badawczych Bruker Bio-Spin w Rheinstetten (Niemcy) i ThermoFisher Scientific w Karlsruhe (Niemcy) udało się powiązać ten efekt ze zmianami struktury nanocieczy na skutek poddania jej ścinaniu (w czasie reologicznych pomiarów rotacyjnych) 18

19 19