o przyznanie środków finansowych na działalność statutową na rok 2013

Transkrypt

1 WNIOSEK o przyznanie środków finansowych na działalność statutową na rok 2013 A. DANE WNIOSKODAWCY Nazwa i adres jednostki naukowej: Instytut Chemii Fizycznej PAN, ul. M. Kasprzaka 44/52, Warszawa, mazowieckie Kierownik jednostki naukowej: prof. dr hab. Robert Hołyst, Dyrektor Dane kontaktowe: tel.: (22) , fax: (22) , (22) , ichf@ichf.edu.pl, WWW: NIP: , REGON: Nazwa banku, nr rachunku: BPH S.A Jednostka ubiega się o: oczekiwana dotacja przyznanie dotacji na utrzymanie potencjału badawczego TAK przyznanie dotacji na finansowanie kosztów związanych z restrukturyzacją przyznanie dotacji na finansowanie kosztów związanych z utrzymaniem specjalnego urządzenia badawczego przyznanie dotacji na finansowanie działalności polegającej na prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich przyznanie dotacji na działalność związaną z utrzymaniem i poszerzaniem naukowych baz danych (z wyłączeniem Wirtualnej Biblioteki Nauki) NIE NIE TAK TAK ,00 1. SCI Finder ,00 2. HORIZON katalog Bibliotek naukowych PAN - z dostepem on-line ,00 przyznanie dotacji na działalność związaną z utrzymaniem i poszerzaniem Wirtualnej Biblioteki Nauki TAK ,00 1. American Chemical Society - ACS ,00 2. American Institute of Physics - AIP/APS + archiwa ,00 3. oyal Society of Chemistry RSC + archiwa ,00 4. Proquest ,00 1) Zmiany wymienionej ustawy zostały ogłoszone w Dz. U. z 2006 r. Nr 46, poz. 328, Nr 104, poz. 708 i 711, Nr 144, poz i Nr 227, poz. 1658, z 2007 r. Nr 80, poz. 542, Nr 120, poz. 818, Nr 176, poz i 1240 i Nr 180, poz. 1280, z 2008 r. Nr 70, poz. 416, z 2009 r. Nr 68, poz. 584, Nr 157, poz. 1241, Nr 161, poz i Nr 202, poz oraz z 2010 r. Nr 57, poz. 359, Nr 75, poz. 471, Nr 96, poz. 620 i Nr 127, poz. 857 i Nr 182, poz oraz z 2011 r. Nr 45, poz. 235, Nr 84, poz. 455, Nr 112, poz. 654 i Nr 185, poz

2 Strona 2 z IOPscience ,00 Wniosek zawiera: Raport z wykorzystania środków przyznanych na utrzymanie potencjału badawczego (w tym na restrukturyzację) Raport z wykorzystania środków przyznanych na utrzymanie specjalnego urządzenia badawczego: Raport z wykorzystania środków przyznanych na finansowanie działalności polegającej na prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich Raport z wykorzystania środków przyznanych na utrzymanie i poszerzanie naukowych baz danych (z wyłączeniem Wirtualnej Biblioteki Naukowej) Raport z wykorzystania środków przyznanych na utrzymanie i poszerzanie Wirtualnej Biblioteki Nauki TAK NIE TAK NIE NIE

3 Strona 3 z 87 B. DOTACJA NA UTRZYMANIE POTENCJAŁU BADAWCZEGO I. Czy jednostka ubiega sie o przyznanie dotacji na utrzymanie potencjału badawczego: TAK 1. Liczba osób, w przeliczeniu na pełny wymiar czasu pracy, zatrudnionych w jednostce naukowej przy prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych na podstawie stosunku pracy, ustalona na podstawie corocznie składanych przez pracowników pisemnych oświadczeń o wyrażeniu zgody na zaliczenie do tej liczby: 1) w przypadku uczelni będących pracownikami, o których mowa w art. 108 pkt 1 i 3 ustawy z dnia 27 lipca 2005 r. Prawo o szkolnictwie wyższym (Dz. U. Nr 164, poz. 1365, z późn. zm. 1) ) oraz pracownikami naukowo-technicznymi i inżynieryjno-technicznymi, zatrudnionymi w celu wykonywania prac pomocniczych w badaniach naukowych oraz prac usługowo-badawczych; 2) w przypadku jednostek naukowych Polskiej Akademii Nauk będących pracownikami, o których mowa w art. 87 pkt 1, 2 i 4 ustawy z dnia 30 kwietnia 2010 r. o Polskiej Akademii Nauk (Dz. U. Nr 96, poz. 619 oraz z 2011 r. Nr 84, poz. 455); 3) w przypadku instytutów badawczych będących pracownikami, o których mowa w art. 39 ust. 1 pkt 1 3 ustawy z dnia 30 kwietnia 2010 r. o instytutach badawczych (Dz. U. Nr 96, poz. 618 oraz z 2011 r. Nr 112, poz. 654 i Nr 185, poz. 1092); 4) w przypadku pozostałych jednostek naukowych będących pracownikami zatrudnionymi na stanowiskach związanych z prowadzeniem badań naukowych lub prac rozwojowych. (Uwaga: w przypadku zatrudnienia na podstawie stosunku pracy w więcej niż jednej jednostce naukowej, pracownik może złożyć oświadczenie tylko w jednej, wybranej przez siebie jednostce. Zatrudnienie podaje się według stanu na dzień złożenia wniosku.) Ogółem 194,94, w tym w każdej z grup dziedzin nauki i sztuki: 2) Nauki chemiczne 149,88 5) Nauki fizyczne 30,10 16) Nauki techniczne 14,96 (Uwaga: Należy podać liczbę pracowników w każdej z dziedzin nauki i sztuki, zgodnie z komunikatem ogłaszanym w Biuletynie Informacji Publicznej na stronie podmiotowej Ministra. Suma podanych liczb nie może być wyższa niż podana liczba ogółem.) 2. Wykaz planowanych do realizacji zadań badawczych, ujętych w planie zadaniowym jednostki, w tym: 1) kontynuowanych 1. Reakcje i procesy fizykochemiczne indukowane ciśnieniem Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest poznanie mechanizmów oraz parametrów fizykochemicznych reakcji i procesów fizykochemicznych indukowanych ciśnieniem. W szczególności będzie to dotyczyło przewodnictwa związków o wysokiej zawartości wodoru, miedzy innymi wodorków pierwiastków ziem rzadkich. Przeprowadzone zostaną też badania spektroskopowe wodorku miedzi metodą SERS oraz badania dyfrakcyjne mieszanych wodorków i deuterków lantanu i niklu. Zostanie też dokonana analiza dużej puli wodorków oparta na algorytmach genetycznych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zostaną zweryfikowane eksperymentalnie rozważania teoretyczne dotyczące przejść fazowych izolator-metal, szczególnie w wodorkach metali ziem rzadkich. Z kolei badania wodorku miedzi dostarczą informacji potrzebnych do zrozumienia mechanizmu reakcji uwodornienia na katalizatorach miedziowych. Być może uda się zidentyfikować stabilne oraz meta-stabilne związki, zawierające atomy wybranych gazów szlachetnych, związane chemicznie z atomami innych pierwiastków. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, praca doktorska. 2. Warstwy molekularne Cel realizacji zadania

4 Strona 4 z 87 Celem realizacji zadania jest opracowanie i wykonanie nowego typu materiałów do czujników oraz ogniw fotowoltaicznych. W pierwszym przypadku będą to czujniki alkoholi cukrowych wykorzystujące jako element aktywny wdrukowywane molekularnie warstwy polimerowe oparte na polimerach bitiofenowych. Natomiast do ogniw fotowoltaicznych optymalizowane będą układy typu donor-akceptor oparte na imidizalowej pochodnej fulerenu C60 donor) i pochodnej ftalocyjaniny cynku (akceptor). Planowane efekty naukowe i praktyczne Poznane zostanie oddziaływanie pomiędzy alkoholami cukrowymi a wdrukowanymi warstwami polimerów tiofenowych, co pozwoli na rozszerzenie możliwosci zastosowań tych polimerów, m.in. w diagnostyce medycznej niezbędnej w terapii chorób nowotworowych oraz transplantacji narządów i szpiku. Poznane zostaną też własciwości fizykochemiczne nowych diad ftalocyjaninowo-fulerenowych co w przyszłości może pozwolić na konstrukcję wydajnych ogniw fotowoltaicznych. Publikacje, wystąpienia konferencyjna, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 3. Krystalochemia związków inkluzyjnych Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest rozszerzenie wiedzy dotyczącej krystalochemii zwiazków inkluzyjnych, a w szczególności kompleksów molekularnych zwiiązków molekularnych typu kaliksarenów (gospodarz) ze związkami (gość) o znaczeniu biologicznym (leki, feromony), o różnym stopniu rozpuszczalności w roztworach wodnych oraz kompleksów inkluzyjnych i ko-kryształów kukurbituryli, a także związków heterocyklicznych typu tioazyn. Osobnym celem będzie znalezienie matryc do wzrostu eptakcjalnego kryształów. Planowane efekty naukowe i praktyczne Poznane zostaną nowe struktury kompleksów typu gość-gospodarz ze związkami o znaczeniu biologicznym. Może to mieć znaczenie przy konstrukcji układów pozwalających na wprowadzanie trudno rozpuszczalnych leków do ludzkiego organizmu. Innym efektem moze być przyszłe wykorzystanie warstw typu Langmuira-Blodgett to wzrostu kryształów innych związków niz kaliksareny. Publikacje. wystąpienia konferencyjne, praca doktorska. 4. Nanoinżynieria powierzchni do chemo- i bioczujników Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest wyjaśnienie mechanizmu elektrochemicznego tworzenia mikronowych metalicznych struktur na granicy trzech faz ciało stałe ciecz ciecz. Ponadto podjęte zostaną badania możliwości wykorzystania warstw metalicznych pokrytych powłoką grafenową jako podłóż do czujników wykorzystujących miejscowy powierzchniowy resonans plazmonowy (LSPR) i/oraz powierzchniowo wzmocnioną spektroskopię Ramana (SERS). Planowane efekty naukowe i praktyczne Określone zostaną możliwości wytwarzania struktur mikrometalicznych metodą elektrochemiczną z wykorzystaniem granicy trzech faz oraz rola tworzenia się mikroemulsji w tym procesie. Byc może uda się wytworzyć nowe podłoże o potencjalnym zastosowaniu w spektroskopowych czujnikach neuroprzekaźników, takich jak dopamina. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie, praca habilitacyjna. 5. Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów Cel realizacji zadania Celem zadania jest określenie wpływu ph i mocy jonowej na zachowanie dendrymerów w roztworach wodnych przy pomocy takich technik jak pomiary statycznego i dynamicznego rozpraszania światła oraz pomiary współczynników dyfuzji metodą jądrowego rezonansu magnetycznego. Drugim celem będzie określenie optymalnej budowy poliwęglanu gwarantującej rozpuszczalność w nadkrytycznym dwutlenku węgla w temperaturach do 350 K i ciśnieniach poniżej 30 MPa. Będa kontynuowane badania wykorzystania cieczy jonowych w technologii polimerów. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zweryfikowane zostaną przewidywania teoretyczne dotyczace wpływu ph na ekspansję cząsteczek dendrymerów. Określona zostanie rozpuszczalność rozgałęzionych dendrymerów - poliweglanów alifatycznych w nadkrytycznym dwutlenku węgla, co może mieć znaczenie w ich przyszłych zastosowaniach w medycynie i przemyśle farmaceutycznym. Wreszcie określony zostanie optymalny sposób funkcjonalizowania nanorurek weglowych do tworzenia kompozytu z celulozą i surfaktantami. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 6. NMR ciała stałego dynamika molekularna i dynamika wiązania wodorowego Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest roztrzygnięcie dramatycznych rozbieżności w ocenie kinetyki wewnątrzcząsteczkowego przeniesienia protonu procesu określenie dynamiki tego procesu z wykorzystaniem kształtu linii, które przejawiają własności fotochromowe. Kolejnym celem jest wyjaśnienie zmian konformacyjnych w beta-tioksoketonach powodowanych światłem, w zależności od sposobu naświetlania próbki, temperatury oraz rozpuszczalnika. Wreszcie kontynuowane będą badania NMR wybranych cząsteczek cyklofanów. Planowane efekty naukowe i praktyczne Uzyskanie wiarygodnych danych eksperymentalnych opisujacych kinetykę wewnątrzcząsteczkowego przeniesienia protronu w cząsteczce porficyny. Wykorzystanie unikalnego połączenia spektrometru NMR z laserem do badania ścieżek reakcji fotochemicznych wywoływanych światłem lasera w próbce umieszczonej we wnęce rezonansowej spektrometru NMR. Określenie związku pomiędzy widmami NMR a strukkturą wybranych cząsteczek cyklofanów z

5 Strona 5 z 87 mostkami nasyconymi i nienasyconymi. Publikacje, wystąpienia konferencyjne. 7. Termodynamika dla ekologii procesy regulacyjne Cel realizacji zadania Celem zadania jest otrzymanie i przygotowanie danych niezbędnych do rozwiązywania zagadnień związanych z ochroną środowiska, pomocnych do opracowania nowych technologii ochrony środowiska oraz otrzymywania nowych materiałów i farmaceutyków. W szczególności będzie to dotyczyło otrzymywania, badania własności oraz opracowanie metod nanoszenia kompleksów inkluzyjnych z cyklodekstrynami oraz pomiarów i opisu mieszanin oraz współczynników podziału wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zwiększenie rozpuszczalności leków poprzez optymalizację doboru cyklodekstryny. Poznanie wpływu naniesionej substancji (leki, ich kompleksy inkluzyjne z cyklodekstrynami, na strukturę nośnika (CaCO3). Stworzenie termodynamicznego opisu propagacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w środowisku naturalnym głównie polskich zbiorników wodnych. Publikacje, wystąpienia konferencyjne. 8. Struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych Cel realizacji zadania Clem zadania jest poznanie związku pomiędzy strukturą a selektywnością kompleksów supramolekularnych, w szczególności kompleksowania niektórych leków przeciwnowotworowych, (kwasu tetrahydrofoliowego czy fluorodeksourydyny) przez dimery cyklodekstrynowe, innych substancji biologicznie czynnych przez cyklodekstryny w fazie stałej i w roztworach w warunkach dynamicznych (chromatografia) oraz hydratacji hydrofobowej i hydrofilowohydrofobowej cząsteczek makrocyklicznych i ich kompleksów inkluzyjnych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Określenie stałych trwałości i struktur nowych kompleksów inkluzyjnych. Opracowanie nowych układów do rozdzielania enancjomerów w chromatografii cieczowej i gazowej. Opracowanie w formie książkowej podsumowania badań w dziedzinie struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych. Publikacje, wystąpienia kongferencyjne, prace doktorskie. 9. Kompleksy koordynacyjne i materiały funkcjonalne Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest otrzymanie zdefiniowanych prekursów metaloorganicznych, opracowanie ich efektywnych transformacji w kierunku zaawansowanych materiałów funkcjonalnych oraz zrozumienie właściwości materiałów magnetycznych. W szczególności dotyczy to otrzymywania i funcjonalizacji nanocząstek ZnO, projektowania i syntezy magnetyków molekularnych, konstrukcji mikroporowatych materiałów funcjonalnych, poszukiwania bioinspirowanych metod syntezy materiałów funkcjonalnych oraz badań anizotropii magnetycznej. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zaprojektowanie nowych kropek kwantowych z rdzeniem ZnO w zdefiniowanym otoczeniu sfunkcjonalizowanych ligandów lub polimerów biodegradowalnych. Otrzymanie nowych prekursorów dobrze zdefiniowanych prekursorów materiałów opartych na pochodnych 8-hydroksychinoliny i innych ligandach wykazujących w połączeniu z metalami właściwości luminescencyjne. Otrzymanie nowych materiałów typu MOF (metal-organic framework) metodą mechanochemiczną. Zrozumienie kwantowego mechanizmu relaksacji spinu w magnetycznych nanostrukturach metalicznych. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 10. Fizykochemia miękkiej materii Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest zrozumienie czynników pływających na biologistykę i mobilność białek w komórkach w oparciu o wcześniej pokazaną zależność lepkości od skali przepływu. W tym celu zostaną przeprowadzone: analiza lepkości w nanoskali w układach polielektrolitów, analiza lepkości w miękkiej materii scharakteryzowanej kilkoma skalami długości, analiza wpływu kształtu obiektu tworzącego roztwór (giętki polimer, sztywne wydłużone micele, sferyczne koloidy) oraz temperatury na poszczególne elementy zależności lepkości od skali przepływu, analiza stałych trwałości kompleksów białko-dna oraz analiza reakcji biochemicznych (cięcie DNA przez enzymy) w zatłoczonym sztucznie środowisku. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zrozumienie zjawisk transportu, koordynacji i optymalizacji transportu w ukladach biologicznych. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 11. Techniki mikroprzepływowe i samoorganizacja w płynach złożonych Cel realizacji zadania Celem zadania jest opracowanie platformy technologicznej umożliwiającej projektowanie i konstruowanie zautomatyzowanych układów mikroprzepływowych prowadzących reakcje chemiczne i biochemiczne wewnątrz mikrokropelek. Planuje się opracowanie szerokiego zestawu modułów pozwalających na przyjmowanie próbek, układów mikroprzepływowych, tworzenie kropelek o zadanej objętości, łączenie kropelek, mieszanie zawartości kropelek, przeprowadzanie detekcji zawartości kropelek, dzielenia kropelek, cyrkulowania kropelek przez długi czas wewnątrz kasety mikroprzepływowej oraz manipulowania cząstkami koloidalnymi a także komórkami wewnątrz mikrokanałów. Planowane efekty naukowe i praktyczne

6 Strona 6 z 87 Zrozumienie mechanizmów procesów zachodzacych w układach mikroprzeplywowych wewnątrz mikrokropelek co pozwoli w przyszłosci na stworzenie zautomatyzowanych układów do badań w chemii syntetycznej i analitycznej, diagnostyce medycznej oraz mikrobiologii. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 12. Synteza nanocząstek, tworzenie i charakteryzacja nanostruktur Cel realizacji zadania Celem zadania jest synteza nanocząstek oraz tworzenie z nich nanostruktur i ich charakteryzacja. W szczególności będzie to dotyczyło tworzenia nanostruktur na granicy faz olej-woda oraz powietrze-woda z wykorzystaniem wagi langmuira bądź zjawiska spontanicznej agregacji, wykorzystania zjawiska indukowanej separacji do tworzenia nanostrukturoraz tworzenia mikroskopowych obiektów o rozbudowanej powierzchni w tym układów bimetalicznych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zrozumienie procesu tworzenia nanostruktur na granicy faz olej-woda oraz powietrze-woda. Zrozumienie roli zjawiska indukowanej separacji faz przy tworzeniu nanostruktur oraz trzymanie ażurowych porowatych materiałów. Wytworzenie nowych platform do detekcji chemicznej bazujących na zjawisku wzmocnionej powierzchniowo spektroskopii ramanowskiej (SERS). Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 13. Fizykochemia układów złożonych Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest opracowanie opisu własciwości cząstek naładowanych przy zastosowaniu metod mechaniki statystycznej, w szczególnościi: cząstek koloidalnych w różnych rozpuszczalnikach, w tym w rozpuszczalnikach podlegających przejściom fazowym, cząstek sferycznych i niesferycznych o specyficznych efektywnych oddziaływaniach na powierzchniach rozdziału faz, cząstek na zakrzywionych powierzchniach, w tym na powierzchni małych kropel (koloidozomów), cząstek tworzących uporządkowane struktury w ograniczonej przestrzeni, otoczonych sztywną lub elastyczną ścianą. Tymi samymi metodami prowadzone będą badania strukturalne mononokryształów utworzonych z periodycznych faz kubicznych oraz kubozomów a także badania zjawisk charakterystycznych dla wieloskładnikowych membran biologicznych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zrozumienie czynników wplywających na właściwości naładowanych cząstek w srodowiskach o różnych geometriach, właściwości struktualne wybranychych monokryształów oraz zjawisk zachodzących w membranach biologicznych. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie. 14. Struktura a właściwości katalityczne silnie zdyspergowanych metali na nośniku. Cel realizacji zadania Celem zadania jest poznanie i zrozumienie związków pomiędzy struktura a właściwościami katalitycznymi silnie zdyspergowanych metali na nośniku. W szczególności dotyczą one układów bimetalicznych opartych na palladzie, układów metal/nośnik kwasowy, katalizatorów wodoroodchlorowania 1,2-dichloroetanu i 1,1,2-trichloroetylenu, jako typowych zanieczyszczeń powietrza i wód gruntowych, układów na bazie palladu i platyny, jako katalizatorów w procesie elektroutleniania kwasu mrówkowego w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych oraz nowych układów fotokatalitycznych opartych na ukladach bimetalicznych naniesionych na powierzchnie tlenkowe. Planowane efekty naukowe i praktyczne Postęp w zrozumieniu związku pomiędzy struktura a właściwościami katalitycznymi silnie zdyspergowanych metali na nośniku. Skonstruowanie nowych, wydajnych układów do reakcji wododchlorowania wybranych chloropochodnych alkanów w fazie gazowej, izomeryzacji alkanów, fotoutleniania glukozy, fotodegradacji fenolu i lotnych zwiazków organicznych oraz elektrod do katalitycznego elektroutleniania kwasu mrówkowego w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe. 15. Struktura nanokryształów i jej dynamika wyzwalana reakcją chemiczną na powierzchni Cel realizacji zadania Celem zadania jest okeślenie struktury nanokryształów i jej dynamiki wyzwalanej reakcją chemiczna na powierzchni. W szczególności dotyczy zmian struktur nanokryształów i nanogąbek metali (Pd, Pt, Au, Ir) w różnych atmosferach gazowych powodowanych procesami rekonstrukcji powierzchni oraz ewolucji wyzwalanej adsorpcją, wzrostem temperatury i reakcją chemiczną a także procesów segregacji powierzchniowej oraz spiekania w nanostopach i nanogąbkach metali (Pd-Ag, Pt-Au, Pd-Co) Planowane efekty naukowe i praktyczne Zrozumienie czynników wpływających na dynamikę powierzchni nanomateriałów, w szczególności zależnosci struktury powierzchni od otaczającego gazu pod ciśnieniem atmosferycznym oraz procesów segregacji powierzchniowej w trakcie reakcji katalitycznej. Opracowanie metodyki badań tych zjawisk metoda dyfraktometrii proszkowej. Publikacje, wystąpienia konferencyjne. 16. Chemia środowiska Cel realizacji zadania Celem zadania jest rozpoznanie szlaków transformacji chemicznych wybranych związków organicznych, zawierających funkcje tlenowe np. (Z)-heks-3-enalu i metyloglioksalu, w środowisku naturalnym z wykorzystaniem laboratoryjnego układu do foto-symulacji w roztworach wodnych oraz identyfikacja związków oddziaływujących na chrabąszcza

7 Strona 7 z 87 majowego (Melolontha melolontha), chrabąszcza kasztanowca (Melolontha hippocastani), barczatkę sosnówkę (Dendrolimus pini) na pachnicę dębową (Osmoderma eremita). Planowane efekty naukowe i praktyczne Poznanie mechanizmów tworzenia wtórnych zanieczyszczeń powietrza i wód powierzchniowych, jak też potencjalnych sposobów ich usuwania zgodnie z kluczowymi dyrektywami Unii Europejskiej o ochronie biosfery. Opracowanie metod analitycznego poboru, rozdziału oraz identyfikacji strukturalnej składników mieszanin semio-chemicznych odpowiedzialnych za fizjologiczne oddziaływania owadów w ekosystemach leśnych. Publikacje, wystąpienia konfererncyjne. 17. Wodór elektrolityczny w procesach korozji oraz jego wytwarzanie i magazynowanie jako nośnika energii Cel realizacji zadania Celem zadania jest opracowanie efektywnych sposobów wytwarzania i magazynowania wodoru, jak również niszczącego oddziaływania wodoru na stosowane materiały. W szczególności dotyczy to wykorzystania jako materiału katodowego stali kwasoodpornej 316L po procesach nawęglania, azotowania i hybrydowego azotowania z nawęglaniem, identyfikacji form wodoru pochłoniętego przez nikiel wraz z określeniem ilości i rozmieszczenia tych form w głębi metalu, w zależności od odległości od jego powierzchni, fotokatalitycznego wydzielania wodoru z wykorzystaniem cienkiej metalowej membrany do detekcji wodoru oraz identyfikacji absorpcji wodoru przez stopy cyrkonu Planowane efekty naukowe i praktyczne Opracowanie nowych tanich materiałów do elektrolitycznego otrzymywania wodoru. Publikacje, zgłoszenia patentowe. Lepsze zrozumienie układów nikiel-wodór oraz oddziaływań stopów cyrkonu z wodorem. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe. 18. Charakterystyka procesów fizykochemicznych zachodzących w obszarze kilku warstw atomowych przy powierzchni ciał stałych Cel realizacji zadania Celem badań jest opracowanie charakterystyki procesów fizykochemicznych zachodzących w obszarze kilku warstw atomowych przy powierzchni ciał stałych i metodyki służącej badaniu tych zjawisk przy pomocy spektroskopii elektronowych. W szczególności dotyczyć to będzie procesów oddziaływania tlenków metali np. CeO, stosowanych jako nośniki katalizatorów, z nanocząstkami innych domieszkujących metali. Ponadto będa prowadzone badania nad wytwarzaniem materiałów kompozytowych opartych na nanoporowatych tlenkach ZrO2 lub nanorurkach TiO2 oraz transportu elektronów w tych materiałach. Planowane efekty naukowe i praktyczne Wytworzenie nowych materiałów kompozytowychopartych na tlenkach metali: o kontrolowanej biozgodności oraz właściwościach bakteriobójczych (opartych na ZrO2), dekorowanych nanocząstkami Au, Ag czy Cu, jako podłoża SERS oraz stałych elektrolitów do sredniotemperaturowych ogniw paliwowych (opartych na CeO2). Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe. 19. B+R Zielona chemia Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest realizacja projektów rozwojowych i aplikacyjnych na pograniczu badań naukowych i działalności gospodarczej. W szczególności będą prowadzone poszukiwania nowych składników kompozycji feromonowej barczatki sosnówki, ich identyfikacja, synteza chemiczna i opracowanie formy użytkowej dla potrzeb ochrony lasu a także poszukiwanie, synteza i opracowanie form użytkowych feromonów i kairomonów użytecznych w zwalczaniu chrząszczy z gatunku smolików (Pissodes), wtórnych szkodników lasów iglastych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Opracowanie nowych metod syntezy feromonów i ich formy uzytkowej dla zwalczania barczatki sosnówki, kompozycji feromonowych chrząszczy z gatunku smolików. Zgłoszenia patentowe, wdrożenia, publikacje. 20. Badanie oddziaływań międzycząsteczkowych metodami spektroskopowymi i mikroskopią STM/AFM Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest prowadzenie badań oddziaływań międzycząsteczkowych metodą spektrometrii mas i mikroskopią STM/AFM, a w szczególności organizacji nadcząsteczkowej nowych półprzewodników organicznych (m.in. z grupy diimidów o rdzeniu poliacenowym lub arylenowym, podstawionych grupami elektronodonorowymi) o potencjalnym zastosowaniu w elektronice molekularnej, zmian właściwości elektrycznych i optycznych cienkich warstw w przemianie wybranych metali ziem rzadkich w wodorki o charakterze półprzewodnikowym, oddziaływań międzycząsteczkowych zasad nukleinowych i związków o podstawowym znaczeniu biologicznym oraz energetyki hydratacji kationowanych zasad nukleinowych. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zrozumienie wpływu podłoża oraz wybranych elementów budowy cząsteczki na oddziaływania międzycząsteczkowe i strukturę generowanych warstw na granicy faz półprzewodnik - elektroda. Zrozumienie wpływu zmiany struktury na obserwowaną przemianę metal-półprzewodnik w układach metal-wodór do wykorzystania w czujnikach wodoru. Analiza oddziaływań międzycząsteczkowych zasad azotowych w warstwach uporządkowanych, lepsze poznanie energetyki oddziaływań wody i kationów Na+ i K+ z zasadami nukleinowymi. Publikacje, wystąpienia konferencyjne,

8 Strona 8 z 87 prace doktorskie. 21. Elektrody modyfikowane o potencjalnym zastosowaniu w czujnikach i ogniwach Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest opracowanie nowych elektrod modyfikowanych o potencjalnym zastosowaniu w czujnikach i ogniwach i zrozumienie ich działania. W szczególności dotyczy to elektrod modyfikowanych nanomateriałami węglowymi (nanocząstki węgla, nanorurki węglowe, nanocząstki metali (złoto, platyna)) i/lub enzymami (acetylocholinoesterazą, oksydazą bilirubiny, mioglobiną) oraz elektrod modyfikowanych kroplami lub warstwami jonowo przewodzacychi cieczy lub roztworami elektrolitów nie mieszającymi się z wodą. Badania będa prowadzone zarówno w warunkach statycznych jak i wymuszonej konwekcji i mikroprzepływowych. Ponadto wytwarzane bedą materiały elektrokatalityczne metodą skaningowej mikroskopii elektrochemcznej. Ta sama metoda zostanie użyta do detekcji produktów reakcji. Planowane efekty naukowe i praktyczne Opracowanie nowych podłoży do elektrochemicznej detekcji neuroprzekaźników także nadających się do zasrosowania w układach mikroprzepływowych. Zrozumienie procesów elektrochemicznych wybranych neuroprzekaźników na elektrodach modyfikowanych nanomateriałami i opracowanie nowych czujników. Opracowanie podłoża do elektrochemicznego czujnika na pestycydy opartego na elektrodach węglowych wytwarzanych metodą sitodruku. lepsze zrozumienie kinetyki reakcji bioelektrokatalitycznej redukcji tlenu. lepsze zrozumienie mechanizmu reakcji elektrokatalitycznych na granicy faz ciecz-ciecz. Publikacje, wystąoiena konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 22. Zjawiska złożone, procesy nierównowagowe i przetwarzanie informacji przy wykorzystaniu reakcji chemicznych Cel realizacji zadania Celem zadania jest badanie możliwości zastosowań układów chemicznych do przetwarzania informacji oraz rozszerzenie teoretycznego opisu zjawisk nierównowagowych. W pierwszym przypadku będzie to dotyczyło reakcji Biełousowa-Żabotyńskiego w układzie kropli otoczonych warstwą lipidową wypełnionych wodnym roztworem reagentów reakcji umieszczonych w ciekłym węglowodorze. W drugim przypadku będzie to dotyczyło zjawisk nierównowagowych zachodzących na granicy faz gaz ciecz takich, jak parowanie, skraplanie i transport składników, efektów samoorganizacji czasowo-przestrzennej jak propagacja fali chemicznej w układzie z prostą reakcją oraz zjawisk złozonych w układach elektrochemicznych dalekich od równowagi. Planowane efekty naukowe i praktyczne Stworzenie opartych na reakcji Biełousowa-Żabotyńskiego układów do przetwarzania informacji. Sformułowanie poprawnej teorii kinetyki prostych reakcji: A+B C+B i A+A C+C poprzez uwzględnienie niesferyczności reagentów i oddziaływań hydrodynamicznych opartych o dynamikę molekularną. Lepsze zrozumienie procesu powstawania i samoorganizacji nanoporów w anodyzowanych warstwach tlenku glinu. Publikacje, wystąpienia konferencyjne. 23. Astrochemia laboratoryjna: Fotochemia, astrochemia oraz spektroskopia oscylacyjna i elektronowa cząsteczek z rodziny cyjanoacetylenów Cel realizacji zadania Celem zadania jest zrozumienie procesów chemicznych zachodzących w materii międzygwiezdnej poprzez doświadczenia przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych. W szczególności dotyczy to identyfikacji i badań właściwości fizykochemicznych (metodami spektroskopowymi wspieranymi obliczeniami kwantowo-mechanicznym)i izomerów dicyjanoetylenu, tworzenia halogenocyjanoacetylenów oraz cząsteczek C4H3N. Planowane efekty naukowe i praktyczne Zrozumienie mechanizmu reakcji chemicznych z udziałem molekuł składających się z węgla, wodoru i azotu w materii międzygwiezdnej, a także ewentualne znalezienie prostych, dotychczas nie obserwowanych chemicznych połączeń podstawowych pierwiastków, które mogłyby wydajnie powstawać w środowiskach astrochemicznych. W szczególności związków metaloorganicznych, w których atomy magnezu lub wapnia wbudowane są w strukturę cyjanoacetylenową, a także e tiocyjanianów, izotiocyjanianów oraz innych związków siarki. Publikacje, wystąpienia konferencyjne. 24. Fotoelektronika Organiczna: Jedno- i wielordzeniowe kompleksy lantanowców jako emitery dla diagnostyki biomedycznej Cel realizacji zadania Celem zadania jest poszukiwanie, synteza i określenie właściwości fizykochemicznych nowych emiterów światła. Dotyczy to w szczególnosci nowych pochodnych porficenów o zwiększonej intensywności fluorescencji po osadzeniu ich na metalach, cząsteczek bichromoforowych (laktonów triarylometanowych, pochodnych laktamów rodamin, układów spirocyklicznych na bazie spiroindolonów oraz pochodnych indolonu) zaprojektowanych jako białe fluorofory, heterotruksenów, fluoroforów triborowych w oparciu o pochodne 1,3,5-triazyny. Planowane efekty naukowe i praktyczne Poznanie właściwości emisyjnych podstawionych porficenów osadzonych na nanocząstkach metali. Charakerystyka fotofizyczna i spektralna nowych cząsteczek bichromoforowych, ze szczególnym uwzglednieniem wpływu sprzężeń spirokoniugacyjnych. Opracowanie nowych, skutecznych metod syntetycznych heterotruksenów oraz ich charakterystyka spektralna. Opracowanie metod syntezy i poznanie właściwosci nowych sztywnych ambipolarnych barwników fluorescencyjnych wykazujących znacznie zwiększone wydajności kwantowe fotoluminescencji i

9 przesunięcia Stokesa. Publikacje, wystąpiienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe. 25. Ultraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych; pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolności rozdzielczej Cel realizacji zadania Celem realizacji zadania jest rozwijanie metod wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych oraz ultraszybkich technik laserowych umożliwiających pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolności rozdzielczej. W szczególności dotyczy to badań nad optycznym wzmacniaczem parametrycznym typu CPA (ang. Chirped Pulse Amplification), systematyczne badania dynamiki relaksacji wzbudzenia elektronowego w szeregu pochodnych porficenu oraz komercyjnie dostępnych pochodnych porfiryny z wykorzystaniem Femtosekundowego Spektrometru Fluorescencyjnego oraz rejestracji zmian strukturalnych cząsteczek w ultraszybkich reakcjach fotochemicznych i badania struktury oscylacyjnej widm produktów pośrednich reakcji oraz stanów wzbudzonych cząsteczek. Planowane efekty naukowe i praktyczne Postęp w budowę źródła promieniowania rentgenowskiego Kα opartego na optycznym wzmacniaczu parametrycznym. Wyznaczenie wpływu pozycji i rodzaju podstawników na czas zaniku fluorescencji stanów elektronowych cząsteczek. Poznanie fotofizyki nieopisywanych jeszcze w literaturze konstytucyjnych izomerów porfiryny(korficen, hemiporficen, izoporficen) i ich podstawionych pochodnych. Uzyskanie wysokiej rozdzielczości widm oscylacyjnych cząsteczek z femtosekundową rozdzielczością czasową. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie. 26. Fotofizyka i spektroskopia układów fotoaktywnych: struktura i reaktywność układów z wiązaniami wodorowymi Cel realizacji zadania Celem zadania jest poznanie związków pomiędzy strukturą a reaktywnością układów z wewnątrz- i międzycząsteczkowymi wiązaniami wodorowymi poprzez badanie ich właściwości spektroskopowych i fotofizycznych. W szczególności dotyczy to udziału rozmaitych drgań cząsteczki np. w porficenie potencjał dla ruchu wewnętrznych protonów jest silnie modyfikowany przez szkieletowe drgania zmieniające odległość pomiędzy atomami azotu, a tym samym wpływające na siłę wiązania wodorowego. Planowane efekty naukowe i praktyczne Uzyskanie prawidłowego i możliwie szczegółowego opisu ścieżki reakcji chemicznej (np. przeniesienia elektronu lub protonu) uwzględniajacy udział rozmaitych drgań cząsteczki: np. w porficenie potencjał dla ruchu wewnętrznych protonów jest silnie modyfikowany przez szkieletowe drgania zmieniające odległość pomiędzy atomami azotu, a tym samym wpływające na energię wiązania wodorowego. Opracowanie metodologii śledzenia wpływu otoczenia na własciwosci spektroskopowe i procesy fotofizyczne na poziomie pojedynczych chromoforów. Zrozumienie dynamiki sprzężenia między drganiami, co z kolei pozwoli określić stopień kooperatywności ruchu dwóch protonów. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie. 27. Konwersja energii w procesach przeniesienia ładunku Cel realizacji zadania Celem zadania jest zrozumienie procesu konwersji energii w procesach przeniesienia ładunku. Dotyczyć to będzie w szczególności wpływu właściwości rozpuszczalnika na kinetykę wygaszania stanów wzbudzonych typu 3*MLCT w dwucząsteczkowych procesach przeniesienia energii, na przykładzie silnie luminezujących kompleksy irydu(iii) (z emisją o charakterze 3*MLCT). Są one aktywnymi luminoforami o praktycznych zastosowaniach do tzw. organic-lightemitting-devices (OLED). Planowane efekty naukowe i praktyczne Wyjaśnienie pochodzenia obserwowanych doświadczalnie ograniczeń kinetycznych limitujących szybkości procesów przeniesienia energii zachodzących na poziomie stanów trypletowych a także wyjaśnienie wpływu lepkości rozpuszczalnika na obserwowane eksperymentalnie wartości stałych szybkości. Spowoduje to poszerzenie wiedzy związanej bezpośrednio z szerokim zastosowaniem organo-metalicznych związków kompleksowych w procesach konwersji energii. Dotyczy to zarówno konwersji energii elektrycznej w światło jak i procesu odwrotnego tj. konwersji światła w energię elektryczną. Zdobycie wiedzy niezbędnej do konstrukcji wydajnych OLEDów. Publikacje, wystąpienia konferencyjne, praca doktorska, praca habilitacyjna. 2) nowych Strona 9 z Chemia biofizyczna: Dyfuzja i reakcje chemiczne w zatłoczonym środowisku. Cel realizacji zadania Celem zadania jest zrozumienie jakie czynniki wpływają na szybkość dyfuzji i reakcji chemicznych w zatłoczonym środowisku. W szczególności będzie to dotyczyło tzw. efektu warstwy zubożonej obserwowanego w roztworach polimerów, polegajacego na tym, że wokół dyfundującego obiektu wytwarza się warstwa o mniejszym stężeniu polimeru niż średniow roztworze. Efekt ten będzie weryfikowany przy pomocy eksperymentów dynamicznego rozpraszania światła (DLS) z dyfuzją kulek polistyrenowych w roztworach glikolu polietylenowego w szerokim zakresie lepkości i wyznaczenia funkcji autokorelacji. Poznanie współczynnika dyfuzji i grubości warstwy zubożonej. Planowane efekty naukowe i praktyczne

10 Strona 10 z 87 Opracowanie metodyki wyznaczania eksperymentalnie warstwy zubożonej wokół obiektu dyfundującego w zatłoczonym środowisku. Jest to niezbędne do planowanych w przyszłości badań zależności szybkości reakcji (bio)chemicznych od obecności warstwy zubożonej dla reakcji limitowanych dyfuzją i limitowanych aktywacją. Publikacje, wystąpienia konferencyjne. 3. Informacja o terminie przeprowadzonego audytu zewnętrznego, o którym mowa w art. 34 ust. 1 pkt 1 ustawy z dnia 30 kwietnia 2010 r. o zasadach finansowania nauki (Dz. U. Nr 96, poz. 615 oraz 2011 r. Nr 84, poz. 445):

11 Strona 11 z 87 D. DOTACJA NA FINANSOWANIE DZIAŁALNOŚCI POLEGAJĄCEJ NA PROWADZENIU BADAŃ NAUKOWYCH LUB PRAC ROZWOJOWYCH ORAZ ZADAŃ Z NIMI ZWIĄZANYCH, SŁUŻĄCYCH ROZWOJOWI MŁODYCH NAUKOWCÓW ORAZ UCZESTNIKÓW STUDIÓW DOKTORANCKICH Czy jednostka ubiega się o przyznanie środków na działalność polegającą na prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich: TAK 1. Wykaz planowanych do realizacji zadań badawczych (w tym tytuł rozprawy doktorskiej), ujętych w planie zadaniowym jednostki, w tym związanych z: 1) rozwojem naukowym młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich;

12 Wykaz planowanych do realizacji zadań badawczych wraz z tytułami rozpraw doktorskich, ujętych w planie zadaniowym jednostki 1 Reakcje i procesy fizykochemiczne indukowane ciśnieniem Tytuł rozprawy doktorskiej: Wysokociśnieniowe badania rentgenowskie i rozpraszania Ramana wybranych związków o wysokiej zawartości wodoru 2 Warstwy molekularne Tytuły rozpraw doktorskich: Polimery wdrukowywane molekularnie jako warstwy rozpoznające w chemosensorach selektywnych względem wybranych substancji o znaczeniu biologicznym Cienkie warstwy ustrukturowanej porfiryny kobaltu lub cynku i fulerenu C 60 do przetwarzania energii słonecznej, elektrokatalizy i rozpoznawania molekularnego 3 Krystalochemia związków inkluzyjnych Tytuły rozpraw doktorskich: Supramolekularna samoorganizacja kaliksarenów i ich kompleksów w ciele stałym: badania strukturalne Samoorganizacja wybranych amfifilowych kaliks[4]arenów i kaliks[6]arenów w ciele stałym - badania metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego na monokryształach 4 Nanoinżynieria powierzchni do chemo- i bioczujników Tytuł rozprawy doktorskiej: Wykrywanie wirusów z wykorzystaniem zjawiska rezonansu plazmonów powierzchniowych 5 Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów Tytuły rozpraw doktorskich: Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów dendrytycznych Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów i cieczy jonowych 6 NMR ciała stałego dynamika molekularna i dynamika wiązania wodorowego 7 Termodynamika dla ekologii procesy regulacyjne Tytuł rozprawy doktorskiej: Badania własności fizykochemicznych kompleksów pochodnych efedryny i chininy z cyklodekstrynami (α-,β-,γ-) naniesionych na nanocząsteczkowy węglan wapnia 8 Struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych Tytuły rozpraw doktorskich: Badanie aktywacji tlenu molekularnego przez związki alkilowe metali grup głównych Kompleksy kaskadowe w chromatografii i elektroforezie Potrójne kompleksy cyklodekstryn w chromatografii gazowej struktura a selektywność Właściwości inkluzyjne cyklodekstryn w cieczach jonowych 9 Kompleksy koordynacyjne i materiały funkcjonalne Tytuły rozpraw doktorskich: Materiały funkcjonalne z prekursorów cynkoorganicznych: otrzymywanie i badanie właściwości Materiały funkcjonalne otrzymywane na drodze transformacji prekursorów cynkoorganicznych wobec wody, dwutlenku węgla lub tlenu molekularnego Strona 12 z 87

13 10 Fizykochemia miękkiej materii Tytuły rozpraw doktorskich: Otrzymywanie powierzchni wzmacniających sygnały ramanowskie Analiza ruchu nanoobiektów w płynach złożonych Analiza tworzenia kompleksów w materiałach biologicznych w wodzie i płynach złożonych Strona 13 z Techniki mikroprzepływowe i samoorganizacja w płynach złożonych Tytuły rozpraw doktorskich: Zastosowanie technologii mikroprzepływów w bioanalityce Mikroprzepływowe techniki tworzenia pian i emulsji Wykorzystanie pól elektromagnetycznych w konstrukcji laboratoriów mikroprzepływowych Mikroprzepływowe metody tworzenia kropel i cząstek 12 Synteza nanocząstek, tworzenie i charakteryzacja nanostruktur Tytuł rozprawy doktorskiej: Funkcjonalizowanie powierzchni metalicznych Synteza dwuwymiarowych nanokompozytów 13 Fizykochemia układów złożonych 14 Chemia biofizyczna: Dyfuzja i reakcje chemiczne w zatłoczonym środowisku 15 Struktura a właściwości katalityczne silnie zdyspergowanych metali na nośniku Tytuły rozpraw doktorskich: Charakteryzacja i aktywność katalityczna w reakcjach elektroutleniania kwasu mrówkowego Synteza nanostrukturalnych metalicznych katalizatorów: ich charakterystyka i zastosowanie w fotokatalitycznym oczyszczaniu wody i powietrza 16 Struktura nanokryształów i jej dynamika wyzwalana reakcją chemiczną na powierzchni 17 Chemia środowiska Tytuł rozprawy doktorskiej: Kinetyka chemiczna wybranych reakcji biogenicznych związków organicznych o istotnym znaczeniu dla środowiska 18 Wodór elektrolityczny w procesach korozji oraz jego wytwarzanie i magazynowanie, jako nośnika energii 19 Charakterystyka procesów fizykochemicznych zachodzących w obszarze kilku warstw atomowych przy powierzchni ciał stałych 20 B+R zielona chemia 21 Badanie oddziaływań międzycząsteczkowych metodami spektroskopowymi i mikroskopią STM/AFM Tytuł rozprawy doktorskiej: Badanie samoorganizacji oligomerów wybranych alkilowych pochodnych tiofenu na powierzchni monokryształu grafitu metodą skaningowej mikroskopii tunelowej 23 Elektrody modyfikowane o potencjalnym zastosowaniu w czujnikach i ogniwach Tytuły rozpraw doktorskich: Elektrody modyfikowane nanocząstkami Procesy elektrodowe wybranych próbników redoks na elektrodach modyfikowanych

14 cieczami Reakcje katalityczne na elektrodach modyfikowanych rozpuszczalnikami organicznymi Procesy elektrochemiczne w układach dwufazowych w mikroprzepływie Strona 14 z Zjawiska złożone, procesy nierównowagowe i przetwarzanie informacji przy wykorzystaniu reakcji chemicznych 25 Astrochemia laboratoryjna: Fotochemia, astrochemia oraz spektroskopia oscylacyjna i elektronowa cząsteczek z rodziny cyjanoacetylenów Tytuł rozprawy doktorskiej: Niskotemperaturowe badania fotochemii i spektroskopii cyjanoacetylenów o znaczeniu astrofizycznym 26 Fotoelektronika Organiczna: Jedno- i wielordzeniowe kompleksy lantanowców jako emitery dla diagnostyki biomedycznej Tytuły rozpraw doktorskich: Fotoindukowane przeniesienie elektronu w laktonach triarylometanowych. Zależność fotofizyki od struktury Badania fotofizyki i fotochemii wybranych spirocyklicznych układów donorowoakceptorowych 27 Ultraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych; pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolności rozdzielczej Tytuły rozpraw doktorskich: Dynamika przeniesienia ładunku w cząsteczkach organicznych badana metodami optycznej spektroskopii czasowo-rozdzielczej Układ do czasoworozdzielczej femtosekundowej spektroskopii absorpcji przejściowej w podczerwieni 29 Fotofizyka i spektroskopia układów fotoaktywnych: struktura i reaktywność układów z wiązaniami wodorowymi Tytuły rozpraw doktorskich: Mechanizmy procesów tautomeryzacji Wzmocniona powierzchniowo spektroskopia Ramana i jej zastosowanie w analizie molekularnej i komórkowej Badanie fotostabilności pojedynczych cząsteczek w foliach polimerowych Spektroskopia oscylacyjna związków makrocyklicznych z podwójnym wewnątrzcząsteczkowym wiązaniem wodorowym NH H 30 Konwersja energii w procesach przeniesienia ładunku Tytuł rozprawy doktorskiej: Procesy przeniesienia elektronu zachodzące z udziałem stanów wzbudzonych MLCT

15 Strona 15 z 87 2) rozwojem specjalności naukowych w jednostce wnioskującej, w tym określenie, w jakich specjalnościach. Wszystkie zadania badawcze związane są z dziedziną nauk chemicznych w zakresie chemii 2. Informacja o jednostce: 1) liczba młodych naukowców zatrudnionych w jednostce nie krócej niż 3 miesiące w okresie ostatnich 2 lat poprzedzających rok złożenia wniosku: Wyszczególnienie Liczba młodych naukowców zatrudnionych w jednostce nie krócej niż 3 miesiące: którzy uzyskali stopień naukowy w ostatnich 2 latach poprzedzających rok złożenia wniosku: ogółem w jednostce poza jednostką Ogółem: W tym w każdej z grup dziedzin nauki i sztuki (zgodnie z komunikatem ogłaszanym w Biuletynie Informacji Publicznej na stronie podmiotowej Ministra): 2) Nauki chemiczne ) Nauki fizyczne ) Nauki techniczne (Uwaga: Każda zatrudniona osoba może być wykazana tylko raz w okresie 2 lat.) 2) liczba uczestników studiów doktoranckich prowadzonych przez jednostkę* w roku poprzedzającym rok złożenia wniosku oraz liczba młodych naukowców, którzy mają otwarty przewód doktorski, ale nie są uczestnikami studiów doktoranckich: Wyszczególnienie Liczba uczestników studiów doktoranckich prowadzonych przez jednostkę Liczba młodych naukowców, którzy mają otwarty przewód doktorski, ale nie są uczestnikami studiów doktoranckich Ogółem: W tym w każdej z grup dziedzin nauki i sztuki (zgodnie z komunikatem ogłaszanym w Biuletynie Informacji Publicznej na stronie podmiotowej Ministra): 2) Nauki chemiczne 68 11

16 Strona 16 z 87 * Wypełnia wyłącznie jednostka uprawniona do prowadzenia studiów doktoranckich na podstawie odrębnych przepisów. 3) informacja o stopniach naukowych nadanych w jednostce młodym naukowcom w ostatnich 2 latach poprzedzających rok złożenia wniosku: a) liczba nadanych stopni naukowych doktora: Nadane stopnie naukowe: Wyszczególnienie ogółem (3+4) młodym naukowcom zatrudnionym w jednostce spoza jednostki Ogółem: W tym w każdej z grup dziedzin nauki i sztuki (zgodnie z komunikatem ogłaszanym w Biuletynie Informacji Publicznej na stronie podmiotowej Ministra): 2) Nauki chemiczne b) liczba nadanych stopni naukowych doktora habilitowanego: Nadane stopnie naukowe: Wyszczególnienie ogółem (3+4) młodym naukowcom zatrudnionym w jednostce spoza jednostki Ogółem: W tym w każdej z grup dziedzin nauki i sztuki (zgodnie z komunikatem ogłaszanym w Biuletynie Informacji Publicznej na stronie podmiotowej Ministra):

17 Strona 17 z 87 E. DOTACJA NA DZIAŁALNOŚĆ ZWIĄZANĄ Z UTRZYMANIEM I POSZERZANIEM NAUKOWYCH BAZ DANYCH (nie dotyczy baz danych lub zasobów cyfrowych związanych z utrzymaniem i poszerzaniem Wirtualnej Biblioteki Nauki) Czy jednostka ubiega się o przyznanie środków na działalność związaną z utrzymaniem i poszerzeniem naukowych baz danych: TAK Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: sto pięćdziesiąt tysięcy złotych zł). Nazwa bazy: SCI Finder Informacje o bazie: 1. baza abstraktowa z dziedziny chemii 2. abstraktuje ponad 1500 tytułów czasopism chemicznych i ponad tytułów czasopism naukowych z innych dziedzin 3. od 1907r. 4. zawiera dane bibliograficzne artykułów, opisy patentów, sprawozdań, konferencji, raportów i dysertacji + moduł wyszukiwania po wzorach strukturalnych instytucji Cel utworzenia bazy: zapewnienie dostępu do danych faktograficzno abstraktowych z szeroko pojętej chemii dla instytucji naukowych. Poszerza warsztat naukowy o nowoczesne narzędzie wyszukiwawcze - moduł wyszukiwania po wzorach strukturalnych. Zasady i warunki udostępniania bazy. poprzez wszystkie komputery o numerach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN - dostęp jednoczesny dla 6-ciu użytkowników Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 78% Min. Nauki i Szk. Wyższego oraz 22% przez IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF PAN (przy uwzględnieniu dofinansowania)

18 Strona 18 z Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: pięćdziesiąt tysięcy złotych zł). Nazwa bazy: HORIZON katalog Bibliotek naukowych PAN - z dostepem on-line Informacje o bazie: 1. baza katalogowa książek i czasopism posiadanych przez Bibliotekę IChF PAN 2. obejmuje rekordów - IChF PAN 3. od 1995r. - dane kompletne wprowadzane na bieżąco, od 1955 do dane retrospektywnie wprowadzane sukcesywnie 4. opisy bibliograficzne książek i czasopism posiadanych przez Bibliotekę IChF PAN instytucje Cel utworzenia bazy: zapewnienie dostępu do danych bibliograficznych dotyczacych zbiorów posiadanych przez Biblioteki naukowe PAN. Baza zapewnia dostęp do informacji o posiadanych zasobach oraz możliwość przeszukiwania tematycznego. Obejmuje dane bieżące i retrospektywne służy również ewidencjonowaniu zbiorów, jest pomocna przy przeprowadzaniu skontrum księgozbioru. Jest częścią składową ogólnopolskiej sieci informacji o posiadanych zasobach. Zasady i warunki udostępniania bazy. dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników z dowolnego komputera w Polsce posiadającego dostęp internetowy. Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 100% przez IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF PAN (baza nie jest dofinansowana) W tym zł - koszt obsługi informatycznej systemu Horizon oraz zł - koszt wynagrodzenia pracowników za retrospektywne wprowadzanie opisów bibliograficznych kataslogowych pozycji ( opis katalogowy oraz wprowadzanie zasobów książek i czasopism począwszy od najwcześniejszego, posiadanego przez Bibliotekę rocznika). Koszt wprowadzania nie obejmuje bieżących zasobów, które są wprowadzane w ramach obowiązków służbowych.

19 Strona 19 z 87 F. DOTACJA NA DZIAŁALNOŚĆ ZWIĄZANĄ Z UTRZYMANIEM I POSZERZANIEM WIRTUALNEJ BIBLIOTEKI NAUKI Czy jednostka ubiega się o przyznanie środków na działalność związaną z utrzymaniem i poszerzaniem Wirtualnej Biblioteki Nauki: TAK Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: pięćdziesiąt tysięcy złotych zł). Nazwa bazy lub zasobów cyfrowych: American Chemical Society - ACS Informacje o bazie lub zasobach cyfrowych: 1. baza pełnotekstowa czasopism wydawanych przez American Chemical Society 2. obejmuje 39 tytuły czasopism chemicznych 3. od 1995r. 4. zawiera pełne teksty artykułów czasopism wydawanych przez American Chemical Society instyhtucji Cel utworzenia bazy lub zasobów cyfrowych: zapewnienie dostępu do pełnych tekstów czasopism chemicznych dla instytucji naukowych Zasady i warunki udostępniania bazy lub zasobów cyfrowych. dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników poprzez wszystkie komputery o zakresach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych lub zasobów cyfrowych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 50% Min. Nauki i Szk. Wyższego oraz 50% przez IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF pan ( przy uwzględnieniu dofinansowania).

20 Strona 20 z Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: sześćdziesiąt pięć tysięcy złotych zł). Nazwa bazy lub zasobów cyfrowych: American Institute of Physics - AIP/APS + archiwa Informacje o bazie lub zasobach cyfrowych: 1. baza pełnotekstowa czasopism wydawanych przez American Institute of Physics i American Physical Society 2. obejmuje 19 tytułów czasopism chemicznych 3. od Vol.1-4. zawiera pełne teksty artykułów czasopism wydawanych przez Americam Institute of PHysics i American Physical Sosiety instytucji Cel utworzenia bazy lub zasobów cyfrowych: zapewnienie dostepu do pełnych tekstów czasopism chemicznych dla instytucji naukowych Zasady i warunki udostępniania bazy lub zasobów cyfrowych. dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników poprzez wszystkie komputery o zakresach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych lub zasobów cyfrowych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 50% Min. Nauki i Szk. Wyższego oraz 50% przez IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF PAN ( przy uwzględnieniu dofinansowania)

21 Strona 21 z Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: czterdzieści tysięcy złotych zł). Nazwa bazy lub zasobów cyfrowych: oyal Society of Chemistry RSC + archiwa Informacje o bazie lub zasobach cyfrowych: 1. baza pełnotekstowa czasopism wydawanych przez Royal Society of Chemistry 2. obejmuje 67 tytułów czasopism chemicznych + archiwa 3. od 1841r. 4. zawiera pełne teksty artykułów czasopism wydawanych przez Royal Society of Chemistry; możliwość przeszukiwania poprzez związki i struktury chemiczne instytucji Cel utworzenia bazy lub zasobów cyfrowych: zapewnienie dostępu do pełnych tekstów czasopism chemicznych dla instytucji naukowych Zasady i warunki udostępniania bazy lub zasobów cyfrowych. dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników poprzez komputery o numerach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych lub zasobów cyfrowych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 47% Min. Nauki i Szk. Wyższego oraz 53% przez IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji. ok zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF PAN ( przy uwzględnieniu dofinansowania)

22 Strona 22 z Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: dziesięć tysięcy złotych zł). Nazwa bazy lub zasobów cyfrowych: Proquest Informacje o bazie lub zasobach cyfrowych: 1. agregatowa baza pełnotekstowa czasopism z dyscyplin o charakterze nauk ścisłych ( dla części tytułów obowiązuje karencja od 1 miesiąca do roku) 2. obejmuje ok tytułów czasopism z nauk ścisłych 3. różny dla poszczególnych tytułów (od kilku do kilkunastu lat) 4. zawiera pełne teksty artykułów czasopism wydawanych przez rozmaitych wydawców i towarzystwa naukowe całego świata instytucji Cel utworzenia bazy lub zasobów cyfrowych: zapewnienie dostępu do pełnych tekstów czasopism chemicznych dla instytucji naukowych, poprzez komputery o numerach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN - dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników Zasady i warunki udostępniania bazy lub zasobów cyfrowych. dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników poprzez komputery o numerach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych lub zasobów cyfrowych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 50% Min. Nauki i Szk. Wyższego oraz 50% przez IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF PAN ( przy uwzględnieniu dofinansowania)

23 Strona 23 z Wnioskowana kwota dotacji ,00 zł (słownie: piętnaście tysięcy złotych zł). Nazwa bazy lub zasobów cyfrowych: IOPscience Informacje o bazie lub zasobach cyfrowych: 1. baza pełnotekstowa czasopism z dziedziny nauk fizycznych wydawanych przez Institute of Physics w Wielkiej Brytani 2. obejmuje 70 tytułów czasopism z dziedziny nauk fizycznych ( w tym 6 tytułów open access) wraz z archiwami 3. od Vol.1 4. zawiera pełne teksty artykułów Institute of Physics w Wielkiej Brytani instytucje Cel utworzenia bazy lub zasobów cyfrowych: zapewnienie dostępu do pełnych tekstów czasopism z dziedziny nauk fizycznych dla instytucji naukowych Zasady i warunki udostępniania bazy lub zasobów cyfrowych. dostęp jednoczesny dla nieograniczonej liczby użytkowników poprzez wszystkie komputery o zakresach IP zarejestrowanych na serwerze IChF PAN Informacja o finansowaniu utrzymania naukowych baz danych lub zasobów cyfrowych z innych źródeł niż dotacja. płatność: 50% Min. Nauki i Szk. Wyższego oraz 50% IChF PAN Informacja o planowanych rodzajach kosztów wraz z uzasadnieniem ich wysokości w części finansowanej z dotacji zł - wysokość opłaty przypadającej na IChF PAN

24 Strona 24 z 87 G.RAPORTY Z WYKORZYSTANIA ŚRODKÓW PRZYZNANYCH W ROKU POPRZEDZAJĄCYM ROK ZŁOŻENIA WNIOSKU I. RAPORT Z WYKORZYSTANIA ŚRODKÓW PRZYZNANYCH NA UTRZYMANIE POTENCJAŁU BADAWCZEGO Syntetyczny opis zrealizowanych zadań badawczych objętych planem zadaniowo-finansowym z roku poprzedzającego rok złożenia wniosku, ze wskazaniem najważniejszych osiągnięć naukowych i zastosowań praktycznych oraz zadań z zakresu działalności upowszechniającej naukę. 1) Reakcje i procesy fizykochemiczne indukowane ciśnieniem Cel badania Celem badań jest poznanie i zrozumienie mechanizmu reakcji i procesów fizykochemicznych prowadzonych pod wysokim ciśnieniem. Opis realizowanych prac Wprowadzono nowego typu kowadełka diamentowe, których zastosowanie pozwoliło na rozszerzenie zakresu ciśnień na obszar megabarowy. Przygotowano zestaw aparaturowy do pomiarów przewodnictwa elektrycznego w kowadełkach diamentowych. Przeprowadzono pomiary dla wybranych trójwodorków ziem rzadkich, dla których teoretyczne obliczenia wskazują na możliwość metalizacji, a nawet wysokotemperaturowego nadprzewodnictwa. Dostosowano spektrometr ramanowski do badań w kowadełkach diamentowych pozwalających na szybką detekcję przejść fazowych oraz na określenie dynamiki sieci krystalograficznej badanych materiałów. Wykonanie wstępnych badań wpływu modyfikacji powierzchni wybranych metali przejściowych (Ni i Pd) spowodowanej tworzeniem się faz wodorkowych na wzmocnienie sygnału SERS. Opis najważniejszych osiągnięć Nowe klasy związków na bazie FeSe i FeAs charakteryzują się bardzo ciekawym wpływem domieszek na temperaturę przejścia w stan nadprzewodzący. Stechiometryczny FeSe nie wykazuje nadprzewodnictwa podobnie jak SrFe2As2 i Ba Fe2As2. Dwa ostatnie związki są nadprzewodnikami pod wysokim ciśnieniem zaś FeSe jest nadprzewodnikiem pod normalnym ciśnieniem jeśli wykazuje deficyt selenu. Dodatek miedzi do niestechiometrycznego FeSe zwiększa objętość komórki elementarnej i niszczy nadprzewodnictwo. Wykazano, że nadprzewodnictwo w takim materiale można przywrócić stosując wysokie ciśnienie. Najważniejsza publikacja: L.M. Schoop, S.A. Medvedev, V. Ksenofontov, A.Williams, T. Palasyuk, I.A. Troyan,J. Schmitt, F. Casper, C. Wang, M. Eremets, R. J. Cava, and C. Felser Pressure-restored superconductivity in Cu-substituted FeSe Phys. Rev. B (2011) 84, Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie 2) Warstwy molekularne Cel badania Celem badania było opracowanie i wykonanie nowego typu materiałów o potencjalnym zastosowaniu w czujnikach i/lub kondensatorach elektrochemicznych. Opis realizowanych prac Opracowano i wykonano, w technologii polimerowego wdrukowania molekularnego (MIP), szereg czujników piezomikrograwimetrycznych, selektywnych względem wybranych związków o znaczeniu biologicznym, takich jak adenozyno-5'-trójfosforan, witaminy czy alkaloidy m.in. z wykorzystaniem nowych monomerów funkcyjnymi pochodnych bis(bitienylo)metanu. Opracowano (z zastosowaniem tych chemosensorów) nowe, selektywne metody oznaczania tych substancji, które będzie można wykorzystać do anliz ciekłych próbek pochodzenia biologicznego, np. płynów ustrojowych. Ponadto oznaczanie tych substancji w mieszaninie reakcyjnej zapewni bezpośrednią analityczną kontrolę ich produkcji w przemyśle farmaceutycznym. Co więcej, oznaczanie ATP umożliwi proste wykrywanie, na niskim poziomie stężeń, zanieczyszczeń bakteryjnych w próbkach np. produktów mleczarskich i innej żywności oraz w płynach ustrojowych, glebie, lub różnego pochodzenia osadach. Opis najważniejszych osiągnięć Opracowano i wykonano czujnik chemiczny do selektywnego oznaczania alkaloidów, takich jak nikotyna, kotynina i miosmina. W tym celu zsyntetyzowano dwie elektropolimeryzujące pochodne porfiryny cynku z miejscami receptorowymi zaprojektowanymi do selektywnego rozpoznawania tych alkaloidów. Do pierścienia makrocyklicznego jednej z nich podwieszony jest jeden, a w tej drugiej dwa amidowe kleszcze, służące do zwiekszenia stałych do kompleksowania alkaloidów przez porfirynę. Ponadto każda porfiryna jest podstawiona w pozycjach "meso" trzema podstawnikami trifenyloaminowymi służącymi do elektrochemicznej polimeryzacji. Sygnał analityczny tak wytworzonej warstwy osadzonej na złotych elektrodach rezonatorów kwarcowych elektrochemicznej mikrowagi

25 Strona 25 z 87 kwarcowej chemicznego był przetwarzany za pomocą mikrograwimetrii piezoelektrycznej. W zoptymalizowanych warunkach wstrzykowej analizy przepływowej alkaloidy oznaczono z wykrywalnością na poziomie stężeń rzędu 0,1 mm z wysoką czułością i selektywnością. Powinowactwo do analitów alkaloidowych dwukleszczowej porfiryny było znacznie wyższe niż jednokleszczowej. Obecność selektywnych miejsc rozpoznających w zsyntetyzowanych porfirynach i mikrograwimetrii piezoelektryczej zastosowanej w warunkach wstrzykowej analizy przepływowej sprawiają, że zaproponowana procedura stwarza inną, atrakcyjną możliwość wykrywania i oznaczania alkoloidów w porównaniu do tak kosztownych procedur jak te wykorzystujące elektroforezę kapilarną, chromatografię gazową ze spektrometrią mas, czy też wysokosprawną chromatografię cieczową. Najważniejsza publikacja: "Nicotine, Cotinine, and Myosmine Determination Using Polymer Films of Tailor-Designed Zinc Porphyrins as Recognition Units for Piezoelectric Microgravimetry Chemosensors" Noworyta K, Kutner W, Wijesinghe CA, Srour SG, D'Souza F Anal. Chem. (2012) 84, Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 3) Krystalochemia związków inkluzyjnych Cel badania Celem badania jest poznanie struktury wybranych związków inkluzyjnych. Opis realizowanych prac Otrzymano kompleksy molekularne związków typu kaliksareny (gospodarz), zarówno rozpuszczalnymi jak i nierozpuszczalnymi w roztworach wodnych, ze związkami o znaczeniu biologicznym (gość), wybranymi lekami i feromonami. Po wykrystalizowaniu zbadano ich strukturę w fazie stałej. Szczególną uwagę zwrócono na rolę oddziaływań typu gość-gospodarz w tworzeniu tych kompleksów. Określono strukturę wybranych związków makrocyklicznych typu kaliksarenów z wbudowanymi fragmentami eterów koronowych oraz tworzonych przez nie kompleksy z cząsteczkami organicznymi (alkohole, nitryle, rozpuszczalniki organiczne). Stwierdzono znaczną rolę oddziaływań pomiędzy grupami funkcyjnymi gościa i atomów tlenu obecnymi w strukturze fragmentów korony. Rozpoczęto też badania strukturalne związków heterocyklicznych typu tioazyn, o potencjalnym działaniu biologicznym i zastosowaniu medycznym. Opis najważniejszych osiągnięć Badania nad otrzymaniem krystalicznych kompleksów kukurbiturili z antyseptykiem chlorheksydyną doprowadziły do otrzymania dwóch różnych kompleksów inkluzyjnych z tym farmaceutykiem. Pochodne te różnią się nieco sposobem oddziaływania bardzo giętkich cząsteczek gościa z luką makrocykliczną gospodarza oraz upakowaniem w sieci krystalicznej. Takie kompleksowanie (inkludowanie) leku w luce gospodarza daje możliwość kontrolowania konformacji giętkiego gościa zamrażanie pewnej konformacji cząsteczki w krysztale kompleksu. Na przykład, chlorheksydyna występująca tylko w postaci amorficznej, krystalizuje w obecności kukurbiturilu, tworząc z nimi kompleksy inkluzyjne, ale w zupełnie różnych konformacjach. Najważniejsza publikacja: A dodecameric self-assembled calix[4]arene aggregate with two types of cavities. Suwinska K., Leśniewska B., Wszelaka-Rylik M., Straver L., Jebors S., Coleman A. W. Chem. Commun. (2011) 47, Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, praca doktorska 4) Tranzycjometria procesów w stanach ekstremalnych Cel badania Celem badań jest wykorzystanie tranzycjometrii w badaniach układów z udziałem cząsteczek o znaczeniu biologicznym oraz w tworzeniu nowych materiałów Opis realizowanych prac Określono dokładnie przejścia pomiędzy stanami, w jakich znajdują się podwójne helisy amylopektyny w procesie żelatynizacji granulek skrobi w funkcji ciśnienia, temperatury i zawartości wody z użyciem nadkrytycznego CO2. Poszerzyło to wiedzę na temat mechanizmu samych przejść i skomplikowanych diagramów fazowych takich układów, a z drugiej strony pozwoliło określić rolę nadkrytycznego CO2 w wielu procesach, gdzie żelatynizacja skrobi jest ważnym etapem kontrolującym otrzymywanie produktów o żądanych własnościach, szczególnie jeżeli chodzi o ich mikrostrukturę, np. w nowoczesnym przemyśle farmaceutycznym, czy spożywczym, zwłaszcza z użyciem ekstruderów. Wykonanie tych badań wymagało zastosowania niezwykle dokładnych i czułych układów pomiarowych oraz dozujących nadkrytyczny CO2, co spełniają opracowane w IChF PAN tranzycjometry skaningowe. Kolejnym tematem było wykorzystania nanorurek węglowych jako wypełniacza kompozytów polimerowych i metalicznych. Opracowano prostą i skuteczną metodę dyspersji splątanych nanorurek węglowych w ośrodkach ciekłych oraz stabilizację takich zawiesin. Zagadnieniem najistotniejszym jest tutaj właściwa fizykochemiczna funkcjonalizacja nanomateriału węglowego, niezbędna do rozseparowania pojedynczych obiektów nanowęglowych. Funkcjonalizacja

26 Strona 26 z 87 CNTs była prowadzona metodami chemicznymi (przyłączanie różnych grup chemicznych) i fizycznymi (oddziaływanie plazmy wodorowo-węglowodorowej) na CNTs. Opis najważniejszych osiągnięć Nanocząstki ZrO2 naniesiono na powierzchnię oczyszczonych wielościennych nanorurek węglowych metodą hydrotermalną. W wyniku reakcji otrzymano nanocząstki ZrO2 o rozmiarze 5-10 nm równomiernie osadzone na powierzchni MWCNTs. Ilość i wielkość cząstek tlenku cyrkonu regulowano zmieniając stężenie roztworu prekursora w mieszaninie reakcyjnej. Wytworzone kompozyty mogą znaleźć szerokie zastosowanie w fotowoltaice, katalizie oraz przy produkcji czujników chemicznych i biologicznych. najważniejsza publikacja: Pd/MWCNTs catalytic activity in the formic acid electrooxidation dependent on catalyst surface treatment, M. Mazurkiewicz, A. Malolepszy, A. Mikolajczuk, L. Stobinski, A. Borodzinski, B. Lesiak, J. Zemek, P. Jiricek, Phys. Status Solidi (B) (2011) 248, 2516 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe 5) Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów Cel badania Celem badania jest określenie zachowań fazowych i ich dynamiki w roztworach polimerów. Opis realizowanych prac Wykonano pomiary współczynnika dyfuzji dla dendrymerów z pierwszorzędowymi grupy aminowe jako grupami końcowymi w różnych rozpuszczalnikach w funkcji ich stężenia i temperatury. Badania pozwoliły na określenie wpływu rozpuszczalnika na dynamikę, rozmiar i agregację dendrymeru w roztworach. Otrzymane wyniki pokazują, że obecność grup umożliwiających tworzenie wiązań wodorowych znacznie ułatwia rozpuszczanie dendrymeru w rozpuszczalnikach takich jak woda i metanol. Natomiast wyniki otrzymane dla takich rozpuszczalników jak dimetylosulfotlenek czy benzenu sugerują tworzenie agregatów dendymerów. Dalsza funkcjonalizacja końcowych grup NH2 dendrymeru pozwoliła na określenie wpływu podstawników na dynamikę i strukturę tych cząsteczek w roztworach. Zmodyfikowany polimer Boltorn H30, którego terminale grupy zestryfikowane były kwasami eikozanowym i behemowym i jego odmiany H20 i H40 z końcowymi grupami hydroksylowymi zestryfikowanymi kwasami karboksylowymi o różnej długości łańcuch węglowodorowego, zostały scharakteryzowane oraz przeprowadzono pomiary ich zachowań fazowych w roztworach alkoholi alifatycznych oraz badania dyfuzji i lepkości. Opracowano także metodę wykorzystująca ciecze jonowe do otrzymywania materiału kompozytowego celulozy z wielościennymi nanorurkami węglowymi. Opis najważniejszych osiągnięć Przeprowadzono badania zachowań hiperrozgałęzionego poliestru Boltorn H30, na granicy faz woda powietrze filmach Langmuira Blodgett i na nośnikach stałych. Badania przeprowadzonobw szerokim zakresie temperatur, dla polimeru, którego hydroksylowe grupy końcowe zostały zestryfikowane mieszaniną kwasów arachidowego i behemowego. Cząsteczki tak zmodyfikowanego polimeru mają charakter amfifilowy z dobrze oddzielonymi częściami polarną i hydrofobową. Wewnętrzna część cząsteczki składa się z hydrofilowych grup karbonylowych. Hydrofobowość cząsteczki polimeru zależy głównie od długości terminalnych łańcuchów alkilowych. Wykorzystanie uzyskanych wyników wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie 6) NMR ciała stałego dynamika molekularna i dynamika wiązania wodorowego Cel badania Celem badania jest okreśslenie dynamiki molekularnej i dynamiki wiązania wodorowego w wybranych czasteczkach organicznych z wykorzystaniem techniki NMR. Opis realizowanych prac Wyznaczanie parametrów globalnej dynamiki molekularnej cyklodekstryn CD13 - CD15 (składowych tensorów dyfuzji rotacyjnej) oraz parametrów dynamiki wewnętrznej takiej jak rotacja grup metylowych, przeskok protonu, drgania torsyjne pierścieni itp.w fazie ciekłej. Kontynuowano badania dynamiki protonów w podobnych mostkach w innych związkach modelowych tzn. w enaminoketonach oraz w porficynach. Zweryfikowano wcześniej opracowaną teoriię tłumionej rotacji kwantowej. Dokonano jej eraz dla tryptycenów o niższej barierze reorientacji grup CH3 poprzez niskotemperaturowe badania w fazie stałej. Przeprowadzono badania stanów elektronowo wzbudzonych oraz mechanizmów reakcji fotochemicznych przy pomocy lasera zintegrowanego z cieczowym spektrometrem NMR. Ze względu na ograniczenia tej techniki wybrano takie układy, w których trwałość produktów przejściowych reakcji fotochemicznych wynosi przynajmniej kilka dziesiątek milisekund lub dłuższym, gdyż tylko wtedy mogą być śledzone przy wykorzystaniu techniki NMR. Były to reakcje fotoindukowanego przeniesienia protonu, także związane z tzw. mechanizmem TICT (Twisted Intramolecular Charge Transfer). Opis najważniejszych osiągnięć Wkrótce po odkryciu fulerenów dość szybko otrzymano ich kompleksy z metalami lub z gazami szlachetnymi.

27 Strona 27 z 87 Natomiast doniesienia o otrzymaniu kompleksów z neutralnymi lub słabo polarnymi cząsteczkami pojawiły się dopiero niedawno. Wykonano obliczenia dla jednej i dwóch cząsteczek wodoru w C60, a następnie, dla serii cząsteczek (H2, N2, CO, HCN, H2O, H2S, NH3, CH4, CO2, C2H2, H2CO, i CH3OH) w C60 i C70. Pokazano, że wszystkie kompleksy powinny być stabilizowane w większym fulerenie. Ponadto mniejsza klatka (C60) okazała się być zbyt mała dla CO2, C2H2, H2CO, i CH3OH. Prace te mają znaczenie nie tylko teoretyczne, ponieważ dla endohedralnych kompleksów fulerenów zaproponowano szereg zastosowań. Najważniejsza publikacja: Small Molecules in C-60 and C-70: Which Complexes Could Be Stabilized? Korona T, Dodziuk H J. Chem. Theor. Comput. (2011) 7, 1476 Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystapienia konferencyjne 7) Termodynamika dla ekologii procesy regulacyjne Cel badania Celem zadania było otrzymanie i przygotowanie danych niezbędnych do rozwiązywania zagadnień związanych z ochroną środowiska, pomocnych do opracowania nowych technologii ochrony środowiska oraz otrzymywania nowych. materiałów i farmaceutyków. Opis realizowanych prac Kontynuowano otrzymywanie oraz modelowanie procesu otrzymywania nanocząstek o ściśle określonych wymiarach, stanowiących stały nośnik warstw lipidowych i cyklodekstrynowych. Otrzymano stałe cząstki krystaliczne, o ściśle określonym składzie, dzięki prowadzeniu kontrolowanej reakcji chemicznej strącania substancji stałej z przesyconych roztworów. Poddano je działaniu enzymów lipolitycznych (lipazy/fosfolipazy), w celu otrzymania odpowiedniej architektury nanometrycznej powierzchni pokrytej lipidami, Podjęto również udane próby naniesienia kompleksów cyklodekstryn z lekami na nanokrystaliczny kalcyt. Określono trwałość kompleksów albuminy surowicy krwi ludzkiej (HSA) jonami metali fizjologicznych (Cu(II), Zn (II), Mg(II), Ca(II)) i metali toksycznych (Ni(II), Co(II) i Cd(II)) oraz konkurencji pomiędzy jonami metali w wiązaniu do HSA w warunkach fizjologicznych. Przeprowadzono badania dotyczące tworzenia kompleksów inkluzyjnych kwasu benzoesowego z wybranymi cyklodekstrynami metodami densymetrycznymi oraz spektroskopii 1H NMR. Kontynuowane będą badania własności fizykochemicznych oraz termodynamiki oddziaływań z rozpuszczalnikiem kompleksów inkluzyjnych naturalnych cyklodekstryn i ich pochodnych z trójcyklicznymi analogami acyklowiru. Kontynuowano badania kinetyki agregacji białek w roztworach soli w celu znalezienia optymal-nego składu roztworu umożliwiającego krystalizację białka. Opis najważniejszych osiągnięć Zbadano właściwości fizykochemiczne pochodnych acyklowiru otrzymanych w wyniku modyfikacji części guaninowej oraz ich kompleksy inkluzyjne z alfa-cyklodekstryną, gamma-cyklodekstryną oraz z niepodstawioną i podstawionymi beta cyklodekstrynami. następującymi cyklodekstrynami. Otrzymane pochodne mają inną selektywność w stosunku do poszczególnych wirusów niż acyklowir, przy zachowanej wysokiej aktywności antywirusowej. Ponadto opracowano metodę zwiększenia rozpuszczalności badanych pochodnych acyklowiru w roztworach wodnych poprzez ich kompleksowanie z cyklodekstrynami. Trójcykliczne pochodne acyklowiru mają mniejszą rozpuszczalność w wodzie niż acyklowir i gancyklowir, ale lepiej się rozpuszczają w 1-oktanolu. Zależy ona od tego czy są podstawione i jakie mają podstawniki. Pochodne posiadające podstawniki alkilowe mają podobną rozpuszczalność jak pochodne niepodstawione. Pochodne z podstawnikami aromatyczne mają o rząd mniejszą rozpuszczalność w wodzie i roztworach wodnych. Badania ekstrakcyjne wskazują na możliwość osiągnięcia znacznie wyższych stężeń pochodnych acyklowiru w fazie organicznej (1-oktanol) poprzez dodanie cyklodekstryny do fazy wodnej. Cyklodekstryna umożliwia zwiększenie stężenia słabo rozpuszczalnych pochodnych acyklowiru w fazie wodnej, a jednocześnie na granicy faz łatwo uwalnia skompleksowaną pochodną do fazy 1-oktanolowej (ze względu na konkurencyjne kompleksowanie 1- oktanolu). W szczególności dodatek hydroksypropylo-β-cyklodekstryny powoduje znaczny wzrost rozpuszczalności trójcyklicznych pochodnych. Zarówno analiza DSC, jak i badania 1H NMR potwierdzają tworzenie się kompleksów inkluzyjnych pomiędzy trójcyklicznymi pochodnymi acyklowiru i HP-β-CD, przy czym oddziaływania pomiędzy kompleksowana pochodną, a cyklodekstryną są silniejsze dla pochodnych posiadających podstawniki aromatyczne. Obliczenia optymalizacji struktur kompleksów pochodnych acyklowiru z cyklodekstrynami są zgodne z danymi doświadczalnymi i pokazują, które substancje z grupy trojcyklicznych pochodnych acyklowiru są silniej wiązane przez cyklodekstryny o danej wielkości wnęki. Najwazniejsza publikacja: "Complex formation of native and hydroxypropylated cyclodextrins with benzoic acid in aqueous solution: Volumetric and H-1 NMR study" Terekhova I, Kozbial M, Kumeev R, Gierycz P Chem. Phys. Lett. (2011) 514, 341

28 Strona 28 z 87 Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne 8) Struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych Cel badania Celem badań jest okreslenie związku pomiędzy struktura a selektywnością inkluzyjnych kompleksów molekularnych. Opis realizowanych prac Przeprowadzono badania wpływu rozmiaru cyklodekstryny na tworzenie kompleksów z kwasem foliowym. Stwierdzono tworzenie się kompleksów zwnętrznych z alfa cyklodekstryną. Natomiast wieksze beta i gamma cyklodekstryna tworzy kompleksy inkluzyjne. Otzrymane kompleksy zostały scharakteryzowane jedno i dwu wymiarową spektroskopią NMR, spektrometrią mas, skanigową kalorymetria i termograwimetrią. Przeprowadzono badania żeli opartych o małocząsteczkowe czynniki żelujace. Zbadano wodorki YMn2Hx i RMn2 - yfeyh6 (R=Y, Er) za pomocą spektroskopii Ramana, IR i INS.W zakresie niskich ciśnień wodoru, rzędu 1 MPa fazy Lavesa typu RMn2 (gdzie R oznacza ziemię rzadką) o strukturze C14 lub C15 absorbują wodór w ilości 4,5 H p.f.u. Powstałe w ten sposób wodorki mają strukturę pochodną względem struktury wyjściowej przy czym wodór lokuje się w lukach tetraedrycznych. Widma INS, IR i ramana próbek YMn2H6, YMn2D6, ErMn2D6 i ErMn1.8Fe0.2D6 wytworzone techniką wysokich ciśnień. porównano z widmami otrzymanymi dla wodorków międzywęzłowych tworzących się przy niskich ciśnieniach (RMn2Hx; x < 4,3). Porównanie to dowodzi, że charakter wiązania Mn-H(D) w wodorkach RMn2H(D)6 jest zasadniczo inny niż w wodorkach międzywęzłowych. Poszerzenie linii wynika z nieuporządkowanego usytuowania atomów R i Mn w położeniach 8c. Intensywna linia w okolicy 215 cm-1 występowała tylko dla związków zawierających Er i miała związek ze wzbudzeniem magnetycznym atomów erbu. Opis najważniejszych osiągnięć Jednym z istotnych zagadnień badań żeli opartych o małocząsteczkowe czynniki żelujące jest morfologia sieci przestrzennej tworzonej przez cząsteczki czynnika żelującego, sieci dzięki której rozpuszczalnik zostaje unieruchomiony i w efekcie powstaje żel. Jej morfologię okresla się poprzez zdjęcia SEM wysuszonych żeli (kserożeli). W tym miejscu pojawia się jednak problem czy obraz kserożelu rzeczywiście odpowiada temu co moglibyśmy zaobserwować w żelu, czy też proces suszenia może powodować zmiany morfologii, a jeżeli tak to jakie. ZW celu rozwiazania tego problemu zbadano morfologię szeregu kserożeli tworzonych przez proste pochodne cukrowe z różnymi rozpuszczalnikami organicznymi zmieniając takie parametry jak sposób suszenia żelu (sublimacja zamrożonego rozpuszczalnika, lub odparowanie rozpuszczalnika z żelu w temp. pokojowej), wielkość próbki suszonego żelu, przygotowanie preparatu do zdjęć SEM (napylanie lub nie), czas (starzenie się kserożelu) i temperatura. Poza obserwacjami, które pozwolą na lepszą interpretacje zdjęć SEM (uniknięcie artefaktów pojawiających się w trakcie uzyskiwania kserożelu), zaobserwowano również przemianę fazową bezpostaciowego kserożelu w formę krystaliczną. Przemiana ta zachodzi w podwyższonej temperaturze i można zasadnie podejrzewać, żę pojawia się również podczas topienia żelu. Obserwacja ta jest o tyle ciekawa, że dotychczas nie rozważano tego zjawiska przy opisie topienia się żeli fizycznych opartych o małocząsteczkowe czynniki żelujące. Najważniejsza publikacja: " Different morphologies of the dry physical gels as a function of the sample preparation method" M. Pyzalska, M. Smal, R. Luboradzki Journal of Non-Crystalline Solids (2011) 357, Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie 9) Kompleksy koordynacyjne i materiały funkcjonalne Cel badania Celem badania jest otrzymanie zdefiniowanych prekursów metaloorganicznych, opracowanie ich efektywnych transformacji w kierunku zaawansowanych materiałów funkcjonalnych oraz zrozumienie właściwości materiałów magnetycznych. Opis realizowanych prac Wykorzystano kompleksy alkilocynku stabilizowane ligandami 8-hydroksychinolinowymi jako jednostki budulcowe do tworzenia materiałów porowatych. Zastosowano nowe podejscie syntetyczne, które pozwoliło na otzrmanie całej klasy luminezujących kompleksów różniących się składem sfery koordynacyjnej. Zostały one nie tylko scharakteryzowane, ale także trafnie przewidziano ich właściwości luminescencyjne metodą funkcjonałów gęstości. Analiza supramolekularnej struktury produktu reakcji pokazała tworzenie trójwymiarowej struktury z otwartymi jednowymiarowymi kanałami. Przedstawiono nową metodę otrzymywania polimerów koordynacyjnych z unikalnymi metaloorganicznymi jednostkami budulcowymi. Wykorzystano tertbutylową pochodną hydroksy cynku jako prekursor do syntezy nanocząstek tlenku cynku. W reakcji prekursora z wodą tworzy sięnow heksameryczna struktura tego związku. W temperaturze 120C ulega ona rozkładowi do tlenku cynku w postaci nanocząstek. Wcześniejsze teoretyczne przewidywania oscylacji anizotropii magnetokrystalicznej o okresie 2.1 ML w cienkich

29 Strona 29 z 87 warstwach kobaltu (M. Cinal, J. Phys.: Cond. Matt. 15, 29 (2003)) zostaly (po raz pierwszy) potwierdzone doświadczalnie w wykonanych pomiarach magnetooptycznego efektu Kerra (MOKE). W badaniach przeprowadzonych w 2011 r. przewidziano silną zależność tych oscylacji od temperatury jedynie dla tych grubości warstw Co, którym odpowiadają pary stanów kwantowych o energiach bliskich poziomowi Fermiego, co również znalazło bardzo dobre potwierdzenie doświadczalne. Opis najważniejszych osiągnięć Kontynuując badania nad wykorzystaniem kompleksów metali stabilizowanych alkaloidami chinolinowymi, jako chiralnymi molekularnymi jednostkami budulcowymi do konstruowania homochiralnych materiałów porowatych, stwierdzono, że glinowy kompleks [R2Al(μ-CN)]2 (R = Me, Et) również pokazał dużą wartość jako modelowy elastyczny metaloligand bipirydynowy do łączenia węzłów cynkowych typu ZnR2. W rezultacie samoorganizacji binarnego układ [R2Al(μ-CN)]2 i ZnR2 stabilizowanej przez tworzące się oddziaływania donorowo-akceptorowe powstają chiralne architektury metaloorganicznych polimerów koordynacyjnych o topologii helikalnej lub łańcucha zigzag, w zależności od użytego podstawnika alkilowego R. Najważniejsza publikacja: "Development of chiral N,N-ditopic metalloligands based on a Cinchona alkaloids backbone for constructing homochiral coordination polymers" J. Lewiński, T. Kaczorowski, I. Justyniak, D. Prochowicz Chem. Commun. 2011, 47, 950. Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 10) Fizykochemia miękkiej materii Cel badania Celem badań zadania jest zrozumienie licznych zagadnień dotyczących miękkiej materii a w szczególnosci czynników pływających na biologistykę, mobilność białek w komórkach oraz transport w roztworach polimerów Opis realizowanych prac Przeprowadzono badania agregacji i przejść fazowych w warstwach 11 surfaktantów z grupy związków bolamfifilowych składajacych się ze sztywnych hydrofobowych układów aromatycznych, polarnych grup opartych na glicerolu i hydrofobowych łańcuchów bocznych, o róznym kształcie. Wykazują one odwracalną agregację, a w wielu wypadkach tworzą dobrze zdefiniowane wielowarstwy. To zachowanie zależy od ich kształtu, stopnia fluorowania łańcuchów bocznych. Stworzono odpowiednie modele opisujące to zachowanie. Badano zależność szybkości dyfuzji nanopróbników w roztworach polimerów od ich promienia żyracji. Stwierdzono zjawisko tzw. crossoveru w przypadku gdy promień próbnika jest bliski promieniowi żyracji polimeru. Porównano efekt skalowania wspólczynnika dyfuzji w zależnosci od rozmiaru próbnika i rozmiaru polimeru. Opisano zależną od skali dyfuzję sfer w roztworach sztywnych i elastycznych polimerów. Zaproponowano model tego ruchu i dokonano jego weryfilacji wykorzystując dane eksperymentalne dla różnych próbników otrzymane metodą dynamicznego rozpraszania światła oraz spektroskopii korelacji fluorescencji. Przeprowadzono ilościową analizę asocjacji i struktury kompleksu polietylenoiminy i kwasu dezoksyrybonukleinowego. Opracowano nowe bardzo odtwarzalne,trwałe i wielokrotnie regenerowalne powierzchnie aktywne do spektroskopii powierzchniowego wzmocnienia Ramanowskiego (SERS). Oparte są one na wytrawianym światłem azotku galu pokrytym złotem o specyficznej geometrii. Ich niektóre parametry znacznie przewyższają parametry handlowo dostępnych podłoży SERS. Opis najważniejszych osiągnięć Pokazano, że analiza zależnej od skali długości lepkości (nanolepkości) przeprowadzona dla układów in vitro takich jak: sztywne polimery w wodzie, giętkie polimery w wodzie i giętkie polimery w rozpuszczalniku innym niż woda można zastosować do lepkości zależnej od skali w cytoplazmie komórek rakowych HeLa oraz komórek mięśniowych. Dopasowanie otrzymanego wzoru pozwala na wyznaczenie dwóch charakterystycznych długości w cytoplazmie oraz lepkości matrycy. Jedna z tych długości odpowiada rozmiarom polimerów tworzących cytoszkielet komórki, druga rozmiarom dużych białek. Po raz pierwszy w nauce zaproponowano wzór opisujący zmiany lepkości w żywych komórkach w nanoskali w funkcji rozmiarów poruszających się próbników (małych barwników, białek, polimerów(dekstranów, nanodiamntów, plazmidów). Najważniejsza publikacja: "Comparative Analysis of Viscosity of Complex Liquids and Cytoplasm of Mammalian Cells at the Nanoscale" Kalwarczyk T., Ziębacz N., Bielejewska A., Zaboklicka E., Koynov K., Szymański J., Wilk A., Patkowski A., Gapiński J., Butt H.J., Hołyst R Nanoletters (2011) 11, Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 11) Techniki mikroprzepływowe i samoorganizacja w płynach złożonych Cel badania

30 Strona 30 z 87 Celem badania było opracowanie platformy technologicznej umożliwiającej projektowanie i konstruowanie zautomatyzowanych układów mikroprzepływowych prowadzących reakcje chemiczne i biochemiczne wewnątrz mikrokropelek Opis realizowanych prac Kontynuowano rozwijanie zautomatyzowanych technik mikroprzepływowych. Udało się skonstruować szereg układów eksperymentalnych dedykowanych do specyficznych funkcji: Opracowano zautomatyzowany układ pozwalający na wielokrotne operacje na mikro-kroplach recyrkulujących w układzie. Udało się pokazać doświadczalnie zastosowanie tego układu do hodowli bakterii w kilkudziesięciu kroplach równolegle, z możliwością monitorowania tempa wzrostu bakterii oraz możliwością zmiany środowiska chemicznego kropli w czasie. Skonstruowano układ do automatycznego wyznaczania diagramów rozpuszczalności białek z wykorzystaniem bardzo małych (mikrolitrowych) próbek roztworów białek. Rozwinięto techniki hodowli bakterii w zautomatyzowanych układach podtrzymujących warunki wzrostu na przestrzeni wielu pokoleń bakterii. Opracowano sposób chemicznej modyfikacji ścianek kanałów mikroprzepływowych wykonanych z poliwęglanu oparty na reakcji dodecyloaminy z karboksylowymi grupami polimeru. Uniemożliwia to zwilżanie ich m.in przez lepkie, nienewtonowskie roztwory polimerów np. alginianów. Pozwala to na wytworzenie biokompatybilnych mikrocząstek w mikroprzepływie. Opis najważniejszych osiągnięć Opracowano zautomatyzowany wysokowydajny układ mikroprzepływowy pozwalający na wielokrotne operacje na recyrkulujących mikro-kroplach. Udało się pokazać doświadczalnie zastosowanie tego układu do hodowli bakterii w kilkudziesięciu kroplach równolegle, z możliwością monitorowania tempa wzrostu bakterii oraz możliwością zmiany środowiska chemicznego kropli w czasie. Najważniejsza publikacja: "Automated high-throughput generation of droplets" Guzowski J., Korczyk P.M., Jakieła S., Garstecki P. Lab on Chip, (2011), 11, 3593 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 12) Synteza nanocząstek, tworzenie i charakteryzacja nanostruktur Cel badania Celem badania była synteza nanocząstek oraz tworzenie z nich nanostruktur i ich charakteryzacja. Opis realizowanych prac Opracowano nowy jednoetapowy sposób wprowadzania hydrofilowych naładowanych nanocząstek do matrycy ciekłokrystalicznej. Metoda oparta jest na separacji faz indukowanej przez polimer. Polega na zmieszaniu nanocząstek z roztworem micelli a nastepnie wytworzeniu dopowanej matrycy ciekłokrystalicznej przez dodatek polimeru. Metoda jest uniwersalna i pozwala na wprowadzenie nanocząstek naładowanych ujemnie lub dodatnio badź ich mieszaniny o dowolnych proporcjach. Stopień uporządkowania ciekłego ktyształu jest kontrolowany ilością polimeru. Opracowano nowa metodę jednoczesnego otrzymywaia i osadzania trwałych warstw złotych mikrokwiatów. Wykorzystuje się w niej mieszaninę kwas złocianowego i chlorowodorku hydroksyloaminy. Morfologię deposytu można kontrolować proporcjami reagentów i czasem reakcji. Otrzymane warstwy wykorzystano jako platformy do oznaczeń metodą SERS. Opracowano nową metodę otrzymywania gęsto upakowanych warstw nanocząstek typu Janusa metali szlachetnych na granicy faz woda-powietrze. Metoda ta wykorzystuje zdolność do reorganizacji grup funkcyjnych na powierzchni nanocząstek. Wymaga ona odpowiednich proporcji hydrofilowych i hydrofobowych grup funcyjnych powodujących osobne pokrycie każdej henisfery nanoczastki przez grupy jednego rodzaju. Otrzymane warstwy tworzą zwartą heksagonalną strukturę i można je przenieść na fazę stałą. Opis najważniejszych osiągnięć Opracowano nową technikę pokrywania powierzchni ciał stałych warstwą nanocząstek o zadanej gęstości. W badaniach użyto substraty posiadające ujemny ładunek powierzchniowy oraz nanocząstkami z metalicznym rdzeniem (złotym i srebrnym) posiadające dodatni ładunek netto. Gęste pokrycie powierzchni da się uzyskać dodając do roztworu zawierającego jednoimiennie (dodatnio) naładowane nanocząstki prostą sól typu 1:1. W zależności od stężenia soli można wyróżnić cztery obszary adsorpcji: (I) dla niskich stężeń proces jest bardzo szybki lecz daje małą gęstość pokrycia, (II) stężenia około 0.6 M system traci stabilność i nanocząstki agregują w objętości. Otrzymuje się bardzo gęste pokrycia, (III) Nieoczekiwanie, dla stężeń powyżej 2.0 M system odzyskuje stabilność, nanocząstki adsorbują na powierzchni substratu dając bardzo gęste pokrycie, (IV) dla stężeń przekraczających 2.0 M system jest wciąż stabilny, ale adsorpcja nanocząstek zostaje zatrzymana. Należy podkreślić, że zjawisko formowania gęstego pokrycia naładowanych nanocząstek zachodzące w wysokich stężeniach soli zaobserwowaliśmy po raz pierwszy. Badania adsorpcji na szkle przeprowadzone z użyciem spektrofotometru UV-vis pozwoliły ponadto ustalić, że proces adsorpcji nanocząstek na powierzchni substratu dla stężeń soli w obszarze III jest opisany kinetyką pierwszego rzędu. Stopień

31 Strona 31 z 87 pokrycia powierzchni, Φ, w funkcji czasu, t, zanurzenia substratu w roztworze spełnia zależność Φ(t) = Φmax[1 exp(- kt)], gdzie Φmax oznacza maksymalny stopień pokrycia, k jest stałą adsorpcji nanocząstek na powierzchni. Stała adsorpcji k jest proporcjonalna do kwadratu stężenia, C, nanocząstek w roztworze. Zależność stałej k od kwadratu C sugeruje, że procesowi adsorpcji nanocząstek towarzyszy zjawisko flokulacji/agregacji zachodzące bezpośrednio nad powierzchnią substratu. Opracowana przez nas metoda jest bardzo wydajna (jest bowiem dość prosta i tania), ponadto pozwala tworzyć w prosty sposób warstwy o zadanym z góry stopniu pokrycia kontroluje się go za pomocą stężenia dodanej soli albo/oraz czasu ekspozycji. Najważniejsza publikacja: "Ionic Strength-Controlled Deposition of Charged Nanoparticles on a Solid Substrate" K. Winkler, M. Paszewski, T. Kalwarczyk, E. Kalwarczyk, T. Wojciechowski, E. Gorecka, D. Pociecha, R. Holyst, M. Fialkowski J. Phys. Chem. C (2011) 115, Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 13) Fizykochemia układów złożonych Cel badania Celem badania było opracowanie opisu membran biologicznych i właściwości cząstek naładowanych przy zastosowaniu metod mechaniki statystycznej. Opis realizowanych prac Zbadano struktury małych kubosomów w oparciu o mezoskopową teorię Landaua-Ginzburga przez minimalizację odpowiedniego funkcjonału energii swobodnej. Określono jak zmienia się topologia otrzymanych kubosomów w zależności od ich rozmiarów oraz od symetrii fazy dwuciągłej, z której powstały. Zbadano jakie własności powinny posiadać składniki układu (pęcherzyka lipidowego), aby cylindryczne wypustki były bardziej stabilne niż wypustki o innych kształtach. Założono, że anizotropia jednego ze składników może być odpowiedzialna za specyficzny kształt wypustek i wyprowadzono funkcjonał energii swobodnej dla przypadku gdy jeden ze składników oddziałuje na membranę anizotropowo. Taka anizotropia może być powodowana przez adsorpcję makrocząsteczek o pałeczkowatych kształtach, lub przez doczepianie się do membrany białek o kształtach zbliżonych do kształtu bumerangu. Przeprowadzone obliczenia pokazują, że anizotropia stabilizuje kształty z cylindrycznymi wypustkami. Opracowano prosty model sieciowy układów złożonych. Mozna go wykorzystać jako uproszczony model proteinowych tratw na powierzchni membran. Opis najważniejszych osiągnięć Opracowano rozwinięcie teorii pozwalającej na wyjaśnienie przyczyn zaskakującego zachowania cząstek koloidalnych zawieszonych w mieszaninie płynów blisko krytycznego punktu zawieszalności gdy cząstki oddziałują za pośrednictwem tzw. termodynamicznej siły Casimira. M. in. można zaobserwowac wzajemne przyciąganie cząstek w obecności soli w pobliżu temperatury krytycznej w wąskim zakresie temperatur. Wychodząc z teorii funkcjonałów gęstości dla mieszaniny wody, substancji organicznej oraz anionów i kationów rozpuszczalnych tylko w wodzie, otrzymano przybliżone równania dla rozkładu składników w obszarze krytycznym i dla małego stężenia jonów. Równania te rozwiązano analitycznie metodą perturbacyjną i otrzymano wyrażenia na efektywny potencjał. Otrzymane wyniki są zgodne z eksperymentem. Najważniejsza publikacja: "The origin of the attraction between like charged hydrophobic and hydrophilic walls confining a near-critical binary aqueous mixture with ions" F. Pousaneh, A. Ciach J. Phys. Cond. Matter (2011) 23, Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie 14) Badanie zjawisk nieliniowej dynamiki chemicznej Cel badania Celem badania było stworzenie opisu wybranych zjawisk nieliniowej dynamiki chemicznej. Opis realizowanych prac Wyprowadzono równanie typu master dla układu bistabilnego z zaburzoną funkcją rozkładu prędkości cząstek. Wyprowadzono równianie typu master dla frontu fali chemicznej z zaburzeniem fali lokalnej. Opis najważniejszych osiągnięć W opracowanym wcześniej modelu układu termochemicznego klasy aktywator-inhibitor znaleźliśmy trzy różne rodzaje pobudliwości. Rolę aktywatora pełni zredukowana temperatura, dla której izoklina ma N-owaty kształt, a stężenie substratu odgrywa rolę inhibitora o monotonicznej izoklinie. Pierwszy rodzaj pobudliwości występuje w układzie z jednym stanem stacjonarnym, a dwa pozostałe w układzie z trzema stanami stacjonarnymi. Te dwa typy pobudliwości różnią się położeniem niskotemperaturowego stanu stacjonarnego. W jednym z nich niskotemperaturowy stan stacjonarny jest położony na stabilnej gałęzi izokliny dla temperatury, a dwa pozostałe stany stacjonarne są położone na

32 Strona 32 z 87 niestabilnej gałęzi tejże izokliny, podczas gdy w drugim typie pobudliwości wszystkie trzy stany stacjonarne są położone na niestabilnej gałęzi izokliny dla temperatury. Wpływ fluktuacji w badanych układach objawia się powstawaniem powtarzających się pików temperatury i stężenia o dużej amplitudzie. Najważniejsza publikacja: Coherence resonances in excitable thermochemical systems induced by scaled reaction heat B. Nowakowski, A.L. Kawczyński, A. Kolbus, A. Lemarchand Eur. Phys. J. B (2011) 84, 137. Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne 15) Struktura a właściwości katalityczne silnie zdyspergowanych metali na nośniku Cel badania Celem badania było poznanie i zrozumienie związków pomiędzy struktura a właściwościami katalitycznymi silnie zdyspergowanych metali na nośniku. Opis realizowanych prac Zastosowano węgiel aktywny wygrzewany w temperaturze powyżej 2173K jako podłoże do katalizatora palladowego w reakcji hydroodchlorowania. Zaobserwowano ogromny wpływ struktury wegla na dyspersję katalizatora osadzonego w procesie impregnacji. Otzrymane katalizatory wykazywały bardzo dobrą aktywność i selektywność w reakcji hydroodchlorowania CFC-12, czego nie obserwuje się bez wygrzewania. Po reakcji zaobserwowano obecność atomów węglaw wolnej przestrzeni pomiedzy atomami katalizatora palladowego o niewielkiej badź średniej dyspersji. Zbadano wpływ dodatku miedzi lub złota na wydajność reakcji hydroodchlorowania 1,2-dichloroetanu na katalizatorze niklowym na nosniku z tlenku glinu. Domieszki zostały wprowadzone poprzez koimpregnację nośnika. Domieszkowanie miedzią powoduje zwiększenie udziału chlorku winylu w produktach reakcji. Natomiat domieszkowanie złotem powoduje 3 krotne zwiększenie udziału etenu (z 20% do 60%). Stwierdzono zwiększoną aktywność elektrod modyfikowanych wielościennymi nanorurkami węglowymi dekorowanymi nanocząstkami palladu, gdy materiał przygotowywany jest w reaktorze mikrofalowym w obecnosci surfaktantów. Zwiększona aktywność katalityczną przypisano różnej liczbie nanoczastek Pd, róznym formom tych nanocząstek oraz obecności utlenionego palladu na powierzchni materiału węglowego. Zbadano efekt dezaktywacji katalizatora palladowego osadzonego na węglu aktywnym w stosunku do utleniania kwasu mrówkowego. Obserwowany efekt przypisano tworzeniu sie pęcherzyków gazu i adsorpcji CO. Obie przyczyny zależą od stopnia czystości kwasu mrówkowego. Opis najważniejszych osiągnięć Dotowanie powierzchni TiO2 metalami (Pt, Pd) jest korzystne dla fotokatalizy (zwłaszcza w przypadku Pt). Efekt ten jest szczególnie widoczny w przypadku obróbki utleniajacej w 850C. Wówczas przeniesienie elektronowu od TiO2 do Pt prowadzi do powstania cząstek Ptδ- (XPS), kształtując ich wysoką aktywność katalityczną. Im bardziej zaawansowany efekt SMSI (strong metal support interaction), tym wyższa aktywność katalityczna. Efekt ten może zapobiegać rekombinacji elektron-dziura, co nawet w sytuacji znacznego zmniejszenia powierzchni właściwej katalizatora w wyniku obróbki w 850C prowadzi do polepszenia efektu katalitycznego. Znany fotokatalizator Degussa P-25 i inne układy przygotowane w temperaturze 500C okazały się mniej selektywne w produkcji wodoru. Cały ten proces można traktować jako fotokatalityczny reforming ścieków organicznych przebiegający w temperaturze pokojowej, widziany jako środowiskowo-przyjazna, tania metoda oczyszczania wody, której dodatkowym efektem jest produkcja H2 paliwa przyszłości. Najwazniejsza publikacja: Influence of the strong metal support interaction effect (SMSI) of Pt/TiO2 and Pd/TiO2 systems in the photocatalytic biohydrogen production from glucose solution J.C. Colmenares, A. Magdziarz, M.A. Aramendia, A. Marinas, J.M. Marinas, F.J. Urbano, J.A. Navio Catal. Commun. 2011, Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystapienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 16) Struktura nanokryształów i jej dynamika wyzwalana reakcją chemiczną na powierzchni Cel badania Celem badania było okeślenie struktury nanokryształów i jej dynamiki wyzwalanej reakcją chemiczną na powierzchni. Opis realizowanych prac Potwierdzono wczesniej zaproponowany trzyetapowego mechanizm topnienia stopu. W odróżnieniu od literaturowych modeli topnienia, najpierw metalu A segregującego na powierzchni nanokryształów, a następnie, trudniej topliwego metalu rdzenia B, nasz model zakłada po etapie segregacji powierzchniowej A, w temperaturze zrywania wiązań A-A, dyfuzję metalu A w głąb nanokryształu maksymalizując liczbę wiązań A-B. Dopiero na etapie zrywania wiązań A-B następuje topnienie metalu A na powierzchni poprzedzające topnienie metalu B rdzenia. Obserwacje dyfrakcyjne potwierdziły taki model topnienia dla aukładu Pd70Ag30. Mechanizm taki umożliwia kształtowanie składu powierzchniowego nanokryształu, który na dowolnym etapie mógłby być utrwalany przez szybkie zchłodzenie i fiksację za pomocą surfaktantu. Nanokrystaliczne stopy o różnych składach powierzchniowych planuje się testować

33 Strona 33 z 87 katalitycznie w prostych reakcjach (np. utlenianie CO). Przeprowadzono także wielkoskalowe symulacje atomistyczne z minimalizacją energii swobodnej metodami Monte Carlo (Metropolis). Zbadano mechanizm efektu wprowadzenia niewielkich ilości potasu do nośnikowych katalizatorów niklowych na ich własności w reakcjach uwodornienia tlenku węgla oraz reformingu parowego metanu. Eksperymenty przeprowadzono metodą XRD na serii promotowanych potasem katalizatorów określając (i) skład warstwy zaadsorbowanej na powierzchni oraz (ii) stan fazowy katalizatora w trakcie przebiegu reakcji katalitycznej. Skład warstwy zaadsorbowanej został określony metodą transient. Zbadano zmiany katalizatorów tlenkowych typu CoOx-CeO2 reakcji rozkładu tlenku azotu. Wszystkie katalizatory wykazuja podobne bądź wyższą aktywność niż niedopowany katalizator kobaltowy. Stwierdzono, że aktywność tego katalizatora wynika zarówno z aktywności katalitycznej Co3O4 jak i granicy faz tlenek kobaltu - tlenek ceru. Udział każdego typu aktywności zalezy od zawartości kobaltu w katalizatorze. Opis najważniejszych osiągnięć Prowadzono badania metodą dyfrakcji nanoproszkowej in situ nanocząstek metali i stopów metalicznych. Udowodniono, że dla nanokrystalicznych stopów bimetalicznych wzór Scherrera nie podaje prawdziwych wielkości nanokrystalitów. Zastosowanie metody Williamsona-Halla uwzględniającej mikronaprężenia jako dodatkowe źródło poszerzenia refleksów dyfrakcyjnych nie daje dobrych rezultatów m.in. ze względu na silną anizotropię szerokości refleksów zależną od atmosfery gazowej, a więc od różnej rekonstrukcji krystalitów metalu w różnych kierunkach krystalograficznych. Przyczyną dodatkowych poszerzeń refleksów dyfrakcyjnych są zjawiska segregacji powierzchniowej. Propozycję metody oszacowania rozmiaru krystalitów w tym przypadku zaproponowano w oparciu o symulacje atomistyczne. Najważniejsza publikacja: Ilieva, L., Petrova, P., Tabakova, T., Zanella, R., Kaszkur, Z. Gold catalysts on ceria doped with MeOx (Me=Fe, Mn, Co and Sn) for complete benzene oxidation: effect of composition and structure of the mixed supports Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. (2012) 1, 23 Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne 17) Modelowanie w zakresie fizykochemii aerozoli Cel badania Celem badania było poznanie fizykochemii procesów powstawania i przemian niektórych składników wtórnych organicznych aerozoli atmosferycznych i fazy wodnej występującej w atmosferze w postaci kropli. Opis realizowanych prac Zbadano kinetykę reakcji chemicznej metakroleiny i ketonu metylowo winylowego oraz kwasu metakrylowego z anionorodnikami siarczanowymi w roztworach wodnych w izotermicznych, homogenicznych reaktorach z idealnym mieszaniem, z pomiarem ph i po2 oraz rejestracją widm UV/VIS roztworów, oraz wyznaczono stałe szybkości reakcji metodą szybkości odwrotnych. Dokonano charakterystyki chemicznej i strukturalnej produktów otrzymywanych w reakcji metakroleiny i ketonu metylowo winylowego oraz kwasu metakrylowego z anionorodnikami siarczanowymi generowanymi chemicznie i fotochemicznie w roztworach wodnych przy zastosowaniu analizy widm UV/VIS oraz zaawansowanej spektrometrii mas (chromatografii gazowej sprzężona ze spektrometrią mas z analizatorem czasu przelotu i jonizacją elektronową oraz analizą chemiczną, wspartą derywatyzacją chemiczną oznaczanych związków, chromatografą cieczową z detekcją UV/VIS, oraz chromatografią cieczowa sprzężona ze spektrometrią mas z potrójnym analizatorem kwadrupolowym. Zbadano wzajemny wpływu kinetyki agregacji i struktury agregatów aerozolowych metodą modelowania aktu agregacji cząstek z uwzględnieniem dyfuzji knudsenowskiej i fraktalnej struktury łączących się obiektów. Opis najważniejszych osiągnięć Dokonano dogłębnej analizy strukturalnej produktów reakcji izoprenu z aniono-rodnikami siarkotlenowymi w roztworach wodnych. Badana reakcja stanowi ważne, chociaż ciągle słabo rozpoznane źródło atmosferycznych organosiarczanów, będących istotną frakcją polarnych i reaktywnych składników pyłu zawieszonego w zanieczyszczonej atmosferze Ziemi. Analizę struktur powstających produktów reakcji izoprenu z anionorodnikami SO4-. oraz SO3- oparto na dokładnej interpretacji widm masowych mieszanin poreakcyjnych, otrzymanych w cyklu eksperymentów fragmentacyjnych z użyciem techniki kolizji indukowanej zderzeniami oraz syntezą odpowiednich związków referencyjnych. Otrzymane dane eksperymentalne z doświadczeń symulacyjnych z użyciem zaawansowanych narzędzi spektrometrii mas posłużą w rozwoju dalszych badań zespołu w dziedzinie identyfikacji nieznanych składników pyłów zawieszonych w powietrzu powstających z izoprenu i jego analogów w dolnych warstwach atmosfery. Najważniejsza publikacja: Mass spectrometric characterization of isomeric terpenoic acids from the oxidation of α-pinene, β-pinene, d-limonene, and delta-3-carene in fine forest aerosol F. Yasmeen, R. Szmigielski, R. Vermeylen, Y. Gomez-Gonzalez, J. D. Surratt, A. W. H. Chan,J. H. Seinfeld, W. Maenhaut, M. Claeys

34 Strona 34 z 87 Journal of Mass Spectrometry (2011) 46, 425 Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystapienia konferencyjne, praca doktorska 18) Wodór elektrolityczny w procesach korozji oraz jego wytwarzanie i magazynowanie jako nośnika energii Cel badania Celem badania było opracowanie efektywnych sposobów wytwarzania i magazynowania wodoru, jak również niszczącego oddziaływania wodoru na stosowane materiały. Opis realizowanych prac Zbadano zachowanie wodoru w azotowanym żelazie techniką elektrochemicznego przenikania i desorpcji. Wyznaczono efektywne współczynnkii dyfuzji wodoru (w warunkach niestacjonarnego przenikania) w membranach otzrymanych z tego materiału. Na tej podstawie wyznaczono rzeczywiste wartości tego parametru. Zmierzono także szybkości desorpcji wodoru po obu stronach żelaznej membrany. Analiza wyników pozwoliła na odróżnienie wodoru "ruchliwego" od spułapkowanego. Stwierdzono, że pułapkowanie wodoru zwieksza się pod wpływem azotowania. Zbadano własności absorpcyjno-desorpcyjne materiałów stanowiących potencjalne akumulatory wodoru: stopy Mg-Ni. Opis najważniejszych osiągnięć Badano oddziaływanie wodoru z żelazem pokrytym powłoką ceramiczną ZrO2. Jest to jeden ze sposobów zapobiegania korozji wodorowej metali przez ograniczenie absorpcji wodoru przez metal spowodowane modyfikacją jego powierzchni. W szczególności chodziło o wyjaśnienie roli tej powłoki na przebieg reakcji wydzielenia wodoru i w konsekwencji na jego wnikanie do i absorpcję wewnątrz metalu. W tym celu, jedną (wejściową) stronę próbekmembran żelaznych pokryto pięciowarstwową powłoką ZrO2 i przeprowadzono pomiary przenikania i desorpcji wodoru, Stwierdzono, że ZrO2 hamuje wnikanie wodoru do żelaza. Z kolei pomiary szybkości desorpcji wodoru ujawniły pośrednią rolę ZrO2 w mechanizmie pochłaniania wodoru we wnętrzu żelaza. Zaproponowany sposób analizy zmian szybkości przenikania i desorpcji wodoru może służyć jako model dla rozwiązywania podobnych zagadnień w innych układach wodór-metal z powłoką, blokującą częściowo powierzchnię elektrody Najważniejsza publikacja: Corrosion of low-temperature nitrided molybdenum-bearing stainless steels M. Kuczynska-Wydorska, I. Flis-Kabulska, J. Flis Corrosion Science 2011, 53, 1762 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe 19) Charakterystyka procesów fizykochemicznych zachodzących w obszarze kilku warstw atomowych przy powierzchni ciał stałych Cel badania Celem badania było opracowanie charakterystyki procesów fizykochemicznych zachodzących w obszarze kilku warstw atomowych przy powierzchni ciał stałych i metodyki służącej badaniu tych zjawisk przy pomocy spektroskopii elektronowych. Opis realizowanych prac Rozpoczeto badania procesów oddziaływania tlenków metali, stosowanych jako nośniki katalizatorów, z nanocząstkami domieszkowanego złota, badając zmiany stanu elektronowego nośnika tlenkowego oraz złota, w zależności od metody preparatyki, zastosowanych procesów termicznych oraz oddziaływania wybranych gazów reaktywnych (z H2, D2, N2O, NO, N2, CO, CO2, O2). W modelowym układzie Au-CeO2 aktywnym miejscem lokalizacji nanocząstek złota w nośniku są tzw. wakancje tlenowe, miejsca sieci krystalicznej z deficytem tlenu, w których atomy ceru są w stanie Ce+3. Różnorodność możliwych stanów chemicznych okreslono na podstawie widm złota na powierzchni katalizatora w obszarze Au4f próbki Au/CeO2, kalcynowanej w temperaturze 400 C. Prawdopodobnie najbardziej aktywne katalitycznie w reakcji konwersji gazu wodnego są stany złota o cząstkowym ładunku dodatnim, jednakże niektóre metody preparatyki, w wyniku transferu elektronów z nośnika, powodują generowanie również stanów o cząstkowym ładunku ujemnym lub aglomerację w krystality o charakterze metalicznym, które nie są aktywne w reakcji katalitycznej. Opis najważniejszych osiągnięć Zakończono prace nad czwartą bazą danych zawierającą standardowe parametry, która jest obecnie rozprowadzana przez Narodowy Instytut Standardów i Technologii (National Institute of Standards and Technology NIST). Zaproponowany został nowy parametr (korekcyjny czynnik wstecznego rozpraszania; ang. backscattering correction factor - BCF), którego definicja jest obecnie rekomendowana przez ISO (International Standard Organization). We współpracy z NIST, opracowano i poddano krytycznej analizie nowe metody wyznaczania czynnika BCF. Funkcje tej bazy danych umożliwiają określanie czynnika BCF dla danej geometrii pomiarowej i dowolnej próbki, a także dotychczas stosowanego w analizie ilościowej czynnika wstecznego rozpraszania (ang. backscattering factor BF). W konsekwencji użytkownik może określić błąd powodowany uproszczeniami modelu teoretycznego stosowanego do wyznaczania parametru BF. Najważniejsza publikacja: Experimental verification of the shape of the excitation depth distribution function for AES Tougaard S, Jablonski A

35 Strona 35 z 87 Journal of Vacuum Science & Technology A, 2011, 29, art.no Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne 20) Wysokorozdzielcza (SAM, AES, SEM) i elektrochemiczna charakterystyka materiałów funkcjonalnych i konstrukcyjnych Cel badania Celem badania była identyfikacja tych cech morfologii i chemii powierzchni materiałów, które decydują o ich specyficznych właściwościach. Opis realizowanych prac Metodami chemicznymi lub elektrochemicznymi otrzymano na powierzchni Ti powłoki fosforanowo-wapniowe do zastosowań biomedycznych. Metodą potencjostatyczną z wodnego roztworu fluorku amonowego i glicerolu otrzymano uporządkowane warstwy nanorurek TiO2. Ten substrat wykorzystano do immobilizacji węglanu wapnia z roztworu Hanka. Na wydajność pokrycia apatytem ma wplyw wcześniejsza stabilizacja termiczna podłoża. Otrzymane warstwy zostały scharkteryzowane metodami TEM, SEM, XPS i FTIR. Następnie na tak przygotowanej powierzchni zaadsorbowano albuminę (BSA) uzyskując znacznie wyższe pokrycia niż na niemodyfikowanym tlenku tytanu co ma ogromne znaczenie przy zastosowaniu tego materiału do produkcji implantów. Opis najważniejszych osiągnięć Wykazano, że kompozyty Ag/TiO2-n/Ti z nanocząstkami Ag na powierzchni porowatych tlenków są bardzo aktywnymi podłożami do badania oddziaływań adsorbent adsorbat metodą SERS. Dla Ag/TiO2-n/Ti otrzymano trzykrotny wzrost intensywności sygnału zaadsorbowanej pirydyny w stosunku do sygnału zmierzonego na adsorbencie standardowym, tj. Ag chropowaconym elektrochemicznie wg standardowo stosowanych procedur. Ponadto dla kompozytu Ag/TiO2-n/Ti zaobserwowano zmiany w widmach SERS w czasie, związane z przebudową dekorowanej nanocząstkami Ag powierzchni porowatego tlenku. Efekt ten może mieć istotne znaczenie dla katalizy.podłoża kompozytowe Ag/TiO2- n/ti okazały się także obiecujące jako powierzchnie o podwyższonej biokompatybilności. Udało się opracować procedurę zapewniającą stabilność mechaniczną kompozytu z nałożoną warstwą wierzchnią fosforanów wapnia, a także zachować właściwości antybakteryjne nanocząstek Ag. Najważniejsza publikacja: Characterization of calcium phosphate-tio2 nanotube composite layer for biomedical applications A.Roguska, M.Pisarek, M.Andrzejczuk, M.Dolata, M.Lewandowska, M.Janik-Czachor Materials Science and Engineering C (2011) 31, 906. Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne 21) Badanie oddziaływań międzycząsteczkowych metodami spektroskopowymi i mikroskopią STM/AFM Cel badania Celem badania było prowadzenie badań oddziaływań międzycząsteczkowych metodą spektrometrii mas i mikroskopią STM/AFM. Opis realizowanych prac Przeprowadzono badanie zależności pomiędzy budową chemiczną cząsteczek, strukturami i własnościami elektrycznymi cienkich warstw wybranych polimerów i oligomerów przewodzących metodą STM. Do badań wybrano związki o przewodnictwie typu p (alkilowe pochodne tiofenu) jak i typu n (nowe diimidy z perylenowymi grupami funcyjnymi). Stwierdzono obecność struktur nadcząsteczkowych wykazujących efekt delokalizacji elektronów na odległości przkraczające rozmiary cząsteczek składowych, o potencjalnym zastosowaniu w elektronice organicznej. Metodą STM stwierdzono obecność dwuwymiarowych struktur na powierzchni wysokouporządkowanego (atomowo gładkiego) grafitu pirolitycznego (HOPG) utworzonych przez zasady nukleinowe. W tworzeniu takich struktur supramolekularnych fundamentalną rolę odgrywa mozliwość tworzenia wiązań wodorowych. Dla każdej badanej zasady azotowej zaproponowano model geometrii adsorpcji cząsteczek w warstwie i rozkładu oddziaływań wodorowych poprzez korelację struktury warstwy widzianej ze zdjęć mikroskopowych i geometrii cząsteczki otrzymanej przez modelowanie molekularne. Ponadto, w przypadku adeniny podjęto badania wpływu koadsorbowanej soli fizjologicznej na zmianę rozkładu oddziaływań wodorowych w warstwie. Zbadano rolę oddziaływań niekowalencyjnych w mikroklastrach wybranych monosacharydów. Badania przeprowadzono metodą wysokociśnieniowej spektrometrii mas wyposażonej w impulsowe źródło jonów, umożliwiające generowanie elektrosprejem z fazy ciekłej jonów. Stwierdzono tworzenie się wiązań. Określono energetykę oddziaływań jonowo-cząsteczkowych w kompleksach wytworzonych w komorze reakcyjnej w fazie gazowej. Kompleksy te powstaly dzięki obecności hydroksylowych grup funkcyjnych. Na ich tworzenie ma wływ obecność wody oraz jonów metali. Opis najważniejszych osiągnięć Przeprowadzono badania zjawisk powierzchniowych i objętościowych towarzyszących tworzeniu i rozkładowi wodorków w cienkich warstwach metali ziem rzadkich. Pomiary zmian pracy wyjścia elektronów wywołanych adsorpcją wodoru i jego absorpcją w cienkich warstwach europu pokazały bardzo precyzyjnie zmianę kierunku transferu ładunku na powierzchni warstwy pomiędzy adsorbatem wodorowym i metalem spowodowaną wzrostem

36 Strona 36 z 87 stechiometrii wodorku. Zaobserwowano inwersję polaryzacji adsorbatu od formy spolaryzowanej ujemnie do formy spolaryzowanej dodatnio w miarę wzrostu stosunku wodoru do europu. Obserwowany efekt powoduje np. powstanie maksimum zależności pracy wyjścia elektronu od tego parametru. Najważniejsza publikacja: Surface and bulk phenomena in the process of hydride formation in thin film of rare earth metals: Comparison between terbium and europium M. Knor, R. Nowakowski, R. Duś, Appl. Surf. Sci. (2011) 257, 8241 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie 22) Rozwój teorii cieczy w zastosowaniu do predykcji równowag fazowych i tworzenia danych rekomendowanych. Cel badania Celem badania było opracowanie teorii cieczy umożliwających przewidywanie charakteru równowag fazowych oraz tworzenie baz rekomendowanych tych równowag. Opis realizowanych prac Kontynuowano rozbudowę banku danych termodynamicznych. Kontynuowano opracowanie metod opisu i przewidywania równowag ciecz ciecz dla układów woda + estry oraz woda+pochodne chlorowcowe węglowodorów; Kontynuowano opracowanie metod opisu i przewidywania równowag typu ciecz-ciecz oraz ciecz-para w układach lekkich węglowodorów (C1-C4) i wody. Dla każdej grupy mieszanin opracowany model uwzględniające oddziaływania fizyczne i wiązania wodorowe między molekułami roztworu. Modele został zoptymalizowany na podstawie danych rozpuszczalności i danych równowagi ciecz-para. Dokładność zaproponowanych metod została zaakceptowana przez IUPAC, Uzupełniono bank danych termodynamicznychna bieżąco nowo publikowanymi danymi. Opis najważniejszych osiągnięć Opracowano model zawierający dwie stałe, którym opisano wszystkie opublikowane do tej pory dane rozpuszczalności węglowodorów w wodzie morskiej. Model pozwala przewidywać rozpuszczalności węglowodorów, dla których nie ma danych eksperymentalnych. Praca ma duże znaczenie w dziedzinie ochrony środowiska. Najważniejsza publikacja: "IUPAC-NIST Solubility Data Series. 91. Phenols with Water. Part 1. C6 and C7 Phenols with water and Heavy Water" M. Góral, D. G. Shaw, A. Mączyński, P. Oracz, B. Wiśniewska-Gocłowska. J. Phys. Chem. Ref. Data (2011) 40, Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje 23) Elektrody modyfikowane o potencjalnym znaczeniu w czujnikach i ogniwach Cel badania Celem badania było opracowanie metod modyfikacji elektrod o potencjalnym znaczeniu w czujnikach i ogniwach i zrozumienie ich działania. Opis realizowanych prac Porównano właściwości bioelektrokatalityczne elektrod wielowarstwowych modyfikiwanych hydrofilowymi nanocząstkami węgla modyfikowanymi grupami fenylosulfonowymi otrzymane metodą warstwa-po-warstwie, z wykorzystaniem funkcjonalizowanego polikrzemianu bądź funkcjonalizowanych submikrocząstek polikrzemianowych o przeciwnym ładunku elektrycznym jako łączników. Po modyfikacji oksydazą bilirubiny materiał zawierający submikrocząstki wykazuje 5 razy bardziej efektywną mediatorową bądź bezmediatorową bioelektrokatalityczną redukcję tlenu. Elektroda ta została zastosowana jako katoda w bioogniwie tlenowo-cynkowym. Stwierdzono, że elektoda wykonana z tlenku indowo-cynowego wykazuje po adsorpcji oksydazy bilirubiny właściwości katalityczne w stosunku do tlenu, w nieobecności mediatora. Gęstość prądu katalitycznego zwiększono o rząd wielkości poprzez osadzenie nanocząstek ITO metodą warstwa-po-warstwie. Elektroda ta została zastosowana jako katoda w bioogniwie tlenowo-cynkowym. Z nanocząstek złota o przeciwnych ładunkach elektrycznych skonstruowano elektrodę wielowarstwową. W widmie UV tego materiału znajduje się pasmo typowe dla rezonansu plazmonów powierzchniowych. Elektroda wykazuje właściwości elektrokatalityczne w stosunku do wody utlenionej, tlenu i glukozy w roztworach zasadowych polączone ze znacznym (ponad rząd wielkości) wzrostem gęstości prądu w stosunku do polikrystalicznej elektrody złotej. Opis najważniejszych osiągnięć Skonstruowano elektrodę wielowarstwową mogącą stanowić element aktywny elektrochemicznego czujnika na dopaminę. Składa się ona z komercyjnie dostępnych nanocząstek węgla sfunkcjonalizowanych grupami fenylosulfonowymi i submikroczastek polikrzemianowych sfunkcjonalizowanych grupami tetraalkiloamoniowymi. Otrzymuje się ja poprzez naprzemienne zanurzanie przewodzącego podłoża do zawiesiny w/w cząstek. Powstająca warstwa jest trwała mechanicznie dzięki oddziaływaniu elektrostatycznemu grup funkcyjnych jej elementów. Tak przygotowany materiał wykazuje efekt elektrokatalityczny w stosunku do dopaminy i substancji przeszkadzających w

37 Strona 37 z 87 jej oznaczeniu takich jak kwas askorbinowy, kwas moczowy i acetoaminofen. Rozseparowanie sygnałów elektrochemicznych powoduje, że czułość tej elektrody wynosi 10-7 mol dm-3 w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mol dm-3. naważniejsza publikacja: Film electrode prepared from oppositely charged silicate submicroparticles and carbon nanoparticles for selective dopamine sensing Celebańska A., Leśniewski A., Tomaszewska D., Opałło M Biosensors Bioelectronics, 2011, 26, 4417 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 24) Zjawiska złożone, procesy nierównowagowe i przetwarzanie informacji przy wykorzystaniu reakcji chemicznych Cel badania Celem badania było badanie możliwości zastosowań układów chemicznych do przetwarzania informacji oraz rozszerzenie teoretycznego opisu zjawisk nierównowagowych. Opis realizowanych prac Uzyskano uogólnienie metody adaptacyjnego rozwiązywania równań całkowych typu Volterry 2-go rodzaju, na równania występujące w przypadku eksperymentów impulsowych na elektrodach sferycznych i cylindrycznych, oraz w warunkach anomalnej dyfuzji. Ponadto przeprowadzono szczegółową analizę teoretyczną możliwości zastosowania równań całkowych dla przypadku złożonych liniowych układów reakcji-dyfuzji. Analiza ta będzie stanowić punkt wyjścia do opracowania algorytmu automatycznej generacji równań całkowych opisujących eksperymenty impulsowe dla takich układów. Na podstawie numerycznych symulacji z wykorzystaniem modelu automatów komórkowych oszacowano wpływ wielkości ziaren na przebieg procesu korozji. W symulacji uwzględniono obecność monokrystalicznych ziaren, ich krawędzie i przestrzenie międzyziarnowe. Założono większe prawdopodobieństwo korozji krawędzi ziaren niż ich wnętrza. W wyniku symulacji postaje skomplikowana struktura o dużej geometrycznej szorstkości, o ile gęstość defektów nie jest zbyt duża. Zauważono silną korelację pomiędzy ewolucję szorstkości, strukturą ziaren i mechanizmem roztwarzania zachodzącego w procesie korozji. Opis najważniejszych osiągnięć Na podstawie wyników eksperymentalnych oszacowano wartości parametrów prostych modeli opisujacych ewolucję czasową reakcji Belousova-Zhabotinskiego zachodzącej w kroplach zawieszonych w weglowodorach. Równania zawierające dofitowane parametry prawidłowo opisują częstotliwość oscylacji dla dużej klasy warunków ekperymentalnych. najważniejsza publikacja: Computer investigations on the asymptotic behavior of the rate coefficient for the annihilation reaction A+A product and the trapping reaction in three dimensions M. Litniewski, J. Górecki J. Chem. Phys. (2011) 134, Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne 25) Astrochemia Laboratoryjna. Fotochemia, astrochemia praz spektroskopia oscylacyjna i elektronowa cząsteczek z rodziny cyjanoetylenów Cel badania Celem badania było zrozumienie procesów chemicznych zachodzących w materii międzygwiezdnej poprzez doświadczenia przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych. Opis realizowanych prac Dokonana została szczegółowa weryfikacja hipotezy postawionej na początku 2011 roku przez zespół J.P. Maiera z Bazylei, w myśl której dwa szerokie międzygwiazdowe pasma absorpcyjne, 4882 i 5450 Å, pochodzą od łańcuchowej cząsteczki propadienylidenu (C3H2). Stwierdzono, analizując widma o wysokim stosunku sygnału do szumu, że stosunek intensywności obu pasm nie jest stały, nieobecne jest również trzecie przewidywane pasmo C3H2, nawet w tych kierunkach obserwacji, gdzie oba pasma wskazane przez Maiera et al. są silne. Równie istotnym argumentem przeczącym tezie zespołu z Bazylei jest niewytłumaczalnie duża gęstość kolumnowa C3H2 implikowana przez obserwowane intensywności pasm 4882 i 5450 Å. Byłaby ona tego samego rzędu co wartość obserwowana dla wszechobecnej cząsteczki CH i zarazem 2 do trzech rzędów wielkości większa niż gęstość kolumnowa C3H2 mierzona w zakresie fal radiowych, dla porównywalnych próbek ośrodka międzygwiazdowego. Skonkludowano, że przypisanie spektralne zaproponowane przez Maiera et al. jest błędne. Opis najważniejszych osiągnięć Wykonana seria doświadczeń z fotolizą laserową liniowej cząsteczki cyjanoacetylenu (HC3N) w rozmaitych inertnych matrycach kriogenicznych (ok. 10 K) wskazała na indukowane ultrafioletem procesy wydłużania łańcucha, tj. tworzenia cząsteczek cyjanodwuacetylenu (HC5N), dwucyjanoacetylenu (C4N2) oraz dwucyjanodwuacetylenu (C6N2). Analiza kinetyczna wykrywanych emisyjnych pasm elektronowych pozwoliła stwierdzić, że HC5N i C4N2 powstają

38 Strona 38 z 87 najprawdopodobniej na bazie wodorowo związanych par cząsteczek prekursora, podczas gdy do syntezy C6N2 wymagana jest reakcja dwóch fotochemicznie wytworzonych rodników C3N. Przypadek C6N2 jest szczególnie ciekawy, także ze względu na fakt, że jego luminescencja (ściślej: silna fosforescencja) nie była dotychczas znana. Związek ten okazuje się łatwo powstawać z HC3N w zestalonym argonie, kryptonie, azocie, a także w parawodorze. Opisane przez nas procesy sprzęgania krótszych łańcuchów węglowo-azotowych w dłuższe mogą być istotne m.in. dla astrochemii lodowych otoczek drobin pyłu międzygwiazdowego. Najważniejsza publikacja: UV-induced growth of cyanopolyyne chains in cryogenic solids C. Crépin, M. Turowski, J. Ceponkus, S. Douin, S. Boyé-Péronne, M. Gronowski, and R. Kołos Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne 26) Fotoelektronika Organiczna: Jedno- i wielordzeniowe kompleksy lantanowców jako emitery dla diagnostyki biomedycznej Cel badania Celem badania było poszukiwanie, synteza i określenie właściwości fizykochemicznych nowych emiterów światła. Opis realizowanych prac Otrzymano nowy luminezujący materiał hybrydowy składajacy się z wielościennych nanorurek węglowych z naniesionym kompleksem europu(iii). Materiał ten można zdyspergować w roztworach wodnych surfaktantów. Obecność kompleksu europu potwierdzono spektroskopią XPS, spekrtoskopią UV-vis dyspersji modyfikowanych nanorurek oraz bezposrednią obserwacja pod mikroskopem fluorescencyjnym. Zaobserwowano też luminescencję tych nanorurek w matrycy ciekłokrystalicznej. Otrzymano pierwszy tetrafenylimidodifosfinowy kompleks Eu(III) (Eu(tpip)(3)). Po dodaniu 1,10-fenantroliny jako koligandu wzrasta dramatycznie (ca. 45 razy) jego luminescencja. Określono także strukturę kompleksu w stanie stałym. Opis najważniejszych osiągnięć Opracowano wysoce wydajną metodę syntezy triazatruksenu i jego heksabromopochodnej, nową, przełomową syntezę 1,3,5-tris(2-bromofenylo)benzenu, podstawowego klocka w syntezie heterotruksenów, oraz nadzwyczaj wydajną syntezę niepodstawionego porficenu. Wydajność nowej metody wynosi >10%, versus 1-2% wg. danych literaturowych. Taka wydajność pozwoli na szersze badanie porficenu i pochodnych w zastosowaniach biomedycznych. Uzyskano rekordową wydajność kwantową fotoluminescencji tetrazolowego kompleksu Eu(III) - 73%. Najważniejsza publikacja: Electrostatically-driven assembly of MWCNTs with a europium complex L. Maggini, H. Traboulsi, K. Yoosaf, J. Mohanraj, J. Wouters, O. Pietraszkiewicz, M. Pietraszkiewicz, N. Armaroli, D. Bonifazi Chem. Commun. (2011) 47, 1625 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 27) Ultraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych; pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolności rozdzielczej Cel badania Celem badania jest rozwijanie metod wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych oraz ultraszybkich technik laserowych umozliwiających pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolności rozdzielczej. Opis realizowanych prac Przeprowadzono symulacje numeryczne i analizę wydajnego i stabilnego wzmocnienia OPCPA (optical parametric chirped pulse amplification) w układzie femtosekundowym. Wyniki symulacji wykorzystano do równoważenia i optymalizacji skonstruowanego urządzenia. Zaproponowano metodę wydajnego sterowania długością fali i kompresji femtosekundowych impulsów laserowych. Badano dynamikę wypalania białek pod wpływem promieniowania laserowego. Badania te miały na celu wyznaczenie odpornych na promieniowanie białek. Opracowano nową metodę pomiaru widm dwufotonowej absorpcji. Opracowana metoda pozwala na bardzo dokładny pomiar absolutnych wartości współczynnika dwufotonowej absorpcji w substancjach o bardzo niskiej wydajności fluorescencji. Zostały przeprowadzone pomiary kilku substancji wzorcowych. Wyniki pomiarów wskazują na bardzo wysoką odporność metody na fluktuacje lasera wzbudzającego, co z kolei zwiększa dokładność wyznaczenia współczynnika dwufotonowej absorpcji. Opis najważniejszych osiągnięć Zakończono badania fluorescencji porfiryny tetrafenylowej w roztworach. Badania przeprowadzono przy pomocy Femtosekundowego Spektrometru Fluorescencyjnego skonstruowanego wcześniej przez nasz zespół. Spektrometr pozwala na śledzenie widmie fluorescencji w czasie na skali femtosekund przy czym w każdej chwili czasu rejestrujemy pełne widmo emisji. Dzięki zastosowaniu nieliniowych metod szerokopasmowego przetwarzania fluorescencji udało się

39 Strona 39 z 87 poprawić rozdzielczość aparatury, skrócić czas pomiaru oraz znaczne zwiększyć czułość. Czasowa rozdzielczość, uzyskana do tej pory to 150 fs, przy czym realne wydaje się być zmniejszenie tego parametru przynajmniej o czynnik 2. Wyniki pomiarów dla tetrafenyloporfiryny pokazują, że fluorescencja na przejściu S1->S0 pojawia się natychmiast po wzbudzeniu niezależnie od długości fali wzbudzenia. Zaobserwowano także fluorescencje na mniejszych długościach fali z czasem zaniku na skali pikosekund niewidoczną w pomiarach stacjonarnych. Zaproponowaliśmy model, który opisuje bardzo szybkie narastanie emisji ze stanu S1 oraz pikosekundowy zanik ze stanu S2. Najważniejsza publikacja: Ground and Excited State Double Hydrogen Transfer in Symmetric and Asymmetric Potentials: Comparison of 2,7,12,17-Tetra-n-propylporphycene with 9-Acetoxy-2,7,12,17-tetra-n-propylporphycene Fita P., Garbacz P., Nejbauer M., Radzewicz C., Waluk J Chemistry European Journal (2011) 17, 3672 Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, zgłoszenia patentowe, prace doktorskie 28) Fotoindukowane procesy przenoszenia ładunku: badania procesów przenoszenia elektronu i fototautomeryzacji w fazach skondensowanych i w warunkach izolacji w naddźwiękowych wiązkach molekularnych Cel badania Celem badania było wykorzystanie faz skondensowanych i naddźwiękowych wiązek molekularnych do badania procesów fotoindukowanego peznoszenia ładunku, w tym orocesów przeniesienia elektronu. Opis realizowanych prac Zbadano kinetykę reakcji fototautomeryzacji 2-(1H-pirazolo-5-yl)pirydyny i jej pochodnych. Te cząsteczki charakteryzują się podwójną emisją w 1-propanolu i n-heksanie oraz pojedynczym pasmem emisji w rozpuszczalnikach polarnych aprotycznych. Długofalowe pasmo fluorescencji można przypisać produktowi reakcji fototautomeryzacji. W celu wykazania jakim indywiduom i jakim procesom odpowiada podwójna emisja badanych cząsteczek zarejestrowano widma absorpcji i emisji w mieszanym rozpuszczalniku n-heksan+1-butanol. W widmach absorpcji pojawia się punkt izosbestyczny świadczący o równowadze cząsteczki i jej kompleksu z alkoholem. W odpowiadających im widmach fluorescencji można zaobserwować dramatyczny wzrost intensywności pasma długofalowego wraz ze wzrostem ilości dodawanego alkoholu. Ponadto zbadano kinetykę zaniku obu pasm fluorescencji badanych cząsteczek w środowisku niepolarnym (n-heksan), polarnym (acetonitryl) i protycznym (n-heksan+1-propanol) w obszarze pikosekundowym. Stosując dwie niezależne metody eksperymentalne: Rezonansowo Wzmocnioną Wielofotonową Jonizację oraz pomiar widma wzbudzenia laserowo indukowanej fluorescencji wykryto i zinterpretowano serię przejść wibronowych o bardzo niskich częstościach, rzędu pojedynczych liczb falowych w aromatycznej pochodnej bis- benzoksazolu - wykazującej reakcję wewnątrzmolekularnego przenoszenia protonu w stanie elektronowo wzbudzonym (tzw. ESIPT). Z dużą dokładnością zmierzono częstości wykrytych przejść wibronowych stwierdzając wrażliwość niektórych z nich na podstawienie izotopowe typu -OCH3 -OCD3 w podstawniku oddającym gęstość elektronową do reaktywnego pierścienia. Zaobserwowane przejścia zinterpretowano jako efekt rozszczepienia poziomów wibronowych dwóch tautomerycznych form cząsteczki w stanie wzbudzonym charakteryzującym się krzywą potencjalną z podwójnym minimum. Opis najważniejszych osiągnięć Zbadano reakcję wewnątrzmolekularnego przenoszenia protonu (tzw. ESIPT) w wykazującym podwójną fluorescencję 2,5-bis(2-benzoksazolilo)-4-metoksy-fenolu (BBMP) i jego dwóch różnych izotopomerach deuterowanych w podstawniku -OCH3 OCD3, lub w reaktywnej grupie -OH OD. Porównano wpływ obydwóch podstawień na widma wzbudzenia fluorescencji w superchłodnych wiązkach molekularnych (tzw. LIF). Zastosowano też niezależnie Rezonansowo Wzmocnioną Wielofotonową Jonizację (tzw. REMPI). Wyróżniono cztery możliwe rotamery badanego związku. Stosując metodę funkcjonału gęstości elektronowej (DFT) policzono geometrię, rozkład gęstości elektronowej, strukturę oscylacyjną oraz krzywe potencjalne w dwóch stanach elektronowych SO i S1. W oparciu o teorię zidentyfikowano konformer odpowiedzialny za obserwowane efekty spektralne. Zinterpretowano rolę drgań o niskiej częstości w reakcji ESIPT. Najważniejsza publikacja: Excited state intramolecular proton transfer reaction modulated by low-frequency vibrations: An effect of an electrondonating substituent on the dually fluorescent bis-benzoxazole J. Sepioł, Grabowska A., Borowicz P., Kijak M., Broquier M., Dedonder-Lardeux C., Zehnacker-Rentien A. J. Chem. Phys. A (2011) 135, Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystapienia konferencyjne. 29) Fotofizyka i spektroskopia układów fotoaktywnych: struktura i reaktywność układów z wiązaniami wodorowymi Cel badania Celem badania było poznanie związków pomiędzy strukturą a reaktywnością układów z wewnątrz- i międzycząsteczkowymi wiązaniami wodorowymi poprzez ich właściwości spektroskopowych i fotofizycznych. Opis realizowanych prac Dokonano przyporządkowania prawie wszystkich 108 pasm odpowiadajacych drganiom podstawowym poficenu.

40 Strona 40 z 87 Dokonano tego poprzez pomiary metodą spektroskopii IR, spektroskopii ramanowskiej, rozpraszania neutronów i pomiarów fluorescencji w nanokroplach helu, wiązkach naddźwiękowych matrycach kriogenicznych oraz rozpuszczalnikach w stanie stałym i ciekłym. Stwierdzono, że zagadkową cechą porficenu jest pozorny brak pasma odpowiadajacego drganiu rozciągającego wiązania N-H. Jednak modelowanie wwidma idm IR oparte o obliczenia ab initio dynamiki molekularnej pokazują, że to pasmo powinno byc ekstremalnie szerokie, a przez to trudne do zaobserwowania. zaproponowana analiza może zostać zastosowana do innych, podobnych układów z silnym wiązaniem wodorowym. Zmierzono stałą szybkości fotoindukowanego przeniesienia protonu w cząsteczce 2-(2 -pirydylo)pirolu w fazie gazowej. Ważnym wynikiem jest obserwacja, że szybkość procesu drastycznie wzrasta (o ponad rząd wielkości), jeśli wzbudzane jest odpowiednie drganie, które zbliża do siebie donor i akceptor protonu. Rezultat ten potwierdza naszą wcześniejszą sugestię odnośnie selektywności modowej procesu przeniesienia protonu w tej cząsteczce, co czyni ją świetnym modelem do dalszych badań teoretycznych. Opis najważniejszych osiągnięć Manipulując rozmiarami wewnętrznej wnęki w cząsteczce porfiryny poprzez dobór odpowiednich podstawników i odpowiednich pozycji podstawienia udało się otrzymać jej difenylooktaetylową pochodną, której własności tautomeryczne są zbliżone do właściwości porficenu. Z kolei izomer, różniący się jedynie położeniem jednej z grup fenylowych, wykazuje własności typowe dla porfiryn. Taki efekt jest trudny do uzyskania, ponieważ pomimo strukturalnego podobieństwa, porfiryna i jej izomer, porficen wykazują zupełnie różne charakterystyki wewnątrzcząsteczkowego wiązania wodorowego oraz tautomerii. Ruch wewnętrznych atomów wodoru pomiędzy atomami azotu jest ponad milion razy wolniejszy w cząsteczce porfiryny. Najważniejsza publikacja: S. Gawinkowski, G. Orzanowska, K. Izdebska, M.O. Senge, J. Waluk, Bridging the Gap between Porphyrins and Porphycenes: Substituent-Position-Sensitive Tautomerism and Photophysics in meso-diphenyloctaethylporphyrins Chemistry European Journal (2011), Wykorzystanie uzyskanych wyników publikacje, wystąpienia konferencyjne, prace doktorskie 30) Konwersja energii w procesach przeniesienia ładunku Cel badania Celem zadania jest zrozumienie procesu konwersji energii w procesach przeniesienia ładunku. Opis realizowanych prac Zbadano włąściwości donorowo-akceptorowe 1,2-bis[(p-N,N-dimetylamino)fenylo]etynu oraz 1,4-bis[p-(N,N-diheksylamino)fenyletynylo]benzenu, związków o potencjalnych zastosowaniach wynikających z ich nieliniowych właściwości optycznych. Ze względu na obecność grup donorowych NR2 oraz układu sprzężonych wiązań wielokrotnych badane związki są zarówno donorami jak i akceptorami elektronu. Redukcja badanych związków metalicznym potasem prowadzi do otrzymania odpowiednich aninorodników, podczas gdy w reakcjach utlenienia za pomocą mieszaniny CF3COOH + (C6H5)I(CF3COO)2 otrzymuje się odpowiednio kationorodniki. Otrzymane formy rodnikowe zostały scharakteryzowane za pomocą spektroskopii ESR oraz ENDOR, a zarejestrowane widma zinterpretowane w świetle obliczeń kwantowo-mechanicznych metodą DFT na poziomie B3LYP G(d). Stwierdzono, że wyniki przeprowadzonych obliczeń dobrze opisują rozkład gęstości elektronowej w obu formach rodnikowych badanych związków, a otrzymywane w ich wyniku wartości stałych rozszczepień nadsubtelnych dobrze zgadają się wartościami eksperymentalnymi dla obu form rodnikowych. Zbadano fotofizykę kilku izomerów pozycyjnych dicyjano-diamino benzenów i 1,4-pirazyn w kilku rozpuszczalnikach organicznych w temperaturach powyzej i poniżej punktu topnienia. Czasy życia fluorescencji i wydajności kwantowe zmieniają sie odpowiednio w granicach jednego rzędu wielkości i dwukrotnie. Efekt ten zależy od wzajemnego położenia grupy aminowej i nitrylowej oraz od wzajemnego połozenia podpoziomu singletowego i tripletowego. Stwierdzono, że przeniesienie elektronu pomiędzy 3-cyjanoperylenem a N,N-dimetyloaniniliną w cieczach jonowych zawierajacych kation imidazoliowy nie jest szybsze niż w typowych rozpuszczalnikach organicznych. Wynik ten jest krańcowo różny od wcześniejszych obserwacji i wynika z wykonania eksperymentów w cieczach jonowych i rozpuszczalnikach o podobnej lepkości. Opis najważniejszych osiągnięć W ramach prowadzonych badań zsyntetyzowano i scharakteryzowano nową klasę dimerycznych kompleksów typu pochodnych karbonylków renu, w których ligandami są zasady Schiffa otrzymywane w wyniku kondensacji aldehydu salicylowego z alifatycznymi lub aromatycznymi aminami pierwszorzędowymi (np. propyloamina, anilina). W przeciwieństwie do wcześniej opisanych kompleksów tego typu, nowe zsyntetyzowane substancje charakteryzują się symetrycznym ułożeniem ligandów po obu stronach płaszczyzny ugrupowania Re2O2. Obecność centrum symetrii w badanych związkach odbija się we właściwościach fizykochemicznych (np. widma IR) badanych związków będących nową, komplementarną do wcześniej opisanych pochodnych, klasą dimerycznych karbonylków renu(i). Najważniejsza publikacja: Center-symmetric dimeric Re(CO)3+ complexes with Schiff base derivatives of salicylic aldehyde

41 Strona 41 z 87 M. Grzegorczyk, A. Kapturkiewicz, J. Nowacki, A. Trojanowska Inorg. Chem. Commun. 2011, 14, 1773 Wykorzystanie uzyskanych wyników Publikacje, wystąpienia konferencyjne, praca doktorska 2. Upowszechnianie wyników Informacja o upowszechnianiu i popularyzacji wyników działalności jednostki naukowej, ze szczególnym uwzględnieniem publikacji międzynarodowych. Upowszechnianie

42 Strona 42 z 87 Upowszechnianie wyników w 2011 roku Opublikowaliśmy 214 prac w tym 183 w czasopismach z tzw listy filadelfijskiej. Opublikowalismy 4 monografie i 7 rozdziałów w wydawnictwach monograficznych. Dokonaliśmy 48 zgłoszeń patentowych w tym 26 zagranicznych oraz uzyskaliśmy 6 patentów zgłoszonych w 2008 i 2009 roku (w ramach działalności wdrożenia i patenty). ZGŁOSZENIA PATENTOWE W 2011 ROKU Lp. Tytuł PL Twórca/twórcy 1 Układ do zasilania podukładu mikroprzepływowego płynami i odpowiedni podukład mikroprzepływowy Krzysztof Churski, Sławomir Jakieła, Tomasz Kamiński, Sylwia Makulska, Marcin Izydorzak, Piotr Garstecki Numer zgłoszenia patentowego Data zgłoszenia patentowego Kraj P Polska 2 System i metoda do automatycznego tworzenia i dozowania ciekłych mieszanin. Krzysztof Churski, Sławomir Jakieła, Tomasz Kamiński, Sylwia PCT/PL2011/050 Makulska, Marcin Izydorzak, Piotr 002 Garstecki, Piotr Korczyk Międzynarodowe 3 4 Sposób wytwarzania nanocząstek tlenku cynku Nanocząstki pokryte ligandami hydrofilowymi, warstwa takich nanocząstek i powierzchnia pokryta taką warstwą. Janusz Lewiński, Kamil Sokołowski, Michał Leszczyński, Karolina Zelga Volodymyr Sashuk, Marcin Fiałkowski, Robert Hołyst P Polska P Polska 5 Układ i sposób zwiększania częstości repetycji impulsów laserowych Yuriy Stepanenko CH 00234/ Szwajcaria 6 Metoda pokrywania powierzchni nanocząstkami Maciej Paszewski, Marcin Fiałkowski, Ewelina Kalwarczyk, Tomasz Kalwarczyk, Katarzyna Winkler, Robert Hołyst GB Wielka Brytania 7 Materiał kompozytowy, zwłaszcza do budowy kondensatorów elektrochemicznych i kondensator elektrochemiczny Piotr Pięta, Ievgen Obraztsov, Janusz Sobczak, Włodzimierz Kutner, Krzysztof Winkler, Alan Balch, Sushanta Das, Francis D'Souza P Polska 8 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher IN 564/MUM/ Indie

43 Strona 43 z 87 9 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher UA Ukraina 10 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher RU Rosja 11 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher US 13/051, Stany Zjednoczone 12 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher CN Chiny 13 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher JP Japonia 14 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher KR Korea Południowa 15 Platforma do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana Igor Dzięcielewski, Robert Hołyst, Agnieszka Kamińska, Sylwester Porowski, Tadeusz Suski, Jan Weyher EP Europejskie Kapsułki z hydrofilowym rdzeniem i polimerową otoczką i sposób ich wytwarzania Kapsułki z hydrofilowym rdzeniem i polimerową otoczką i sposób ich wytwarzania Sonda do określania szybkości wnikania wodoru do metali i urządzenie obejmujące taką sondę Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni oraz powierzchnia otrzymana tym sposobem Pochodna porfiryny, spolimeryzowana warstwa zawierająca pochodną porfiryny i jej zastosowanie do oznaczania i uwalniania nikotyny Sposób pokrywania powierzchni ciała stałego nanocząstkami i powierzchnia ciała stałego pokryta tym sposobem Piotr Garstecki, Marcin Izydorzak, Jacek Andrzej Michalski, Dominika Ogończyk Piotr Garstecki, Marcin Izydorzak, Jacek Andrzej Michalski, Dominika Ogończyk Iwona Flis-Kabulska, Janusz Flis, Tadeusz Zakroczymski Joanna Niedziółka-Jönsson, Izabela Kamińska, Marcin Opałło Krzysztof Noworyta, Włodzimierz Kutner, Channa Wijesinghe, Francis D'Souza Jan Paczesny, Krzysztof Sozański, Robert Hołyst, Igor Dzięcielewski, Andrzej Żywociński, Witold Adamkiewicz GB Wielka Brytania GB Wielka Brytania P Polska CH 00790/ Szwajcaria P Polska P Polska 22 Związki luminescencyjne, sposób wytwarzania związków luminescencyjnych oraz ich zastosowanie Janusz Lewiński, Kamil Sokołowski PCT/PL2011/ Międzynarodowe

44 Strona 44 z Układ mikroprzepływowy do zasilania w płyny zespołu dysz. Urządzenie i sposób do wysokoprzepustowego tworzenia i łączenia kropli na żądanie (Parallel DOD) Sposób dzielenia kropel na żądanie w złączu mikroprzepływowym (Chemostat 1) Marcin Izydorzak, Piotr Garstecki P Polska Jan Guzowski, Piotr Korczyk, Sławomir Jakieła, Piotr Garstecki Sławomir Jakieła, Tomasz Kamiński, Piotr Garstecki P Polska P Polska 26 Sposób dzielenia kropel na żądanie w złączu mikroprzepływowym (Chemostat 2) Sławomir Jakieła, Tomasz Kamiński, Piotr Garstecki P Polska 27 Sposób dzielenia kropel na żądanie w złączu mikroprzepływowym (Chemostat 3) Sławomir Jakieła, Tomasz Kamiński, Krzysztof Churski, Piotr Garstecki P Polska 28 Leszek Stobiński, Oskar Michalski, Sposób otrzymywania Piotr Tomasik, Andrzej chlorowanych nanorurek węglowych Borodziński, Piotr Kędzierzawski P Polska 29 Sposób otrzymywania jodowanych nanorurek węglowych Leszek Stobiński, Oskar Michalski, Piotr Tomasik P Polska Sposób dyspergowania nanorurek węglowych w hydrofilowej cieczy jonowej Beata Kusiak, Kamila Orłowska, Jacek Gregorowicz, Robert Hołyst Sposób otrzymywania celulozowego nanokompozytu z wbudowanymi nanorurkami węglowymi i Jacek Gregorowicz, Robert Hołyst, celulozowy nanokompozyt z Anna Kelm, Beata Kusiak wbudowanymi nanorurkami węglowymi. Sposób pokrywania hydrofilowych ciał stałych warstwą złota o rozbudowanej powierzchni oraz hydrofilowe ciało stałe pokryte warstwą złota o rozbudowanej powierzchni Zastosowanie roztworu borowodorku do czyszczenia platform do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana zawierających warstwę złota. Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni oraz powierzchnia otrzymana tym sposobem i jej zastosowanie. Sposób modyfikacji powierzchni mikrokanałów wykonanych w obiekcie poliwęglanowym i obiekt poliwęglanowy zawierający mikrokanał zmodyfikowany tym sposobem. Sposób modyfikacji powierzchni poliwęglanu i powierzchnia poliwęglanu zmodyfikowana tym sposobem. Sposób dzielenia kropel w złączu mikroprzepływowym i układ do dzielenia kropel w złączu mikroprzepływowym Sposób oznaczania grupy krwi i układ do oznaczania grupy krwi Katarzyna Winkler, Marcin Fiałkowski, Agnieszka Kamińska, Robert Hołyst Volodymyr Sashuk, Agnieszka Kamińska, Robert Hołyst, Marcin Fiałkowski Joanna Niedziółka-Jonsson, Izabela Kamińska, Agnieszka Kamińska, Marcin Opałło, Robert Hołyst, Piotr Garstecki, Paweł Jankowski, Dominika Ogończyk Paweł Jankowski, Ladislav Derzsi, Piotr Garstecki P Polska GB Wielka Brytania CH 01389/ Szwajcaria CH 01477/ Szwajcaria CH 01515/ Szwajcaria GB Wielka Brytania CH 01560/ Szwajcaria Tomasz Kamiński, Piotr Garstecki P Polska Sylwia Makulska, Sławomir Jakieła, Piotr Garstecki P Polska 39 Ogniwo cynkowo-tlenowe i jego zastosowanie. Wojciech Nogala, Ewa Roźniecka, Marcin Opałło GB Wielka Brytania

45 Strona 45 z Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni, powierzchnia otrzymana tym sposobem i jej zastosowanie Sposób otrzymywania bromowanych nanorurek węglowych Biokatoda, sposób wykonania biokatody i ogniwo cynkowotlenowe obejmujące biokatodę. Sposób pokrywania powierzchni ciała stałego dwuwymiarową siecią nanocząstek i powierzchnia ciała stałego pokryta tym sposobem Sposób otrzymywania monodyspersyjnych mikrożeli pektynowych z wykorzystaniem układu mikroprzepływowego. Platforma do pomiarów SERS oraz sposób jej wykonania Marta Siek, Joanna Niedziółka- Jönsson, Marcin Opałło, Agnieszka Kamińska, Anna Kelm, Robert Hołyst Leszek Stobiński, Oskar Michalski, Piotr Tomasik, Marta Mazurkiewicz, Artur Małolepszy Ewa Roźniecka, Marcin Opałło, Martin Jonsson-Niedziółka, Joanna Niedziółka-Jonsson, Katarzyna Szot Jan Paczesny, Krzysztof Sozański, Andrzej Żywociński, Witold Adamkiewicz, Igor Dzięcielewski, Katarzyna Winkler, Agnieszka Kamińska, Robert Hołyst Dominika Ogończyk, Piotr Garstecki, Marta Siek Jan Paczesny, Krzysztof Sozański, Andrzej Żywociński, Witold Adamkiewicz, Igor Dzięcielewski, Katarzyna Winkler, Agnieszka Kamińska, Robert Hołyst P Polska P Polska GB Wielka Brytania P Polska DE Niemcy P Polska Sposób wytwarzania kapsułek z hydrofilowym rdzeniem i polimerową Piotr Garstecki, Marcin Izydorzak GB Wielka Brytania otoczką Sposób zabezpieczenia powierzchni poliwęglanu, zwłaszcza powierzchni kanału mikroprzepływowego z poliwęglanu, przed działaniem rozpuszczalników organicznych oraz powierzchnia poliwęglanu, zwłaszcza powierzchnia kanału mikroprzepływowego z poliwęglanu, zabezpieczona tym sposobem Paweł Jankowski, Dominika Ogończyk, Piotr Garstecki P Polska 48 Elektroda wielowarstwowa i jej zastosowanie. Anna Celebańska, Marcin Opałło, Adam Leśniewski, Dorota Tomaszewska DE Niemcy PATENTY UZYSKANE W 2011 ROKU Lp. Tytuł PL Twórca/twórcy Numer patentu Data decyzji Kraj 1 Sposób przyspieszania separacji faz w układach niejednorodnych, zwłaszcza w układach polimer/ciekły kryształ i polimer/polimer Hołyst Robert, Garstecki Piotr, Wieczorek Stefan, Szymborski Tomasz, Ziębacz Natalia PL Polska 2 Polimer wdrukowany molekularnie, sposób jego wytwarzania oraz chemiczny czujnik piezoelektryczny do oznaczania substancji biologicznie czynnych, zwłaszcza histaminy, dopaminy i adeniny Włodzimierz Kutner, Subramanian Suriyanarayanan, Agnieszka Pietrzyk, Francis D'Souza PL Polska

46 Strona 46 z 87 3 Polimer wdrukowany molekularnie, sposób jego wytwarzania oraz chemiczny czujnik piezoelektryczny do wykrywania i oznaczania substancji biologicznie czynnych wybranych z grupy amin biogenicznych, zwłaszcza melaminy. Agnieszka Pietrzyk, Włodzimierz Kutner, Raghu Chitta, Francis D'Souza, Francesco Sanicolo, Patrizia R. Mussini PL Polska 4 Sposób wytwarzania uporządkowanych struktur surfaktanów zawierających wbudowane nanorurki węglowe Stefan Wieczorek, Robert Hołyst, Xia Xin, Hongguang Li PL Polska 5 Sposób wytwarzania monodyspersyjnego węglanu wapnia Karolina Kędra-Królik, Paweł Gierycz, Malgorzata Wszelaka- Rylik PL Polska 6 Piotr Pięta, Emilia Grodzka, Materiał kompozytowy do budowy Krzysztof Winkler, Alan L. Balch, kondensatorów elektrochemicznych Ganesh M. Venukadasulad, oraz sposób jego przygotowania Francis D'Souza, Włodzimierz Kutner PL Polska

47 Strona 47 z 87 Monografie

48 Strona 48 z 87 Liczba prac 2.1 Wykaz monografii 4 Wydawca Tytuł monografii Autorzy Dane bibliogr. US Department of Commerce US Department of Commerce NIST Electron Effective-Attenuation- Length Database, Version 1.3 : user's guide NIST Backscattering-Correction-Factor Database for Auger Electron Spectroscopy. Version 1.0 : users guide C.J. Powell, A. Jabłoński 2010, 82, s. 44 angielski A. Jabłoński, C.J. Powell 2011, 154,s.34 angielski Oficyna Edukacyjna Pazdro Chemia na co dzień Szmigielski R., Pazdro K. 2011, s. 156 polski angielski

49 Strona 49 z 87 Publikacje w czasopismach naukowych

50 Strona 50 z 87 Liczba prac Wykaz publikacji w czasopismach naukowych Tytuł czasopisma Tytuł artykułu Autorzy Dane bibliogr. Umieszczone w bazie:

51 Strona 51 z 87

52 Strona 52 z 87

53 Strona 53 z 87

54 Strona 54 z 87

55 Strona 55 z 87

56 Strona 56 z 87

57 Strona 57 z 87

58 Strona 58 z 87

59 Strona 59 z 87

60 Strona 60 z 87

61 Strona 61 z 87

62 Strona 62 z 87

63 Strona 63 z 87

64 Strona 64 z 87 LAB ON A CHIP EWOD driven cleaning of bioparticles on hydrophobic and superhydrpphobic surfaces Jonsson-Niedziółka M., Lapierre F., Coffinier Y., Parry S.J., Zoueshtiagh F., Foat T., Thomy V., and Boukherroub R. 2011, 11, JCR

65 Strona 65 z 87

66 Strona 66 z 87

67 Strona 67 z 87

68 Strona 68 z 87

69 Strona 69 z 87

70 Strona 70 z 87

71 Strona 71 z 87

72 Strona 72 z 87 Inne

73 Strona 73 z 87 Liczba prac 2.3 Wykaz innych publikacji (rozdziały w monografii itd..) 4 Wydawca Tytuł monografii Autorzy Dane bibliogr. Język World Scientific Publishing Mathematical Results in Quantum Physics: Proceedings of the QMath11 Conference M. Fiałkowski, A. Bitner, R. Hołyst 2011, 11, World Scientific Publishing

74 Strona 74 z 87 Referaty na konferencjach

75 Wykaz referatów wygłoszonych na konferencjach zagranicznych i krajowych (87 referatów) Strona 75 z 87 Tytuł referatu Nazwa konferencji "A systematic approach to fabrication of chemical sensors for biogenic amines featuring recognition units of molecularly imprinted polymers" 62 nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry, ISE Automated Droplet Microfluidics for Biomaterial Applications FUMAT 2011 Automated Droplet Microfluidics for Studies in Biochemistry and Microbiology Inherently chiral conducting polymer film electrodes Molecularly imprinted polymers for development of chemical sensors for determination of amine contamination On Application of Some Electronically Conducting Polymers to Molecular Imprinting for Chemical Sensing Parallel microchemostats in an automated droplet microfluidic system, Speeds of droplets in microfluidic channels, Automated system for high-throughput screens from microliter samples and posters Ondemand techniques for high-throughput generation of emulsions and for design of multiple droplets, Automated microfluidic system for rapid generation of libraries of nanoliters droplets Toward rational design of chemical sensors for biogenic amines using a concept of molecular imprinting 2011 Ontario-on-Chip and Match Meeting Polymers at Electrodes: A Quarter of a Century later Portable chemical sensors for the rapid detection of chemical and biological agents and other weapons of terrorism" NATO Advanced Research Workshop Polymers at Electrodes: A Quarter of a Century later microtas 2011, October 2 nd -6 th 2011 Potsdam Days on Bioanalysis, 3rd Potsdam Colloquium on Bioanalysis Mikrofabrykacja układów mikroprzepływowych w poliwęglanie oraz modyfikacja ich powierzchni. 2-(2-Pyridyl)pyrrole: coupling of photoinduced electron/proton transfer with conformational changes INTARG-Katowice-2011 Molecules and Light 2011 Advantages of the Massieu functions as an equilibrium state descriptors Integration Scientific Session International PhD Studies MPD, ICHF Are reactions in room temperature ionic liquids faster than they should? Automated droplet microfluidics for studies in biochemistry and microbiology" Biała fluorescencja Polish Photoscience Seminar Korean Institute of Science and Technology Europe, Bubble Tech to Bio App meeting XV Ogólnopolskie Sympozjum zastosowań metod spektroskopowych w badaniu materiałów i związków chemicznych

76 Carbon nanoparticle film electrodes with bilirubin oxidase as biocathodes for zinc-dioxygen hybrid cell Cellular automata approach to corrosion and passivation modeling. The 62th ISE Meeting International Conference on Solution Chemistry Strona 76 z 87 Cellular automata approach to corrosion and passivation modeling. Cellular automata modelling of nanopore formation Charakterystyka rozwoju stabilnych i niestabilnych wżerów na azotowanej stali 38HMJ Chemical pulses in biomimetric droplets Cinchona alkaloids metal complexes as versatile building blocks for constructing chiral non-covalent porous materials and coordination polymers Close-Packed Charged Monolayers Composed of Janus-Type Nanoparticles Complexation of Chiral Substrates by Cyclodextrins Computer modeling of interacting BZ droplets. Crystallography of supramolecular inclusion compounds. Dioxaporphycenes synthesis and spectroscopy Dyfrakcja nanoproszkowa- stosowalność metod polikrystalicznych. Metoda badania zmian struktury nanokryształów pod wpływem środowiska. Efficiency optimization of the square pulse pumped terawatt level Optical Parametric Chirped Pulse Amplifier Electrochemical Impedance of Ti at Different States of Anodisation. Relation to Oscillatory Mode of Anodisation. Electrochemical processes at ionic liquid modified electrodes: Ionic liquid films and ionic liquid stabilised nanoparticles Electron transfer and diffusion. Electron transfer and photodissociation in a spirocyclic bichromophoric molecule International PhD Students aand Young Scientists Conference Young Scientists Towards the Challenges of Modern Technology International Conference on Scientific Computing X Ogólno- polska Konferencja "KOROZJA 2011", INCUP workshop XXII Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography 10th Conference of Colloids and Surface Chemistry 1 st International Conference on Chemistry and its Role in Science (ICCRS-1) INCUP workshop Polish School of Crystallography - Chemical Crystallography of the XXI Century Workshop of the Organic PhotoelectronicsGroup 53 Konwersatorium Krystalograficzne SPIE Security and Defence th International Microsymposium on Electrochemical Impedance Analysis The 62th ISE Meeting Molecules and Light Autumn Meeting of the Polish Photochemistry Group. Molecules and Light 2011, Autumn Meeting of the Polish Photochemistry Group Engineering ligand-coated ZnO nanoparticles XIX EuCheMS Conference on Organometallic Chemistry Evaporation and condensation in simple liquids 24 th Marian Smoluchowski Symposium on Statistical Physics Excited state twisting: a rule or an exception? Molecules and Light 2011

77 Exploring cucurbit[6]uril-peptide interactions in the solid 2nd International Conference on Cucurbiturils state: crystal structure of cucurbit[6]uril complexes with glycyl-containing dipeptides Strona 77 z 87 Exploring nanoparticulate films consisting oppositely 13 th International Symposium on Electroanalytical charged nanoparticles for electrochemical (bio)sensing Chemistry Femtosekundowa wymuszona spektroskopia Ramana II Polska Konferencja Optyczna From models to reality: a (very) personal view of photoscience Molecules and Light 2011 From the living vegetation to the aerosol formation: exploring the phenomena of the Earth s atmosphere Heterogeneous and liquid-phase reactions of BVOCs with inorganic pollutants in the urban atmosphere How stochasticity in gene expression differentiates phenotypes without changing genotypes Hybrid MWCNTs in Electrocatalysis Applications for Fuel Cells Hydrophobic hydration-its physicochemical nature and implications for environment Inclusion and exclusion complexes of cucurbituril Investigation of the bi-molecular energy transfer processes in liquid solutions. Laboratory research on interstellar molecules Large Supramolecular Associates from Small Cyclodextrin Manipulating nanosystems with fluctuation induced forces Mesoscopic theory for equilibrium properties of selfassembling particles in molecular solvents Mesoscopic theory for soft-matter systems NMR spectra and structure of cyclophanes with small bridges. Why they are worth studying? NMR spectroscopy as a useful tool for the recognition of the excited state relaxation path Non-porosity, porosity, multi-porosity: the disordered life of calix[n]arenes in the solid-state. Oddziaływanie azotu w wysokich stężeniach na korozyjne zachowanie żelaza i stali kwasoodpornych. On a three phase coexistence of isotropic phases in the phytantriol/water/ethanol system Optical control of BZ droplet dynamics. Marie Curie Researchers Symposium SCIENCE Passion, Mission, Responsibilities NATO ARW Disposal of Dangerous Chemicals in Urban Areas and Mega Cities 8th European Conference on Mathematical and Theoretical Biology 1 st International Symposium on Advanced Nanostructured Materials for Clean Energy (ANMCE-I) (08-10/03/2011) XVIII INQUA Congress 13th International Seminar on Inclusion Compounds Molecules and Light Autumn Meeting of the Polish Photochemistry Group. Selected Issues of Astronomy and Astrophysics 13th International Seminar on Inclusion Compounds 10 Paul-Peter Eswald Kolloquium 2011, MPI for Intelligent Sytems Microparticles in Stokes Flows 36th Conference of the Middle European Cooperation in Statistical Physics XX International School-Seminar of Galyna Puchkovska "Spectroscopy of molecules and crystals Polish Photoscience Seminar 13th International Seminar on Inclusion Compounds X Ogólno- polska Konferencja "KOROZJA 2011", German Liquid Crystal Conference 2011 INCUP workshop

78 Organic sulphates and nitrates in the urban atmosphere Overview of the current scientific activity of Group 26 Pair Density-Functional Theory Based on Multi- Configuration Self-Consistent Field Method Pair Density-Functional Theory based on Multi- Configuration Self-Consistent Field Method Photophysics control by methyl substituents: mesosubstituted porphycenes Próba modelowania obfitości cząsteczek wieloatomowych w rozmytym ośrodku miedzygwiazdowym Quantum Well States and Oscillatory Magnetic Anisotropy inferromagnetic Thin Films. Reassessment of the Kramers-Kronig relations in the context of the stability of the titanium electrode Recent advances in spectroscopy and photochemistry of matrix-isolated cyanoacetylenes Scale-dependent viscosity of E. Coli cytoplasm and its implication on kinetics of protein-dna interactions NATO ARW Disposal of Dangerous Chemicals in Urban Areas and Mega Cities Workshop of the Organic PhotoelectronicsGroup 27th Inernational Conference "Neutron Scattering Spectroscopyand Related Problems International Conference on the Applications of DFT in Chemistry and Physics International Conference on Photochemistry: ICP25 Seminarium fizyki ośrodka międzygwiazdowego The 56th Magnetism and Magnetic Materials Conference 44th Heyrovsky Discussion Chemistry and Physics of Matrix-Isolated Species 17 th International Biophysics Congress (IUPAB) Strona 78 z 87 Scanning tunneling microscopy of perylene derivatives 5th International Workshop on Surface Physics Softening of α-ti and Ti Alloys by Electrochemically Międzynarodowa Konferencja Environmental Introduced Hydrogen Degradation of Engineering Materials EDEMET 2011, May 2011 Spatiotemporal Dynamics of BZ-reaction in lipid covered droplets FUNCDYN 2011 Fourth European Science Foundation Conference on Functional Dynamics Specyficzność elektrochemicznej metody przenikania do wyznaczania dyfuzyjności wodoru w metalach / Specificity of the electrochemical permeation method for determination of hydrogen diffusivity in metals Spiroconjugation and intramolecular electron transfer in bichromophoric molecules Spiroconjugation-mediated ultrafast dynamics of white light emitting molecules Surface Science: Atomic and molecular imaging with scanning tunneling microscope Synthesis and Characterization of AuPd/CeO 2 /MWCNTs Hybrid Materials Tautomerization and excited states of heteroaromatic donor-acceptor systems X Ogólno- polska Konferencja "KOROZJA 2011", Polish Photoscience Seminar XXV International Conference on Photochemistry Integration Scientific Session International PhD Studies MPD, IChF PAN, ACTSEA-2011 Sesja Sprawozdawczo-Szkoleniowa Użytkowników KDM

79 The First Example of Tetraphenylimidodiphosphinate Ternary Eu(III) Complexes: Dramatic Photoluminescence Enhancement by Heterocyclic Co- Ligands The Problem of Electrochemical Stability Revisited. EIS Data on Anodisation of Ti XIth International Conference on Molecular Spectroscopy: From Molecules to Molecular Materials, Biological Molecular Systems and Nanostructures 9th International Microsymposium on Electrochemical Impedance Analysis Strona 79 z 87 The Structural View on Hydrophobic Hydration Triple point temperature for five fluorinated propane derivatives refrigerants Two-Dimensional Network of Gold Nanoparticles in Liquid Crystal Matrix Viscosity in soft matter systems at all lengthscales What's new and exciting in intra- and intermolecular hydrogen bonds? White light and chemistry Wodór w membranie dwuwarstwowej symulacja procesów przenikania i desorpcji i ich doświadczalne potwierdzenie Wpływ warstw powierzchniowych na wnikanie wodoru do żelaza z roztworu NaOH podczas polaryzacji katodowej i anodowej. Zastosowanie procesów degradacji i pasywacji do funkcjonalizacji nowych materiałów 4 th Annual Protein and Peptide Conference (PepCon- 2011) The 23rd IIR Interna-tional Congress of Refrigeration Refrigeration for Sustanaible Development IX Ogólnopolskie Sympozjum Naukowego Koła Chemików UAM 10 th International conference on colloids and surface chemitry International Symposium: From Small to Large Molecular Systems: Challenges of Their Analysis TOPBIO Tutorial School XIX Ogólnopolska Szkoleniowa Konferencja Naukowo- Techniczna. ANTYKOROZJA Systemy.Materiały.Powłoki, X Ogólno- polska Konferencja "KOROZJA 2011", X Konferencja Korozja 2011

80 Strona 80 z Informacja o poniesionych kosztach związanych ze zrealizowanymi zadaniami badawczymi objętymi planem zadaniowofinansowym: wydatki ogółem ,22 zł, w tym: 1) środki z dotacji na działalność statutową ,22 zł, w tym środki przeniesione z roku poprzedniego ,65 zł; 2) inne środki budżetowe 0,00 zł; 3) pozostałe środki 0,00 zł; 4) wysokość niewykorzystanych środków z dotacji, przenoszonych na rok następny ,43 zł. 4. Struktura poniesionych kosztów: Lp. Przeznaczenie Koszty ogółem Koszty z dotacji Działania niezbędne do rozwoju specjalności naukowych lub kierunków badawczych oraz rozwoju kadry naukowej, w tym badania naukowe lub prace rozwojowe ujęte w planie finansowym jednostek naukowych , ,02 2. Utrzymanie infrastruktury badawczej, w tym bibliotek i archiwów , , Zatrudnienie niezbędnej kadry naukowej i inżynieryjnotechnicznej Zakup lub wytworzenie aparatury naukowo-badawczej, związanej z realizacją zadań, o których mowa w pkt 1, niestanowiącej dużej infrastruktury badawczej Współpraca naukowa krajowa i zagraniczna, niezbędna do realizacji zadań, o których mowa w pkt , , , , , ,34 6. Upowszechnianie nauki , ,45 RAZEM: , ,22 5. Informacja o kosztach restrukturyzacji Kwota wydatkowana na restrukturyzację ogółem bd. w tym z przyznanej dotacji 0,00 6. Informacja o wynikach i efektach przeprowadzonej restrukturyzacji Nie przeprowadzono restrukturyzacji 7. Rozliczenie przyznanych środków pod względem zgodności z planem i harmonogramem restrukturyzacji. Środki na restrukturyzację nie zostały przyznane

81 Strona 81 z 87 III. RAPORT Z WYKORZYSTANIA ŚRODKÓW PRZYZNANYCH NA FINANSOWANIE DZIAŁALNOŚCI POLEGAJĄCEJ NA PROWADZENIU BADAŃ NAUKOWYCH LUB PRAC ROZWOJOWYCH ORAZ ZADAŃ Z NIMI ZWIĄZANYCH, SŁUŻĄCYCH ROZWOJOWI MŁODYCH NAUKOWCÓW ORAZ UCZESTNIKÓW STUDIÓW DOKTORANCKICH 1. Kwota dotacji będącej w dyspozycji jednostki w roku poprzedzającym rok złożenia wniosku ,00 zł. 2. Kwota wydatkowana z dotacji ,02 zł. 3. Informacja opisowa o realizacji celów związanych z: 1) rozwojem naukowym młodych naukowców; Środki przeznaczone na rozwój młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich zostały rozdysponowane w trybie konkursowym. Od 2011 roku organizujemy konkurs Młodzi badacze IChF, którego laureatami mogą zostać młodzi pracownicy naukowi lub doktoranci IChF PAN, którzy w ciągu poprzednich trzech lat opublikowali co najmniej jedną pracę, której byli pierwszymi autorami. Oceniany był dorobek publikacyjny uczestników, a ocena zależała of impact factor czasopisma. Premiowane było bycie pierwszym autorem oraz autorstwo korespondencyjne. W ten sposób premiowaliśmy nie tylko poziom prac naukowych wykonywanych przez młodych pracowników naukowych, ale ich znaczący udział. Oczekujemy, że ten sposób wykorzystania funduszy przyczyni się nie tylko zwiększenia liczby publikacji młodych badaczy, ale także do wybierania czasopism o wyższym impact factor jako miejsca publikowania swoich prac. Planujemy kolejne edycje konkursu Młodzi badacze IChF w kolejnych latach. Środki niewykorzystane w roku 2011, zostały wykorzystane w obecnej edycji konkursu, który został rozstrzygniety w czerwcu 2012 r. 2) rozwojem specjalności naukowych w jednostce. W 2011 zapoczatkowano prace w dwóch nowych specjalnościach naukowych: 1. Nanoinżynieria powierzchni - dr Joanna Niedziółka-Jonsson Prace w tej dziedzinie obejmują wytwarzanie metalicznych nanostruktur metodą elektrochemiczną, wyjaśnienie mechanizmu elektrochemicznego tworzenia mikronowych metalicznych, oraz wykorzystanie struktur grafenowych do osadzania nanocząstek metali. W roku 2012 powstał w ICHf PAN nowy zespół bawczy Nanoinżynieria powierzchni do chemo- i bioczujników, kierowany przez młodego pracownika naukowego dr Joannę Niedziółkę-Jonsson, laureatkę konkursów grantowych Focus (Fundacji na rzecz Nauki Polskiej) i Lider (Narodowego Centrum Badań i Rozwoju). 2. Chemia biofizyczna - dr Anna Ochab-Marcinek Celem prowadzonych badań jest zrozumienie jakie czynniki wpływają na szybkość dyfuzji i reakcji chemicznych w zatłoczonym środowisku, np. w roztworach polimerów lub białek. W roku 2013 zostanie otwarty nowy zespół tematyczny Chemia biofizyczna: Dyfuzja i reakcje chemiczne w zatłoczonym środowisku, kierowany przez młodego naukowca dr Annę Ochab-Marcinek. 4. Liczba młodych naukowców uczestniczących w badaniach Informacja o wysokości niewykorzystanych środków z dotacji, przeniesionych na rok następny ,98 zł. 6. Informacja o obowiązującym w jednostce wewnętrznym trybie konkursowym (należy dołączyć regulamin lub zasady podziału środków przyznanych jednostce w roku poprzedzającym rok złożenia wniosku na działalność polegającą na prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich):

82 Strona 82 z 87

83 Strona 83 z 87

84 Strona 84 z 87

85 Strona 85 z 87

86 Strona 86 z 87

87 Strona 87 z 87 H. INFORMACJE O OSOBIE ODPOWIEDZIALNEJ ZA SPORZĄDZENIE WNIOSKU Imię i nazwisko: Marcin Opałło, tel: , faks: , mopallo@ichf.edu.pl adres: Warszawa, ul. Kasprzaka 44/52 pieczęć jednostki Główny księgowy/kwestor Kierownik jednostki Rektor* data podpis i pieczęć podpis i pieczęć podpis i pieczęć *) w przypadku gdy wniosek podpisany jest przez prorektora, do wniosku dołącza się pełnomocnictwo/ upoważnienie.

88

89

90

91

92 3 Plany badawcze Instytutu Chemii Fizycznej w 2013 roku 1

93 2013 Indukowane ciśnieniem syntezy i procesy fizykochemiczne (1) Przeprowadzone zostaną badania przewodnictwa związków o wysokiej zawartości wodoru, między innymi wodorków ziem rzadkich, gdzie oczekiwane są przejścia izolator-metal pod wysokim ciśnieniem. Dotychczas próby eksperymentalne nieudane) były rzadko prowadzone na świecie ze względu na trudności z uzyskaniem odpowiedniej czystości próbek. W Zespole tematycznym I, jako nieliczni w świecie, mamy opanowaną syntezę takich próbek. W konkluzjach licznych publikacji teoretycznych, w tej tematyce, autorzy zachęcają do podjęcia badań eksperymentalnych weryfikujących ich koncepcje i metody obliczeń. Przewidywane zachowanie Tc (temperatury krytycznej) w funkcji ciśnienia wybranych związków REH 3 (Kim et al. PNAS 107 (2010) 2793)) 2

94 2013 Indukowane ciśnieniem syntezy i procesy fizykochemiczne (1) Kontynuowane będą badania spektroskopowe wodorku miedzi pod wysokim ciśnieniem (mikro-raman). Przeprowadzimy również próby termicznego oraz fotolitycznego rozkładu CuH w celu uzyskania materiałów przydatnych jako podłoże do zastosowań analitycznych (wykrywanie ilości śladowych substancji-sers). Wodorek miedzi używany jest jako katalizator w reakcjach organicznych szczególnie w reakcjach stereoselektywnego uwodorniania niektórych alkoholi. Badania dynamiki sieci mogą dostarczyć dodatkowych informacji potrzebnych dla wyjaśnienia mechanizmu jego katalitycznych właściwości. Zamierzamy również przeprowadzić badania dyfrakcji rentgenowskiej w niskich temperaturach materiału wykazującego wysoką zawartość wodoru tj. LaNi 5 H 9 /LaNi 5 D 9 o nieznanej jeszcze strukturze. Planujemy systematyczną analizę dużej puli nieznanych związków chemicznych, z zastosowaniem najnowszych technik symulacji ciał stałych pod zwiększonym ciśnieniem. Badania mają na celu identyfikację stabilnych oraz meta-stabilnych związków zawierających atomy wybranych gazów szlachetnych związanych chemicznie z atomami innych pierwiastków. W celu identyfikacji w/w związków zostaną zastosowane zaawansowane techniki poszukiwawcze oparte na algorytmach genetycznych USPEX oraz XtalOpt. Techniki te pozwalają na wysoce wydajną i szybką analizę bardzo dużej liczby izomerów związków systemu. Podstawowy plan zakłada szeroko zakrojoną analizę dużej puli związków-o zadanej stechiometrii bez podawania dodatkowej informacji na temat badanego kandydatów w tym: FxHey, FxNey, FxAry, FxKry, FxXey FxRny, OxNey, OxAry, OxKry, (gdzie: x=1-6, y=1-6). We współpracy z Instytutem Fizyki Ciała Stałego RAS w Chernogolovce kontynuowane będą badania nowej wysokociśnieniowej fazy w układzie woda-wodór w zakresie niskich temperatur. Faza ta interesująca ze względu na możliwość występowania w przestrzeni kosmicznej została zsyntetyzowana w Zespole I. Dla oznaczenia pełnej struktury tej fazy wykonane zostaną badania neutronograficzne 3

95 Warstwy molekularne (1) 2013 Proponujemy opracowanie i wykonanie nowych chemoczujników do selektywnego oznaczania wybranych alkoholi cukrowych, D- i L-arabitolu. W czujnikach tych polimery wdrukowywane molekularnie (MIPs) będą wykorzystane jako elementy rozpoznające, zapewniające selektywność oznaczeń. Opracowane będą nowe bitiofenowe materiały polimerowe zdolne do odwracalnego wiązania wybranych analitów. Anality te są optycznie czynne i dlatego selektywność MIP będzie również obejmowała rozpoznawanie izomerów optycznych. Zapewnione będzie także szybkie przenikanie cząsteczek analitów do miejsc ich wiązania w polimerze, tj. do wdrukowanych luk molekularnych, aby zapewnić wysoką wykrywalność i czułość oznaczeń. Sygnał chemicznego rozpoznawania będzie w różny sposób przetwarzany na sygnał analityczny, np. za pomocą wybranych technik elektroanalitycznych i piezoelektrycznych. Wraz z postępem medycyny, zarówno w zakresie terapii chorób nowotworowych jak i transplantacji narządów i szpiku, szybko wzrasta liczba towarzyszących im zakażeń grzybiczych. Jednym z najczęstszych patogenów izolowanych z krwi, odpowiedzialnym za infekcje grzybicze, są grzyby z rodziny Candida. Ich obecność sprawia, że naturalny stosunek molowy D- i L-arabitolu w organiźmie pacjenta zmienia się. Powodzenie terapii zależy od tego czy diagnoza tych zakażeń jest szybka i trafna. Oznaczanie stosunku molowego D- arabitolu do L-arabitolu we krwi i moczu pozwala na wykrycie tych infekcji we wczesnym ich etapie. Obecnie stosowane metody oznaczania D- i L-arabitolu wykorzystują różne techniki chromatograficzne. Wymagają one stosowania drogiego sprzętu i jego obsługi przez wykwalifikowany personel. Dlatego ta metoda diagnostyki jest obecnie niedostępna dla większości szpitali a zwłaszcza pacjentów w domu. Opracowanie selektywnych czujników chemicznych zdolnych do rozpoznawania D- i L-arabitolu wychodzi naprzeciw tym zapotrzebowaniom. 4

96 2013 Warstwy molekularne (2) Kontynuowane będą badania, za pomocą techniki Langmuira-Blodget (LB), zmierzające do zoptymalizowania parametrów elementu fotowoltaicznego z zastosowaniem eloktrono-donora - pochodnej fullerenu C 60 i elektrono-akceptora - pochodnej porfiryny cynku: O O O O N O O O O N N N Zn N N N N O O O O O O O O Zn(TPPE) C 60 im Wzór strukturalny akceptora - Zn(TPPE) i donora - C 60 im. Donorowo-akceptorowe kompleksy ftalocyjaninowo-fulerenowe nadają się do budowy organicznych układów fotowoltaicznych. Jednakże układy te charakteryzują się stosunkowo niską sprawnością z uwagi na bezpromieniste rozpraszanie energii w stanie fotowzbudzonym ftalocjaniny. Rozpraszanie to obniża prawdopodobieństwo międzycząsteczkowego przeniesienia ładunku pomiędzy donorem a akceptorem. Jako donory, proponujemy więc zastosowanie pochodnych ftalocjanin, które utrudnią wzajemne zbliżenie ich cząsteczek w warstwie LB uniemożliwiając to rozpraszanie, np. pochodną tetrafenylową, Zn(TPPE). Spośród kilku wcześniej stosowanych przez nas adduktów fulerenowych jako akcepotory, imidazolowy addukt C 60 (C 60 im) wykazał najwyższą sprawność, dlatego będzie on stosowany w naszych badaniach. 5

97 2013 Krystalochemia związków inkluzyjnych (1) Otrzymywanie kompleksów molekularnych związków typu kaliksareny (gospodarz), zarówno rozpuszczalnymi jak i nierozpuszczalnymi w roztworach wodnych, ze związkami o znaczeniu biologicznym, w tym leki i feromony (gość). Krystalizacja tych kompleksów i badanie ich struktury krystalicznej i molekularnej. Badanie oddziaływań gość-gospodarz w tego typu kompleksach molekularnych. Badania strukturalne kompleksów inkluzyjnych i ko-kryształów kukurbituryli ze związkami o znaczeniu biologicznym, w tym leki. Krystalizacja i badanie ich struktury krystalicznej i molekularnej, badanie oddziaływań gość-gospodarz w tego typu kompleksach molekularnych. Badanie przemian fazowych w ciele stałym kryształ-do-kryształu związanych z utratą rozpuszczalnika. Struktura kompleksów kukurbit[6]urylu z dwupeptydami Gly-Phe i Gly-Gly. Badanie zdolności samoorganizacji i badania strukturalne amfifilowych kaliksarenów oraz wykorzystania tych amfifilowych kaliksarenów w warstwach Langmuira-Blogget jako matrycy do kontrolowanego epitaksjalnego wzrostu kryształów innych związków. Badania strukturalne związków heterocyklicznych typu tioazyn o potencjalnym działaniu biologicznym i zastosowaniu medycznym. 6

98 2013 Bioinżynieria powierzchni do chemo- i bioczujników (1) Elektrosynteza materiałów nanometalicznych na granicy trzech faz. Prowadzone będą dalsze badania nad wyjaśnieniem mechanizmu tworzenia submikronowych metalicznych struktur na granicy trzech faz. Zbadany zostanie wpływ stosowanych technik elektrochemicznych na tworzenie się mikroemulsji na granicy faz dwóch nie mieszających się rozpuszczalników. W tym celu wykonanych zostanie szereg badań elektrochemiczych sprzężonych z mikroskopią optyczną i sił atomowych. Submikronowe strutury metaliczne pokryte cienkimi warstwami (np. grafenu) posłużą jako podłoża do bioczujników (np. dopaminy wykorzystujących miejscowy powierzchniowy resonans plazmonowy (LSPR) i/oraz powierzchniowo wzmocnioną spektroskopię Ramana (SERS). Uniwersalny sensor do wykrywania wirusów wykorzystujący zlokalizowany rezonans plazmonów powierzchniowych. Kontynuowane będą badania osadzania cienkich warstw materiałów zol-żelowych na podłoża z elektrogenerowanymi nanocząstkami metali szlachetnych tj. Au, Ag i ich stopami. Ma to na celu zapewnienie odporności mechanicznych nanostruktur oraz stabilne wprowadzenie grup funkcyjnych na powierzchnię. Pozwoli to na stworzenie platformy do trwałego unieruchamiania przeciwciał w celu selektywnego rozpoznawania wirusów. Szczególny nacisk zostanie położony na badania wpływu kolejnych elementów platformy na właściwości zlokalizowanego rezonansu plazmonów powierzchniowych. Do wykrywania specyficznych oddziaływań przeciwciało-bakteriofag wykorzystany zostanie LSPR oraz SERS. 7

99 Bioinżynieria powierzchni do chemo- i bioczujników (2) 2013 Molekularnie elektrowdrukowana cienka warstwa zol-żelowa do detekcji wirusów. Podjęte zostaną badania nad wytworzeniem czujnika do szybkiego i bezznacznikowego rozpoznawania wirusów wykorzystującego elektrowdrukowywaną molekularnie cienką warstwę zol-żelową. Na podłożu ITO zostaną elektroosadzone nanocząstki metali szlachetnych wykazujące rezonans plazmonów powierzchniowych oraz warstwa polikrzemianowa z odciskami wirusów. Kluczowym elementem czujnika będzie molekularnie wdrukowana cienka warstwa polikrzemianowa wytwarzana techniką elektroosadzania. Aby otrzymać materiały z warstwą wdrukowaną, w której strukturze znajdują się miejsca wiążące wybranej cząsteczki, polimeryzację warstwy przeprowadza się w obecności tych cząsteczek. Po ich usunięciu pozostają luki (odciski) o rozmiarach, kształcie oraz grupach funkcyjnych pasujących do wdrukowywanej drobiny, np. wirusa. Detekcja wirusów będzie polegać na zmianach widma UV-Vis, gdyż częstotliwość LSPR jest czuła na zmiany stałej dielektrycznej w otoczeniu nanocząstek. Dlatego pojawienie się wirusa spowoduje przesunięcie maksimum absorpcji na widmie. 8

100 2013 Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów (1) Dendrymery w roztworach dyfuzja, lepkość, zachowania fazowe, wpływ typu, ilości i struktury grup końcowych na dynamikę makrocząsteczek w roztworach kontynuacja. Będą prowadzone prace związane z wpływem ph na zachowania dendrymerów w roztworach wodnych (H2O i D2O). Wyniki dotychczas prowadzonych badań pokazują, że zmniejszenie ph roztworu powoduje agregację cząsteczek polimeru oraz wyraźną zmianę ich rozmiarów. W literaturze nie prezentowano do tej pory badań eksperymentalnych na ten temat. Obliczenia metodą dynamiki molekularnej sugerują, że obniżenie ph powoduje ekspansję cząsteczek dendrymeru Nasze wstępne wyniki wyraźnie pokazują efekt przeciwny. Poniższe porównanie pokazuje zaobserwowany efekt. Promień żyracji jako funkcja czasu dla G5-NH2 PPi. Promień hydrodynamiczny jako funkcja ph W szczególności planowane są następujące badania: Pomiary DLS roztworów dendrymerów dla różnych ph i różnych mocy jonowych roztworów. Pomiary statycznego rozpraszania światła. Celem tych prac będzie przede wszystkim wyznaczenie promienia żyracji dendrymeru w roztworach wodnych. Promień żyracji jednoznacznie określi zmiany wielkości cząsteczek polimeru wraz ze zmianami stężenia jonów wodorowych i mocy jonowej. Pomiary dyfuzji metodą NMR roztworów dendrymerów dla różnych ph i różnych mocy jonowych roztworów. 9

101 2013 Zachowania fazowe i dynamika w roztworach polimerów (2) Polimery hiperrozgałęzione charakteryzacja, zachowania fazowe, rozpuszczalność w dwutlenku węgla, dyfuzja, lepkość, porównanie z dendrymerami, synteza, wpływ grup końcowych. W ramach tego zadania kontynuowane będą prace dotyczące dynamiki polimerów hiperrozgałęzionych ze zmodyfikowanymi grupami końcowymi w różnych rozpuszczalnikach oraz badania innych właściwości, takich jak np. lepkości roztworów i stopionych polimerów. W ramach współpracy z Wydziałem Chemicznym Politechniki Warszawskiej planujemy prowadzić badania rozpuszczalności polimerów hiperrozgałęzionych w nadkrytycznym dwutlenku węgla. W swoich badaniach planujemy skupić się na hiperrozgałęzionych poliwęglanach alifatycznych. Poliwęglany alifatyczne, to nowa klasa polimerów, których właściwości predestynują je do zastosowań medycznych i farmaceutycznych. Zapewnienie dobrej rozpuszczalności w nadkrytycznym dwutlenku węgla może mieć duże znaczenie technologiczne oraz ułatwić przygotowanie materiałów do celów medycznych i farmaceutycznych wytwarzanych na bazie tych polimerów. W odróżnieniu od polimerów łańcuchowych, modyfikacja grup końcowych w polimerach hiperrozgałęzionych znacząco zmienia ich właściwości fizykochemiczne, w tym rozpuszczalność. Celem projektu jest określenie optymalnej budowy poliwęglanu gwarantującej rozpuszczalność w nadkrytycznym dwutlenku węgla w temperaturach do 350 K i ciśnieniach poniżej 30 MPa. Ciecze jonowe, jako rozpuszczalnik w technologii polimerów W ramach tego zadania badawczego planujemy kontynuowanie badań nad charakteryzacją kompozytów oraz badań właściwości roztworów celulozy, nanorurek i surfaktantów w cieczach jonowych. W szczególności planujemy: Badania kompozytów metodą spektroskopii Ramana, spektroskopii impedancyjnej. Badanie micelizacji SDS-u w cieczach jonowych i wpływ procesu micelizacji na proces dyspergowania nanorurek w cieczy jonowej. Charakteryzację roztworów celulozy w cieczach jonowych takimi technikami jak DLS, SLS. Badanie właściwości mechanicznych kompozytów. Badanie wpływu funkcjonalizowania nanorurek na proces tworzenia i właściwości kompozytu. 10

102 2013 NMR ciała stałego dynamika molekularna i dynamika wiązania wodorowego (1) Badania dynamiki molekularnej za pomocą metod magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR). Proces wewnątrzcząsteczkowego przeniesienia protonu w porficynie zamierzamy śledzić wykorzystując numeryczną analizę kształtu linii. Teoria spinowej relaksacji jądrowej przewiduje, że widmo 1 H NMR protonów w każdym z mostków N-H-N odzwierciedla nie tylko skalarne stałe sprzężenia 1 J( 14 N- 1 H), ale również stałą 2 J( 14 N- 14 N) pomiędzy magnetycznie równocennymi jądrami azotu, oraz krzyżową korelację jądrowych oddziaływań kwadrupolowych pomiędzy nimi. Ta ostatnia wielkość powinna z kolei odzwierciedlać parametry geometryczne mostka N-H-N, a także powinna zależeć od prędkości przeniesienia protonu tzn. od tego, czy jego ruch jest szybszy, czy wolniejszy od globalnej reorientacji molekuły. Pracę tę podejmujemy w celu rozstrzygnięcia dramatycznych rozbieżności w ocenie prędkości transferu protonu w porficynie Korzystając z uruchomionego w laboratorium unikatowego połączenia spektrometru NMR z laserem, zamierzamy prowadzić badania ścieżek reakcji fotochemicznych wywoływanych światłem lasera w próbce umieszczonej we wnęce rezonansowej spektrometru NMR. Cząsteczkami wybranymi do badań są betatioksoketony, które przejawiają własności fotochromowe. Celem pracy jest wyjaśnienie zmian konformacyjnych w tych molekułach powodowanych światłem, w zależności od sposobu naświetlania próbki, temperatury oraz rozpuszczalnika. Detekcja fotoproduktów oraz ich identyfikacja odbywa się technikami cieczowej spektroskopii NMR. 11

103 2013 NMR ciała stałego dynamika molekularna i dynamika wiązania wodorowego (2) Będziemy kontynuować nasze wcześniejsze badania nad cyklofanami na dwu grupach tych związków: [2.2]-cyklofanami i [2.2.2]- cyklofanami z mostkiem z wiązaniami nienasyconymi. Wykonamy pomiary widm NMR i UV oraz obliczenia struktury, przesunięć chemicznych i stałych sprzężenia spin-spin. W celu dokładnego wyznaczenia parametrów NMR, włączając w to wszystkie stałe HH J, przeprowadzimy analizę numeryczną widm. 12

104 Termodynamika dla ekologii procesy regulacyjne (1) 2013 Będą prowadzone doświadczalne i teoretyczne badania termodynamiczne dotyczące rozwiązywania ważnych zagadnień związanych z ochroną środowiska, pomocnych do opracowania nowych technologii ochrony środowiska oraz otrzymywania nowych materiałów i farmaceutyków. W szczególności: opracowanie metody otrzymywania i zbadanie własności fizykochemicznych kompleksów inkluzyjnych leków (efedryna i jej pochodne, chinolina i jej pochodne, atropina i jej pochodne) z cyklodekstrynami (α-, β-, γ- cyklodekstryny i ich hydroksypropylowe pochodne), np. pochodne acyklowiru (poniżej widok cyklodekstrynowego kompleksu z góry i z boku). 13

105 Termodynamika dla ekologii procesy regulacyjne (2) 2013 opracowanie metod nanoszenia wyżej wymienionych leków i innych substancji bioaktywnych oraz kompleksów inkluzyjnych tych substancji z cyklodekstrynami na materiały nanometryczne (przede wszystkim węglan wapnia) stanowiące ich stały nośnik, zbadanie termodynamiki oddziaływań leków i innych substancji bioaktywnych oraz kompleksów inkluzyjnych tych substancji z naturalnymi cyklodekstrynami i ich pochodnymi z rozpuszczalnikiem i stałym nanomateriałem, zbadanie struktury (wielkość cząstek, ich rozkład, wielkość aglomeratów, itp.) i własności fizykochemicznych nanocząsteczek (węglan wapnia) pokrytych warstwami leków i innych substancji bioaktywnych oraz kompleksów inkluzyjnych tych substancji z cyklodekstrynami, pomiary oraz opis (korelacja i przewidywanie) własności termodynamicznych wieloskładnikowych mieszanin utworzonych przez wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i wodę. pomiary współczynników podziału WWA pomiędzy wodę i 1-oktanol oraz współczynników aktywności w nieskończonym rozcieńczeniu tych polutantów w roztworach wodnych, termodynamiczny opis propagacji WWAw środowisku naturalnym głównie polskich zbiorników wodnych; badania kalorymetryczne, leków oraz związków organicznych, ważnych z punktu widzenia ochrony środowiska, w szerokim zakresie temperatury. 14

106 2013 Struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych (1) Prowadzone będą następujące badania Synteza i badania kompleksowania z udziałem dimerów cyklodekstrynowych. Oczekujemy wzmocnienia efektywności kompleksowania niektórych leków przeciwnowotworowych, w tym kwasu tetrahydrofoliowego oraz fluorodeksourydyny. 15

107 2013 Struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych (2) Opracowanie hydrotermalnej metody wytwarzania hybrydowych nanokompozytów nanorurek węglowych i nanocząstek tlenków metali przejściowych z zastosowaniem do ogniw paliwowych i słonecznych. Strukturalne badania hydratacji hydrofobowej oraz mieszanej, hydrofilowo-hydrofobowej, w układach zawierających cząsteczki makrocykliczne i ich kompleksy inkluzyjne. Badania selektywności kompleksowania metodami chromatograficznymi i elektroforetycznymi substancji aktywnych biologicznie (chiralne flawanony, pochodne pirolidyn-2-onu) z wykorzystaniem cieczy jonowych jako dodatku do chiralnej fazy ruchomej zawierającej cyklodekstrynę, do rozdzielania enancjomerów metodą chromatografii cieczowej, oraz jako dodatku do chiralnej fazy stacjonarnej dla chromatografii gazowej. Badane będą również fazy chiralne zawierające kombinację dwóch czynników chiralnych, celem zwiększenia możliwości sterowania selektywnością kompleksowania (cyklodekstryny i pochodne kwasu winowego). Badania strukturalne kompleksów cyklodekstryn z substratami biologicznie czynnymi metodami dyfraktometrii rentgenowskiej. Badania strukturalne jonowych kompleksów cyklodekstryn, jako potencjalnych selektorów chiralnych i/lub układów modelowych dla enancjoselektywnych procesów ekstrakcyjnych. Opracowanie w formie książkowej podsumowania badań w dziedzinie struktura a selektywność inkluzyjnych kompleksów supramolekularnych. 16

108 OnZ On Z OnZ On Z OnZ On Z OnZ On Z O polymer-c ZnO nan O On 2013 Kompleksy koordynacyjne i materiały funkcjonalne (1) Otrzymywanie i funkcjonalizacja nanocząstek ZnO Będą kontynuowane badania nad opracowaniem oryginalnych metod syntezy ZnO o różnej morfologii, w tym stabilnych kropek kwantowych z rdzeniem ZnO w zdefiniowanym otoczeniu sfunkcjonalizowanych ligandów lub polimerów biodegradowalnych. Wieloetapowe prace będą ukierunkowane na poszukiwaniu nowych prekursorów metaloorganicznych oraz badanie jednostkowych etapów przemian dla zapewnienia kontroli nad złożonymi procesami otrzymywania nanostruktur o zaprojektowanej budowie. Planujemy również dalsze badania nad projektowaniem i syntezą dobrze zdefiniowanych prekursorów materiałów luminescencyjnych opartych na pochodnych 8-hydroksychinoliny i innych ligandach wykazujących w połączeniu z metalami właściwości luminescencyjne. Projektowanie i synteza molekularnych magnetyków. Badania w tym obszarze będą obejmowały zarówno studia teoretyczne nad zjawiskami magnetycznymi na poziomie molekularnym jak i zagadnienia związane z syntezą, pomiarami własności magnetycznych oraz korelacją właściwości magnetycznych i budową wysokospinowych kompleksów manganu i kobaltu. Rozwiniemy nowe podejście do syntezy molekularnych magnetyków, które pozwala otrzymywać produkty o bardziej przewidywalnej budowie i właściwościach magnetycznych. Istotą badań w pierwszym etapie będzie synteza niedostępnych komercyjnie bezwodnych karboksylanów Mn(II) i Co(II) oraz kompleksów alkoksylowych wybranych metali grup głównych. Następnie prekursory te zostaną wykorzystane w odpowiednio zaprojektowanych układach reakcyjnych do otrzymywania złożonych mono- i heterometalicznych kompleksów alkoksykarboksylanowych manganu i kobaltu. W studiach teoretycznych zostanie wykorzystane termodynamiczne rozszerzenie spinowej teorii funkcjonałów gęstości. Kontynuowane będą badania teoretyczne nad zjawiskami magnetycznymi na poziomie molekularnym jak i zagadnienia związane z syntezą, pomiarami własności magnetycznych oraz korelacją własności magnetycznych i budową wysokospinowych kompleksów manganu i kobaltu. Rozwiniemy metody obliczeniowe dla struktur otwartopowłokowych z dużą ilością elektronów niesparowanych (wysoka polaryzacja spinowa) oraz zagadnienia związane z wpływem temperatury na własności magnetyczne (przejście pomiędzy strukturą wysoko-spinową a niskospinową). Jest to kontynuacja prac prowadzących do wykorzystania dokładnego potencjału wymiennego oraz termodynamicznego rozszerzenia spinowej teorii funkcjonałów gęstości w metodach obliczeniowych chemii kwantowej. 17

109 2013 Kompleksy koordynacyjne i materiały funkcjonalne (2) Konstruowanie mikroporowatych materiałów funkcjonalnych - rozbudowanych układów nieorganiczno-organicznych o otwartej strukturze szkieletowej (metal-organic frameworks MOFs). Rozwiniemy metody syntezy alternatywne do powszechnie stosowanych solwotermalnych przemian chemicznych. Obok opracowanych metod chimie douce, wykorzystamy metodę mechanochemiczną pozwalającą na efektywne otrzymywanie złożonych materiałów w wyniku bezpośredniej reakcji chemicznej z udziałem reagentów w postaci stałej przy użyciu siły mechanicznej. Planowane jest Rozwiniemy tę strategię do otrzymywania homochiralnych polimerów koordynacyjnych i materiałów mikroporowatych opartych na kompleksach metali grup głównych i przejściowych oraz ligandach alkaloidów kory chinowej. Wykorzystamy także dobrze zdefiniowane układy oksocynkowe Zn 4 O(RCOO) 6 w syntezie mechanochemicznej. Bioinspirowane metody syntezy materiałów funkcjonalnych. Układy hydroksycynkowe stanowią strukturalną część wielu klas enzymów cynkowych np. anhydrazy węglanowej aktywnej w odwracalnym wiązaniu CO 2 Dlatego też planujemy badania nad projektowaniem i syntezą oryginalnych układów alkilo(hydroksy)cynkowych w różnym otoczeniu koordynacyjnym do wydajnej aktywacji CO 2 oraz innych małych cząsteczek. Nanostruktury magnetyczne. Kontynuowane będą badania teoretyczne anizotropii magnetycznej warstw metalicznych, jej oscylacji związanych z kwantowymi efektami rozmiarowymi oraz orientacji namagnesowania warstw umieszczonych na podłożu o powierzchni wicynalnej. Badane kwantowe mechanizmy relaksacji spinu w magnetycznych nanostrukturach metalicznych, która jest jednym z głównych czynników wpływających na prędkość ruchu ścianek domenowych w nanodrutach metalicznych i działanie wykorzystujących ten efekt elementów spintronicznych, w tym nowej generacji pamięci magnetycznych typu magnetic domain racetrack memory. 18

110 Fizykochemia miękkiej materii (1) 2013 Biologistyka i mobilność białek w komórkach: W ramach publikacji w czasopiśmie Nano Letters opublikowanej w 2011 roku pokazaliśmy zależność lepkości o skali przepływu (nanolepkość zależna od skali) w układach miękkiej materii: polimerów i surfaktantów w wodzie. Na podstawie analizy wyników i danych literaturowych udało nam się wyznaczyć lepkość zależna od skali w cytoplazmie komórek rakowych HeLa oraz mięśniowych Swiss3T3. Planowane zadania to: Analiza lepkości w nanoskali w układach polielektrolitów według wzorów (1-2) na rys. 1b. Analiza lepkości w miękkiej materii scharakteryzowanej kilkoma skalami długośc.i Analiza wpływu kształtu obiektu tworzącego roztwór (giętki polimer, sztywne wydłużone micele, sferyczne koloidy) na wykładnik a we wzorze na nano-lepkość (rys. 1a). Wpływ temperatury na nano-lepkość oraz na postać wzoru opisującego nanolepkość (rys. 1a). Zastosowanie otrzymanych wyników do analizy lepkości w komórkach bakterii oraz prace nad bazą danych współczynników dyfuzji wszystkich białek w E.coli. (rys. 1b). Analiza stałych trwałości kompleksów białko-dna. Analiza reakcji biochemicznych (cięcie DNA przez enzymy) w zatłoczonym sztucznie środowisku. Na wykresie 1b została pokazana nano-lepkość zależna od skali w E.coli w funkcji promienia hydrodynamicznego próbnika poruszającego się we wnętrzu komórki. Wstępne wyniki dla bakterii E.coli pokazują, że lepkość makroskopowa cytoplazmy jest 28 tys. razy większa niż lepkość wody i 300 razy większa niż lepkość cytoplazmy w komórkach Hela. 19

111 Fizykochemia miękkiej materii (2)

112 2013 Techniki mikroprzepływowe i samoorganizacja w płynach złożonych (1) Będa kontynuowane prace nad opracowaniem platformy technologicznej umożliwiającej projektowanie i konstruowanie zautomatyzowanych układów mikroprzepływowych prowadzących reakcje chemiczne i biochemiczne wewnątrz mikrokropelek. Zostanie opracowany szeroki zestaw modułów pozwalających na: przyjmowanie próbek na pokład układów mikroprzepływowych, tworzenie kropelek o zadanej objętości, łączenie kropelek, mieszanie zawartości kropelek, przeprowadzanie detekcji zawartości kropelek, dzielenia kropelek, cyrkulowanie kropelek przez długi czas wewnątrz kasety mikroprzepływowej, manipulowanie cząstkami koloidalnymi oraz komórkami wewnątrz komórek. Połączenie tych modułów w najróżniejszych konfiguracjach pozwoli na stworzenie zautomatyzowanych układów do badań w chemii syntetycznej i analitycznej, diagnostyce medycznej oraz mikrobiologii. Układ do generowania kropelek na żądanie Diagram fazowy lizozymu otrzymany z wykorzystaniem techniki mikroprzepływowej 21

113 2013 Techniki mikroprzepływowe i samoorganizacja w płynach złożonych (2) Będą rozwijane: narzędzia, czyli techniki mikrofabrykacji i automatyzacji umożliwiające konstrukcje układów badawczych, w szczególności: techniki mikrofabrykacji układów w materiałach polimerowych, rozszerzenie technik mikrofabrykacji o materiały fluorowane i polistyren techniki modyfikacji powierzchni polimerowych, w tym techniki tworzenia stabilnych pokryć metalami i cząsteczkami aktywnymi biochemicznie tworzenie zautomatyzowanych platform do kontroli mikroprzepływów dwufazowych, w szczególności technik egzekucji złożonych protokołów tworzenia, transportu, dzielenia, uzupełniania składu kropli oraz dokonywania pomiarów na kroplach techniki on-chip, czyli mikro-analiza i mikro-synteza chemiczna i biochemiczna opracowanie wysokowydajnych metod prowadzenia reakcji w zautomatyzowanych laboratoriach płytkowych opracowanie układów do wysokowydajnego, przesiewowego badania warunków reakcji chemicznych w szczególności technik ciągłej hodowli bakterii oraz metod analizy sieci metabolicznych opracowanie układów do długotrwałych badań nad hodowlami mikroorganizmów oraz zachowań fazowych roztworów białek badania podstawowe dotyczące hydrodynamiki mikroprzepływów. 22

114 2013 Synteza nanocząstek, tworzenie i charakteryzacja nanostruktur (1) Otrzymamy dwuwymiarowe nanokompozyty przy wykorzystaniu zdolności odpowiednio sfunkcjonalizowanych nanocząstek (NP) do tworzenia gęstych, uporządkowanych monowarstw na granicy olej-woda oraz powietrze-woda. Monowarstwy takie można otrzymywać (i) nanosząc roztwór NP na powierzchnię wody (Rys. 1a) a następnie kompresując go za pomocą wagi Langmuira, albo (ii) wykorzystując zjawisko samoorganizacji, polegające na spontanicznej migracji NP bezpośrednio z fazy objętościowej na powierzchnię rozdziału faz (Rys. 2). Zamierzamy utrwalać otrzymane monowarstwy chemicznie, aby otrzymać bardzo cienkie membrany (Rys. 1c). Otrzymane w ten sposób nano-membrany będą posiadały wytrzymałość mechaniczną, pozwalającą na tworzenie z nich stabilnych błon (free-standing films). Fabrykacja takich materiałów wymagać będzie rozwinięcia technik funkcjonalizacji NP ligandami o różnych reaktywnych grupach funkcyjnych oraz opracowania nowych technik chemicznego linkowania NP na powierzchni. Planujemy w szczególności syntezować elastyczne bardzo cienkie struktury typu sandwich składające się z polimeru półprzewodnikowego znajdującego się między dwiema błonami zbudowanymi NP złota, pełniącymi funkcje elektrod. Planujemywykorzystać zjawisko indukowanej separacji faz do porządkowania NP sfunkcjonalizowanych za pomocą tiolu zawierającego grupy silanolowe (MPTS) w uporządkowane struktury (liotropowe ciekłe kryształy), które następnie zostaną zlinkowane chemicznie za pomocą hydrolizy tetraetyloortokrzemianu (TEOS). Po usunięciu materiału organicznego metodą kalcynacji wysokotemperaturowej uzyskamy ażurowe, porowatych nano-materiałów. Fabrykacja opisanych wyżej nanostruktur wymagać będzie rozwinięcia metod funkcjonalizacji i syntezy nowych rodzajów NP. np. z rdzeniem palladowym. Używając metody indukowanej separacji faz, zamierzamy wprowadzać do matryc ciekłokrystalicznych NP o kształtach anizotropowych (złote nano-pręty).. Rozwiniemy metody fabrykacji platform do detekcji chemicznej bazujących na zjawisku SERS. Planujemy syntezować struktury typu mikrokwiatów składających się z dwóch rodzajów metali złota i srebra. Udało się nam już uzyskać pierwsze tego typu bimetaliczne układy (Rys. 1d). Planujemy zoptymalizować warunki oraz skład mieszaniny reakcyjnej aby uzyskać najwyższe możliwe wzmocnienie sygnału. W ramach tego projektu zamierzamy również wykorzystać opracowaną ostatnio metodę kontrolowanej adsorpcji NP złota do przygotowania podłoża wzrostowego do prętów GaN. 23

115 2013 Synteza nanocząstek, tworzenie i charakteryzacja nanostruktur (2) (a) Sposób otrzymywania monowarstwy nanoczastek na granicyfaz powietrze-woda. Nanocząstki pokryte są mieszaną warstwą tioli hydrofobowych i tioli hydrofilowych posiadających ładunek dodatni lub ujemny. Na powierzchni wody nanocząstki posiadają amfifilową strukturę typu Janus. Uzyskaną monowarstwę można skompresować na wadze Langmuira. (b) Metoda otrzymywania gęsto upakowanych monowarstw amfilifowo sfunkcjonalizowanych nanocząstek, wykorzystująca zjawisko samoorganizacji. Zdjęcia SEM pokazują strukturę hekasgonalną utworzonej monowarstwy. (c) Procedura otrzymywania błon zbudowanych z nanocząstek złota: Monowarstwa odpowiednio sfunkcjonalizowanych nanocząstek poddana jest działaniu ditiolu. Otrzymuje się stabilną mechanicznie błonę (free standing film) o nanometrowej grubości. (d) Zdjęcie SEM mikro-struktury złożonej ze złota i srebra. Po prawej zdjęcie fragmentu tej struktury z mapą składu chemicznego. Kolor niebieski reprezentuje złoto, kolor zielony srebro. Struktury tego typu posiadają bardzo dobre własności jako platformy do SERS. 24

116 Fizykochemia układów złożonych (1) 2013 Będziemy kontynuować badania dotyczące własności cząstek naładowanych przy zastosowaniu metod mechaniki statystycznej, zarówno analitycznych jak i numerycznych, obejmujących minimalizację funkcjonałów odpowiednich potencjałów termodynamicznych jaki i symulacje komputerowe. Konstruowane i badane będą modele obejmujące: cząstki koloidalne w różnych rozpuszczalnikach, w tym w rozpuszczalnikach podlegających przejściom fazowym, cząstki sferyczne i niesferyczne o specyficznych efektywnych oddziaływaniach na powierzchniach rozdziału faz cząstki na zakrzywionych powierzchniach, w tym na powierzchni małych kropel (koloidozomy) cząstki tworzące uporządkowane struktury w szczelinach, porach i ogólnie w ograniczonej geometrii, otoczone sztywną lub elastyczną ścianą Schematycznie przedstawiony układ (lewa część) i efektywne oddziaływanie między naładowaną hydrofilową cząstką w mieszaninie krytycznej zawierającej hydrofilowe jony a naładowanym hydrofilowym podłożem, otrzymane przez nas teoretycznie (linie) i w eksperymencie (symbole) [C. Hertlein et. al., Nature 451, 172 (2008)] (prawa część). 25

117 Fizykochemia układów złożonych (2) 2013 Prowadzone będą badania nad budową mononokryształów utworzonych z periodycznych faz kubicznych. Zamierzamy zbadać strukturę ścian monokryształów utworzonych z fazy kubicznej diamentowej oraz żyroidalnej. Wyniki badań teoretycznych będą konfrontowane z wynikami badań eksperymentalnych. Zamierzamy zbadać strukturę i właściwości faz kubicznych w ograniczonej geometrii, w szczególności zbadane będą struktury, powstające gdy faza kubiczna jest ograniczona płaskimi ścianami. Kontynuowane będą badania nad strukturą kubozomów, w szczególności będziemy badać jaki wpływ na geometrię kubozomu ma struktura i właściwości otaczającego go płynu. Kontynuowane będą badania zjawisk charakterystycznych dla wieloskładnikowych membran biologicznych. Zamierzamy zbadać wpływ makrocząsteczek i cząstek koloidanych na zmiany kształtu membrany lipidowej. Będziemy badali segregację makrocząsteczek w pęcherzykach lipidowych oraz porządkowanie się cząstek koloidalnych na powierzchni membrany. W szczególności interesować nas będą odziaływania miedzy cząstkami koloidalnymi za pośrednictwem membrany lipidowej. Adekwatnym opisem interesujących nas własności pęcherzyków jest opis mezoskopowy zaproponowany przez Helfricha, gdzie różnym składnikom przypisywane są mezoskopowe parametry fenomenologiczne charakteryzujące spontaniczną krzywiznę dwuwarstwy i jej sztywność względem zginania. Zamierzamy przeprowadzić badania w rozszerzonym modelu funkcjonału, w którym uwzględniona zostanie anizotropia wynikająca z kształtu makrocząsteczek znajdujących się w membranie lipidowej. 26

118 2013 Struktura a właściwości katalityczne silnie zdyspergowanych metali na nośniku (1) Właściwości katalityczne układów bimetalicznych opartych na palladzie. Zostaną zsyntezowane oraz scharakteryzowane różnymi metodami fizykochemicznymi bimetaliczne materiały na bazie palladu, które będą użyte jako katalizatory procesu wodoroodchlorowania tetrachlorometanu. Celem tego zadania będzie opracowanie stabilnego i selektywnego katalizatora działającego w kierunku przetworzenia tetrachlorometanu w węglowodory oraz uzyskanie korelacji wiążących strukturę katalizatora z jego właściwościami katalitycznymi. Właściwości katalityczne układów metal/nośnik kwasowy Zostaną zbadane właściwości układów metali (Pt, Pd) osadzonych na nanoskopowym fluorku glinu, charakteryzującym się wysoką powierzchnią właściwą i kwasowością. Układ ten wydaje się posiadać dobre właściwości katalityczne w izomeryzacji alkanów. Badanie katalizatorów wodoroodchlorowania 1,2-dichloroetanu i 1,1,2-trichloroetylenu, jako typowych zanieczyszczeń powietrza i wód gruntowych. Planowana jest synteza i charakteryzacja katalizatorów mono- i bimetalicznych na bazie zeolitów typu BEA, gdzie metal wprowadzony będzie w sieć strukturalną zeolitu oraz nośnikowych katalizatorów metalicznych opartych na węglach turbostratycznych, gdzie fazę metaliczną będzie stanowił Ni, Cu i Pd. Otrzymane katalizatory będą badane w reakcji wodoroodchlorowania 1,2-dichloroetanu i 1,1,2-trichloroetylenu w fazie gazowej. Preparatyka układów na bazie palladu i platyny, jako katalizatorów w procesie elektroutleniania kwasu mrówkowego w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych. Charakteryzacja fizykochemiczna zsyntezowanych układów i ich testowanie w opracowanym ogniwie na kwas mrówkowy na anodzie i katodzie. Prowadzone będą badania nad katalizatorami na bazie palladu i platyny promotowanymi rutenem i tlenkami metali (wolframu, ceru, tytanu, i cyrkonu). Katalizatory te są przeznaczone na anodę i na katodę opracowanego ogniwa niskotemperaturowego na kwas mrówkowy oraz na anodę ogniwa zasilanego mieszaniną wodoru i tlenku węgla. Mieszanina ta będzie symulować wodór zanieczyszczony CO otrzymywany z przetwarzania biomasy. Zostanie skonstruowane ogniwo badawcze zasilane wodorem oraz stanowisko do testowania katalizatorów w tym ogniwie. Katalizatory będą osadzane na różnych nośnikach węglowych (nanorurki, czernie, nanowłókna i siatki). Do preparatyki katalizatorów metalicznych stosowane będą różne reduktory. Katalizatory będą charakteryzowane za pomocą TEM, XRD oraz metod analizy elementarnej. Wybrane katalizatory będą charakteryzowane spektroskopią Augera, metodą BET, będzie też badane ich przewodnictwo elektronowe pod kontrolowanym ciśnieniem. 27

119 2013 Struktura a właściwości katalityczne silnie zdyspergowanych metali na nośniku (2) Prowadzone będą badania nowych układów fotokatalitycznych, zarówno w reakcjach selektywnego fotoutleniania glukozy w środowisku ciekłym, jak i w reakcjach fotodegradacji fenolu przebiegających w środowisku wodnym oraz reakcjach fotokatalitycznej degradacji lotnych związków organicznych (VOCs, alkohole) w fazie gazowej. Planujemy zoptymalizowanie parametrów metod sonoredukcji i sonofotoredukcji (planowane zgłoszenie patentowe tej ostatnej) do naniesienia nanocząstek metali na powierzchnię nośników poprzednio stosowanych (zeolit USY, SiO 2, TiO 2 ). Metody te posłużą w preparatyce układów bimetalicznych typu Pd-Au/TiO 2, które będą użyte w reakcji fotoutleniania alkoholi, na przykład propan-2-olu, jako modelowego związku lotnych związków organicznych Najlepsze fotokatalizatory będą scharakteryzowane za pomocą szeregu metod fizykochemicznych (m.in. BET-BJH, XRD, XPS, TEM, UV-Vis, chemisorpcja, TPD-MS). Pozwoli to na ustalenie korelacji między strukturą i właściwościami fotokatalitycznymi badanych układów. Zbadamy kinetykę degradacji związku modelowego, jak i stabilność tych fotokatalizatorów w czasie reakcji. Najlepsze fotokatalizatory zawierające fazę metaliczną zostaną też scharakteryzowanie metodą spektroskopii Ramana i FTIR. oraz testowanie Najlepszy fotokatalizator selektywnego utleniania glukozy (wynik uzyskany w skali laboratoryjnej) zostanie przetestowany w pilotażowym słonecznym fotoreaktorze. Te wyniki zostaną porównane z iwynikami procesu Foto-Fentona. 28

120 2013 Struktura nanokryształów i jej dynamika wyzwalana reakcją chemiczną na powierzchni (1) Badanie struktury nanokryształów i nanogąbek metali (Pd, Pt, Au, Ir) w różnych atmosferach gazowych (procesy rekonstrukcji powierzchni) oraz jej ewolucji wyzwalanej adsorpcją, wzrostem temperatury i reakcją chemiczną na powierzchni. Celem tych badań będzie poznanie zależności struktury powierzchni nanokryształów metali od rodzaju otaczającego gazu pod ciśnieniem atmosferycznym. W tym obszarze przerwy ciśnieniowej (pressure gap) i materiałowej (material gap) niewiele jest technik doświadczalnych mogących dostarczyć danych strukturalnych. Pokazaliśmy wcześniej duże możliwości w tym względzie metody proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej in situ. Nowe prace literaturowe sugerują, że procesy rekonstrukcji powierzchni w warunkach reakcji chemicznej są raczej normą niż wyjątkiem. Dodatkowo zjawiska te zazwyczaj przebiegają inaczej w warunkach podwyższonego ciśnienia niż w warunkach małych ekspozycji badanych technikami nauki o powierzchni. Dlatego też planujemy przetestowanie zarówno układów metal-adsorbent, dla których rekonstrukcja była zmianą uporządkowania obserwowaną metodami nauki o powierzchni, jak i innych nanocząstek, dla których rekonstrukcja zachodzi pod ciśnieniem atmosferycznym i związana jest z amorfizacją warstw powierzchniowych. Interpretacja takich zmian struktury będzie prowadzona z pomocą symulacji atomistycznych. Planujemy także rozwiązywanie problemów strukturalnych materiałów objętych współpracą z kilkoma laboratoriami polskimi i zagranicznymi. Badania rozkładu termicznego (lub związanego z ucieraniem mechanicznym) są próbą nieznanego literaturowo opisu początkowych faz rozkładu struktury krystalicznej kryształów molekularnych, dla których obserwuje się selektywny zanik niektórych refleksów krystalograficznych i ich niewielkie przesunięcia. Zmiany względnych natężeń refleksów mogą odpowiadać utracie uporządkowania/rekonfiguracji najsłabiej związanych grup atomów. 29

121 2013 Struktura nanokryształów i jej dynamika wyzwalana reakcją chemiczną na powierzchni (2) Badanie procesów segregacji powierzchniowej oraz spiekania w nanostopach i nanogąbkach metali (Pd-Ag, Pt-Au, Pd-Co), pomiar kinetyki segregacji. Celem jest obserwacja kinetyki segregacji powierzchniowej zarówno zmiennej z temperaturą jak i indukowanej chemisorpcją na powierzchni oraz wyjaśnienie mechanizmu wzrostu nanokryształów bimetalicznych w różnych atmosferach gazowych, również w trakcie reakcji katalitycznej na powierzchni. Nanokrystaliczne stopy o różnych składach powierzchniowych planuje się testować katalitycznie w prostych reakcjach (np. utlenianie CO). Interpretacja badań o powyższym profilu obejmuje wielkoskalowe symulacje atomistyczne z minimalizacją energii swobodnej metodami Monte Carlo (Metropolis)(rys). Badania doświadczalne będą prowadzone opracowaną przez nasz zespół metodą dyfrakcji nanoproszkowej, łączącą techniki dyfrakcji rtg. in situ z symulacjami atomistycznymi Wynik modelowych obliczeń profilu stężeniowego przy segregacji powierzchniowej w małych klastrach bimetalicznych metodą Monte-Carlo. 30

122 2013 Generator rodników występujących w warunkach naturalnych Chemia środowiska (1) Rozpoznanie szlaków transformacji chemicznych wybranych związków organicznych, zawierających funkcje tlenowe, np. (Z)-heks-3-enal i metyloglioksal, w środowisku naturalnym z wykorzystaniem laboratoryjnego układu do foto-symulacji w roztworach wodnych. W badaniach planowane są eksperymenty z udziałem generatora rodników hydroksylowych i siarczanowych oraz ozonu. Dodatkowo, planowane jest opracowanie metod analitycznych śledzenia badanych przemian z wykorzystaniem tandemowej spektrometrii mas wyposażonej w źródła jonizacji typu elektrospray (ESI) oraz jonizacji elektronowej (EI). W celu lepszego zrozumienia tworzenia wtórnych zanieczyszczeń powietrza (aerozoli atmosferycznych) planowane są również badania z wykorzystaniem komór symulacyjnych typu smog-chamber. Generator promieniowania ultrafioletowego Związek organi czny o ważnym znaczeniu środowi skowym w roztworze wodnym Tandemowa spektrometria mas z chromatografią Identyfika cja molekularna produktów Opracowanie metod analitycznego poboru, rozdziału oraz identyfikacji strukturalnej składników mieszanin semiochemicznych odpowiedzialnych za fizjologiczne oddziaływania owadów w ekosystemach leśnych. W tym celu planowane jest wykorzystanie potencjału technik ekstrakcyjnych oraz chromatografii gazowej sprzężonej z detektorem płomieniowojonizacyjnym (FID), spektrometrem mas z jonizacją elektronową (EI-MS) oraz detektorem elektro-antenograficznym (EAG). Planowane badania obejmą: identyfikację związków o potencjalnych właściwościach oddziaływujących na chrabąszcza majowego (Melolontha melolontha) oraz chrabąszcza kasztanowca (Melolontha hippocastani); identyfikację związków o potencjalnych właściwościach oddziaływujących na barczatkę sosnówkę (Dendrolimus pini); (wystąpienie o grant NCBiR) identyfikację związków o potencjalnych właściwościach oddziaływujących na pachnicę dębową (Osmoderma eremita). (wystąpienie o grant NCBiR 31

123 2013 Wodór elektrolityczny w procesach korozji oraz jego wytwarzanie i magazynowanie jako nośnika energii (1) Niskotemperaturowe plazmowe nawęglanie, azotowanie i hybrydowe azotowanie z nawęglaniem stali kwasoodpornej 316L w celu zwiększenia odporności na korozję i poprawienia efektywności katod do elektrolitycznego otrzymywania wodoru. Węgiel i azot będą wprowadzane do warstwy wierzchniej stali kwasoodpornej 316L z plazmy gazów w temperaturach nie przekraczających 470 o C, gdy nie tworzą się wydzielenia obcych faz. Badania będą obejmowały: określenie korozji i kinetyki pasywowania z zastosowaniem aparatury do badania procesów szybkozmiennych; pomiary ph w roztworach siarczanowo-chlorkowych przy powierzchni stali za pomocą opracowanej mikroelektrody antymon/tlenki antymonu, określenie składu filmów powierzchniowych metodą analizy powierzchni XPS; określenie parametrów reakcji wydzielania wodoru (RWW) w stężonym gorącym ługu potasowym (rysunek). Badania będą zmierzały do uzyskania materiału z optymalnymi parametrami RWW i do poznania mechanizmu oddziaływania wprowadzonych pierwiastków stopowych. Absorpcja wodoru przez nikiel podczas długotrwałej katodowej polaryzacji Nikiel jest często stosowanym materiałem na katody w przemysłowych elektrolizerach. Reakcji wydzielania wodoru towarzyszy wnikanie wodoru do wnętrza metalu. Zależnie od warunków ładowania, pochłonięty wodór może być w różnych formach: wodór sieciowy (w lukach międzywęzłowych), wodór związany z defektami struktury oraz wodór w fazach wodorkowych. Celem badań będzie: a) identyfikacja form wodoru pochłoniętego przez nikiel; b) określenie ilości i rozmieszczenia tych form w głębi metalu, w zależności od odległości od jego powierzchni. Podstawą badań będą pomiary przenikania wodoru przez membranę i następnie desorpcji wodoru z membrany, oparte na niezwykle czułej, elektrochemicznej detekcji wodoru. 32

124 2013 Wodór elektrolityczny w procesach korozji oraz jego wytwarzanie i magazynowanie jako nośnika energii (2) Charakterystyka nanomateriałów węglowych. Nanomateriały węglowe (CNTs, grafen) będą modyfikowane termicznie w próżni oraz w przepływie różnych gazów (w warunkach kontrolowanego ciśnienia) w celu ich sfunkcjonalizowania i dekorowania metalami i tlenkami metali. Struktura i właściwości chemiczne uzyskanych materiałów będą badane metodami spektroskopii elektronowych XPS, (X)AES, REELS. Zbadane będą również ich własności adsorpcyjnodesorpcyjne. Fotokatalityczne wytwarzanie wodoru. Planujemy rozpoczęcie badań nad fotokatalitycznym rozkładem wody. Nowością w proponowanym podejściu będzie użycie jako katody, na której zachodzi rozładowanie jonów wodorowych, cienkiej metalowej membrany (Fe, Pd). Wytworzone atomy wodoru będą wnikały do wnętrza membrany i po przejściu na jej drugą stronę będą elektrochemicznie utleniane. Elektrochemiczna detekcja przenikającego wodoru będzie informowała nie tylko o pracy półprzewodnikowej anody, ale również o absorpcji atomów wodoru. Rozpoczęte zostana badania absorpcji wodoru przez stopy cyrkonu stosowane w technologii nuklearnej. 33

125 B + R Zielona Chemia (1) 2013 Prace badawcze Poszukiwanie nowych składników kompozycji feromonowej barczatki sosnówki, ich identyfikacja, synteza chemiczna i opracowanie formy użytkowej dla potrzeb ochrony lasu. Poszukiwanie, synteza i opracowanie form użytkowych feromonów i kairomonów użytecznych w zwalczaniu chrząszczy z gatunku smolików (Pissodes), wtórnych szkodników lasów iglastych. Prace rozwojowe Opracowanie optymalnej metody syntezy 3-Z,6-Z,9-Z-Nonadeka-1,3,6,9-tetraenu, feromonu płciowego Piędzika przedzimka (Operophtera brumata) szkodnika drzew owocowych. Opracowanie metody syntezy w skali półtechnicznej 4-Amino-1,2,2,6,6-pentametylo-piperydyny, nowego amfifilowego modyfikatora nośników chromatograficznych. Zapobieganie skutkom szkód łowieckich powodowanych przez zwierzynę łowną w rolnictwie i leśnictwie poprzez zastosowanie syntetycznych repelentów wyizolowanych z moczu wilka. Opracowanie skutecznego atraktantu dla muszki owocówki (Drosophila melanogaster). 34

126 2013 Badania oddziaływań międzycząsteczkowych metodami spektroskopowymi i mikroskopią STM/AFM (1) Badanie STM oddziaływań międzycząsteczkowych zasad nukleinowych i związków o podstawowym znaczeniu biologicznym. Dotychczasowe badania potwierdziły możliwość generacji uporządkowanych warstw cząsteczkowych i mikroskopowych obserwacji samoorganizacji podstawowych elementów kwasów nukleinowych (zasad azotowych, jak: tymina, cytozyna, adenina i guanina). Prace te umożliwiają analizę oddziaływań międzycząsteczkowych tych związków mających podstawowe znaczenie w układach biologicznych (w tym, odpowiadających za utrzymywanie kodu genetycznego). Planujemy kontynuowanie badań m.in. w kierunku obserwacji mikroskopowych prowadzonych w warunkach in situ, na granicy ciało stałe ciecz. Obrazy STM (46 nm x 46 nm i powiększenie 7 nm x 7 nm) oraz model monowarstwy adeniny na HOPG. 35

127 2013 Badania oddziaływań międzycząsteczkowych metodami spektroskopowymi i mikroskopią STM/AFM (2) Badanie STM organizacji nadcząsteczkowej nowych półprzewodników organicznych mających potencjalne zastosowanie w elektronice molekularnej. Planujemy prowadzić badania nowych związków, m.in. z grupy diimidów o rdzeniu poliacenowym lub arylenowym, podstawionych grupami elektronodonorowymi. Te półprzewodniki nadają się do wytwarzania tranzystorów polowych zarówno o kanałach typu p lub n, a także atrakcyjnych tranzystorów ambipolarnych działających na powietrzu. Niektóre z nich mogą być również stosowane do wytwarzania organicznych ogniw fotowoltaicznych. Optymalizacja parametrów elektrycznych cienkich warstw tych nowych związków wymaga podjęcia szczegółowych badań umożliwiających systematyczną analizę wpływu podłoża oraz wybranych elementów budowy cząsteczki na oddziaływania międzycząsteczkowe i strukturę generowanych warstw na granicy faz półprzewodnik - elektroda. Ponadto planujemy rozszerzyć badania na pomiary parametrów elektrycznych (np. przewodności) cienkich warstw tych nowych związków. Badanie zmian właściwości elektrycznych i optycznych cienkich warstw w przemianie wybranych metali ziem rzadkich w wodorki o charakterze półprzewodnikowym. Dotychczasowe badania wodorków niektórych metali ziem rzadkich (gadolin, terb, europ) potwierdziły przemianę metalu w półprzewodnik ze zmianą szeregu właściwości fizycznych materiału, w tym elektrycznych i optycznych. Zjawisko to może być praktycznie wykorzystane w wielu technologiach, np.: nowoczesnych detektorach wodoru. Planujemy kontynuację prac w celu poznania tworzenia i właściwości wodorków innych metali, np. ceru. W przypadku tego metalu generacja wodorku nie powoduje zmiany typu struktury krystalograficznej, a jedynie struktury elektronowej materiału. Porównanie z właściwościami wodorków innych metali z tej grupy powinno umożliwić analizę wpływu zmiany struktury na obserwowaną przemianę metal-półprzewodnik. Badanie energetyki hydratacji kationowanych zasad nukleinowych. Proponowana tematyka jest kontynuacją badań nad niekonwalencyjnym oddziaływaniem wody oraz jonów metali alkalicznych z cząsteczkami o ważnym znaczeniu biologicznym (zasady nukleinowe). Zasady nukleinowe oddziałując z cząsteczkami wody i jonami metali mogą ulegać tautomeryzacji prowadzącej do spontanicznej mutacji w układzie genetycznym. Poznanie energetyki tych oddziaływań w małych kompleksach lub mikroklastrach może przyczynić do poznania i lepszego zrozumienia mechanizmów przemian w strukturach molekularnych organizmów żywych. W badaniach zostanie wykorzystana wysokociśnieniowa spektrometria mas wyposażona w impulsowe źródło jonów, umożliwiające generowanie jonów elektrosprejem z fazy ciekłej i badanie oddziaływań jonowo-cząsteczkowych w fazie gazowej w kompleksach wytworzonych w komorze reakcyjnej. 36

128 2013 Elektrody modyfikowane o potencjalnym zastosowaniu w czujnikach i ogniwach (1) Procesy elektrokatalityczne na elektrodach modyfikowanych cieczami. Cieczami tymi będą roztwory katalizatorów (metalocenów, porfiryn) w węglowodorach, rozpuszczalnikach polarnych lub cieczach jonowych a substratami reakcji będą jon hydroniowy i ditlen. Będą poszukiwane warunki (elektrochemiczna regeneracja katalizatora, w których można otrzymywać w sposób ciągły wodór i wodę utlenioną na granicy faz ciecz-ciecz. W celu rozwinięcia powierzchni a także zwiększenia efektu katalitycznego reakcje będą prowadzone na elektrodach modyfikowanych nanocząstkami węgla i/lub platyny. Badane układy będą też charakteryzowane z punktu widzenia ich zdolności do przenoszenia jonów przez granicę faz ciecz-ciecz. Procesy elektrochemiczne w układach dwufazowych w mikroprzepływach. Będą prowadzone badania podstawowe reakcji elektrochemicznych takich jak rekcje przeniesienia jonu i elektronu na granicy trzech faz elektroda ciecz cieczn uwzględniające takie efekty jak wpływ szybkości przepływu, zwilżalności elektrod. Badania zostaną rozszerzone o układ mikroprzepływowy do bioelektrokatalitycznej. 37

129 2013 Elektrody modyfikowane o potencjalnym zastosowaniu w czujnikach i ogniwach (2) Wytwarzanie materiałów elektrokatalitycznych metodą skaningowej mikroskopii elektrochemicznej (SECM).Podejmiemy próby osadzania mikropróbek lub pojedynczych (w przypadku sukcesu wniosku grantowego) jedno- lub wieloskładnikowych klastrów metali na powierzchni elektrod. Zostaną przeprowadzone badania ich właściwości elektrokatalitycznych w reakcjach utleniania związków organicznych np. alkoholi. Kinetyka reakcji bioelektrokatalitycznych. Kontynuowane będą badania kinetyki reakcji bioelektrokatalitycznych np redukcji ditlenu katalizowanej lakazą czy oksydazą bilirubiny, metodą woltametrii hydrodynamicznej i skaningowej mikroskopii elektrochemicznej. Wyniki zostaną porównane z uzyskanymi poprzez modelowanie tych reakcji oraz wykorzystane do optymalizacji elektrod. Elektrody do oznaczania pestycydów. Przeprowadzona zostanie optymalizacja i zostanie przygotowany model czujnika pestycydów do jednorazowego użytku na podłożu wykonanym metodą sitodruku modyfikowanym nanoczastkami wegla i acetylocholinoesterazą. 38

130 2013 Zjawiska złożone, procesy nierównowagowe i przetwarzanie informacji przy wykorzystaniu reakcji chemicznych (1) Będą prowadzone badania nad zastosowaniem układów chemicznych do przetwarzania informacji. Obiektem badań jest układ kropli wypełnionych wodnym roztworem reagentów reakcji Biełousowa-Żabotyńskiego. Krople są otoczone warstwą lipidową i umieszczone w ciekłym węglowodorze. W takim układzie informacja może być kodowana poprzez obecność pobudzeń w wybranej kropli albo poprzez korelacje czasowo-przestrzenne pobudzeń w wielu kroplach. Będziemy starali się tworzyć układu kropli, wykonujące określone operacje związane z przetwarzaniem informacji (np. elementy pamięci kodowanej zsynchronizowanymi oscylacjami) poprzez zadanie odpowiednich warunków nierównowagowych (np. przy wykorzystaniu reaktorów mikroprzepływowych). Będziemy też badać zjawiska typu emergence polegające na możliwości wykonywania pewnych funkcji dopiero po przekroczeniu krytycznego rozmiaru układu (np. liczby oddziaływujących kropli). Propagacja pulsu pobudzenia w trójwymiarowym układzie złożony z kropelek, w których zachodzi reakcja Biełousowa-Żabotyńskiego. Stabilność kropelek zapewnia otoczka lipidowa, a komórki są otoczone ciekłym węglowodorem ( dekan). Jasna część kropli to obszar o dużym stężeniu utlenionego katalizatora. 39

131 2013 Zjawiska złożone, procesy nierównowagowe i przetwarzanie informacji przy wykorzystaniu reakcji chemicznych (2) Będą kontynuowane badania nad metodami teoretycznymi opisu zjawisk nierównowagowych zachodzących na granicy faz gaz ciecz takich, jak parowanie, skraplanie i transport składników. Prowadzone też będą symulacje komputerowe kinetyki prostych reakcji: A+B C+B i A+A C+C oparte o dynamikę molekularną. Celem symulacji będzie podanie poprawnej teorii kinetyki takich reakcji poprzez uwzględnienie niesferyczności reagentów i oddziaływań hydrodynamicznych. Planujemy przeprowadzenie symulacji mikroskopowych prostych efektów samoorganizacji czasowo-przestrzennej jak propagacja fali chemicznej w układzie z reakcją A+B 2B. Symulacje będą podstawą weryfikacji licznych modeli teoretycznych takich zjawisk. W ramach badań nad zjawiskami złożonymi w elektrochemicznych układach dalekich od równowagi planowane jest prowadzenie 3-wymiarowych symulacji zjawisk powierzchniowych przy wykorzystaniu akceleratorów opartych na procesorach graficznych. Zamierzamy opracować nowe, stabilne algorytmy służące do rozwiązywania równań całkowych służących do modelowania eksperymentów impulsowych w elektrochemii. Planowana jest też kontynuację prac nad automatyczną generacją równań kinetyki dla zadanych mechanizmów reakcji i innych warunków eksperymentalnych w układach elektrochemicznych. 40

132 2013 Astrochemia laboratoryjna: Fotochemia, astrochemia oraz spektroskopia oscylacyjna i elektronowa cząsteczek z rodziny acetylenów (1) Badania dicyjanoacetylenu, HC 5 N, chcemy rozszerzyć o poszukiwania jego dotychczas nieznanych izomerów. Polegać to będzie na lepszej rejestracji widm absorpcji IR produktów fotolizy w matrycach kriogenicznych z gazów szlachetnych i na wykorzystaniu techniki ramanowskiej. Wstępnym etapem będzie tu rejestracja i interpretacja widm Ramana czystego, niefotolizowanego związku izolowanego w w/w matrycach. Oddzielnym zagadnieniem będzie przeprowadzenie precyzyjnego pomiaru entalpii sublimacji związku, co zaowocuje lepszą kontrolą nad składem próbek w eksperymentach fotochemicznych i spektroskopowych; zadanie to będzie wymagać syntezy znacznych ilości HC 5 N. Badania nienasyconych węglowo-azotowych cząsteczek łańcuchowych zamierzamy kontynuować stosując m.in. halogenocyjanoacetyleny. Planujemy wykorzystanie związków BrC 3 N, IC 3 N (ewentualnie również ClC 3 N, o trudniejszej syntezie), fotoliza których ma szansę prowadzić do wolnego rodnika C 3 N i/lub do anionu C 3 N (wiązania halogen-węgiel są najsłabszymi w wymienionych cząsteczkach). Kontynuowane będą rozpoczęte już prace poświęcone fotochemii matrycowo izolowanych molekuł o stechiometrii C 4 H 3 N; niezbędne będzie w tym celu pozyskanie przez zespół, na drodze konkursu, dodatkowego adiunkta. Przeprowadzone zostaną będą ilościowe badania silnie wzbronionej absorpcji związanej z nadtonami oscylacyjnymi cyjanoacetylenu w fazie gazowej techniką cavity ring-down. Krypton dotowany cyjanoacetylenem, poddany rozładowaniom elektrycznym i zestalony w temperaturze 8 K. Niebieska luminescencja pochodzi głównie od cząsteczek C 6 N 2 oraz C 3 N powstających w następstwie dysocjacji HC 3 N. Badania teoretyczne dotyczyć będą nie tylko kwantowochemicznego przewidywania geometrii, energetyki i spektroskopii cząsteczek pojawiających się w wymienionych pracach doświadczalnych. Innym kierunkiem będzie poszukiwanie prostych, a zarazem dotychczas nie obserwowanych chemicznych połączeń podstawowych pierwiastków, które mogłyby wydajnie powstawać w środowiskach astrochemicznych. W szczególności, interesują nas związki metaloorganiczne, w których atomy magnezu lub wapnia wbudowane są w strukturę cyjanoacetylenową, a także powstawanie tiocyjanianów, izotiocyjanianów oraz innych związków siarki w ośrodku międzygwiazdowym. 41

133 2013 Fotoelektronika organiczna: Jedno i wielordzeniowe emitery lantanowców jako emitery w diagnostyce medycznej (1) Synteza i zbadanie właściwości spektroskopowych nowych porficenów, ich analogów oraz nowych izomerów bądź analogów porfiryn jako potencjalnych materiałów do zastosowań biomedycznych. Główny nacisk położony będzie na pochodne porficenów podstawione w pozycjach 9,10,19,20 (tzw. pozycje mezo) podstawnikami aromatycznymi bądź alifatycznymi. Przewidziane są próby osadzenia wybranych związków na nanocząstkach metali i zbadanie zjawiska zwiększenia intensywności fluorescencji na metalach. R R 4 R 4 X X X R R 2 2 X R 3 R 3 X = N, NH lub O; R 1, R 2 = H, Me, Ph Ar, R 3 = H, C 2 H 4 OMe, C 2 H 4 N 3, C 2 H 4 SH, C 2 H 4 Br. Badania fotofizyki cząsteczek bichromoforowych zaprojektowanych jako białe fluorofory. Optymalizacja struktury i właściwości. Synteza nowych laktonów triarylometanowych i ich analogów strukturalnych, w tym zwłaszcza z mostkiem usztywniającym strukturę, oraz badania (spektroskopowe i obliczenia kwantowo-chemiczne) relacji struktura-fotofizyka pod kątem optymalizacji wydajności i parametrów spektralnych podwójnych fluorescencji oraz możliwości strojenia widma emisji białych fluoroforów. Badania przydatności cyklizacji struktury CVL z jedną grupą elektrono-donorową jako metody podwyższania wydajności kwantowej fluorescencji. Synteza i badania spektroskopowe nowych bichromoforowych układów donorowo-akceptorowych emitujących wielopasmową luminescencję na bazie laktamów rodamin i ich analogów oraz układów spirocyklicznych na bazie spiroindolonów. Badania fotofizyki podjednostek strukturalnych bichromoforowych białych fluoroforów. Badania fotofizyki dialkiloaminonaftalidów, dialkiloaminoantralidów. Synteza i badania spektroskopowe pochodnych indolonu Badania wpływu sprzężeń spirokoniugacyjnych na fotofizykę spirocyklicznych cząsteczek bichromoforowych. Badania relacji struktura fotofizyka w serii zsyntetyzowanych spirocyklicznych pochodnych CVL i MGL ze szczególnym uwzględnieniem strukturalnych uwarunkowań spiro-sprzężeń oraz ich wpływu na strukturę elektronową i dynamikę stanów wzbudzonych. Badania procesów fotoindukowanego przeniesienia elektronu i adiabatycznej fotodysocjacji jako mechanizmów dezaktywacji stanów wzbudzonych badanych cząsteczek metodami spektroskopii stacjonarnej i rozdzielczej w czasie, w różnych skalach czasu R 1 42

134 2013 Fotoelektronika organiczna: Jedno i wielordzeniowe emitery lantanowców jako emitery w diagnostyce medycznej (2) Synteza i spektroskopia heterotruksenów zawierających fosfor, bor i krzem. Opracowanie nowych, skutecznych metod syntetycznych heterotruksenów, 2) zbadanie ich właściwości optycznych (widma UV, fluorescencja, fosforescencja, wyznaczenie stanów singletowych i trypletowych, absorpcja dwufotonowa, procesy przeniesienia elektronu w ambipolarnych heterotruksenach), 3) wyznaczenie poziomów HOMO-LUMO doświadczalnie i metodami TD DFT, 4) zbadanie właściwości termicznych (temperatura szklenia, trwałość termiczna), Przewidywana jest współpraca międzynarodowa z ośrodkami badawczymi we Francji i Wielkiej Brytanii, w szczególności komplementarne badania fizykochemiczne, wizyty badawcze i wykłady monograficzne dla doktorantów. Synteza i spektroskopia fluoroforów triborowych w oparciu o pochodne 1,3,5-triazyny Proponowane badania skupiają się na nowych, sztywnych ambipolarnych barwnikach fluorescencyjnych, wykazujących wybitnie korzystniejsze właściwości fotoluminescencyjne pod kątem wydajności kwantowych fotoluminescencji i znacznego przesunięcia Stokesa. Nowe cząsteczki będą wykorzystywały triborowe związki heterocyklicznych szkieletów zawierających 1,3,5-triazynę. Peryferie nowych fluoroforów będą zawierały (hetero)aromatyczne podstawniki donorowe, lub akceptorowe, co dostarczy nowych materiałów emitujących w pełnym zakresie widma widzialnego. Istotną cechą nowych związków jest ich synteza trifluorku boru z jonizowanymi ligandami posiadającymi grupy: -OH, -SH, -PH, -NH, i atom azotu w pobliżu, zdolny do wytworzenia wiązania koordynacyjnego z atomem boru. Istotnym elementem badań będzie spektroskopia absorpcyjna UV-vis i fluorescencyjna: wyznaczanie czasów życia, wydajności kwantowych fotoluminescencji, energii stanów singletowych i trypletowych. trukseny X X B N N N Ar X Ar X X Ar X = B, P, Si, dla Si dwa podstawniki N N X B X X = -N-, S-, -P- Ar R Ar N B Ar R R N N Ar B N N N B R B N R X X R Ar Ar F F B N Ar Li N N N N F B F Ar N B Ar R = Ar 2 P, Ar 2 PO, R 3 Si, Ar' Li Li N N Ar B B N N N Li B N Li F F Li Ar Ar Ar Ar B N N Ar N Ar B N Ar N N N B Ar B N Ar N B Ar N N Ar Ar B N Ar Ar Fluorofory borowe 43

135 2013 Ulraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych; pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolnosci rozdzielczej (1) Kontynuacja badań nad optycznym wzmacniaczem parametrycznym typu CPA (ang. Chirped Pulse Amplification). Wstępne obliczenia pokazują, że energia impulsów wzmocnionych z wykorzystaniem specjalnie zaprojektowanego lasera pompującego Nd:YAG z prostokątnym profilem czasowym impulsu wyniesie około 1J przy czasie trwania poniżej 15 fs. Trzeba podkreślić, że nasze rozwiązanie umożliwia konstrukcję niezwykle kompaktowego (2x3m 2 ) oraz bardzo wydajnego (sprawność > 40%) urządzenia pozwalającego na wytwarzanie impulsów laserowych o natężeniu szczytowym powyżej 10 TW na centralnej długości fali 800 nm. Poglądowy schemat budowanego wzmacniacza parametrycznego femtosekundowych impulsów laserowych pokazuje rysunek poniżej. Będziemy kontynuować budowę generatora promieniowania rentgenowskiego K α opartego na opisanym wyżej wzmacniaczu laserowym składającego się z komory próżniowej, tarczy oraz układów ogniskowania promieniowania laserowego i rentgenowskiego. Skupienie (w powietrzu) wiązki światła z układu laserowego opisanego powyżej skutkuje utworzeniem filamentu wiązki światła, która propaguje się na odległościach setek metrów bez zmiany rozmiarów poprzecznych i doskonale nadaje się do zdalnego sondowania atmosfery ziemskiej. zamierzamy rozpocząć badania filamentacji wiązki laserowej w powietrzu. 44

136 2013 Ulraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania impulsów o dużych mocach szczytowych; pomiary kinetyczne o wysokiej czasowej zdolnosci rozdzielczej (2) Czasoworozdzielcza spektroskopia pochodnych porfiryny oraz porficyny. planujemy przeprowadzić systematyczne badania dynamiki relaksacji wzbudzenia elektronowego w szeregu pochodnych porficenu oraz komercyjnie dostępnych pochodnych porfiryny z wykorzystaniem Femtosekundowego Spektrometru Fluorescencyjnego. Szczególnie interesujące będzie wyznaczenie wpływu pozycji i rodzaju podstawników na czas zaniku fluorescencji stanów elektronowych cząsteczek. Z dotychczasowych badań wiemy o przynajmniej jednym związku, tetrametyloporficenie, w którym czas życia fluorescencji wynosi tylko 50 ps w porównaniu z ok. 10 ns dla cząsteczki niepodstawionej. Drugim ważnym przedsięwzięciem będzie głębsze poznanie fotofizyki nieopisywanych jeszcze w literaturze konstytucyjnych izomerów porfiryny(korficen, hemiporficen, izoporficen) i ich podstawionych pochodnych. Femtosekundowa wymuszona spektroskopia Ramana. Planujemy uzyskać wysokiej rozdzielczości widma oscylacyjne cząsteczek z femtosekundową rozdzielczością czasową. Obecnie niewiele ośrodków naukowych na świecie dysponuje tą techniką, przede wszystkich z uwagi na jej złożoność. Interesujące wyniki w ostatnich latach uzyskano na uniwersytecie w Berkeley w grupie R. A. Mathiesa, gdzie osiągnięto czasową zdolność rozdzielczą <100 fs oraz spektralną zdolność rozdzielczą <30cm -1. Wykorzystane tam źródła laserowe nie pozwoliły na obserwację przesunięć Ramana w pełnym zakresie częstości. Spróbujemy pójść tropem doświadczeń tej grupy i rozszerzyć możliwości tej techniki, głównie dzięki opracowanym w ostatnich latach własnym femtosekundowym układom laserowym. 45

137 Fotofizyka i spektroskopia układów fotoaktywnych: struktura i reaktywność układów z wiązaniami wodorowymi (1) Fotofizyka i reaktywność molekuł badana na poziomie pojedynczych molekuł, w układach izolowanych, oraz w sąsiedztwie aktywnych powierzchni. Celem badań jest uzyskanie prawidłowego i możliwie szczegółowego opisu ścieżki reakcji chemicznej (np. przeniesienia elektronu lub protonu). Dokładny opis powinien uwzględniać udział rozmaitych drgań cząsteczki: dla przykładu, w porficenie (patrz poniżej) potencjał dla ruchu wewnętrznych protonów jest silnie modyfikowany przez szkieletowe drgania zmieniające odległość pomiędzy atomami azotu, a tym samym wpływające na siłę wiązania wodorowego. Z kolei w mezo-tetraalkilowych pochodnych porficenu, niezwykle istotne dla mechanizmu tautomeryzacji są libracje grup metylowych. Zamierzamy także zbadać rolę otoczenia w procesach formalnie opisywanych przez reakcję zachodzącą w symetrycznym, bądź prawie symetrycznym potencjale o podwójnym minimum. Otoczenie może zaburzyć symetrię; efekty tego zaburzenia śledzone będą przez pomiary widm elektronowych i oscylacyjnych. Ważne będzie wypracowanie metodologii śledzenia wpływu otoczenia na poziomie pojedynczych chromoforów. Ideałem byłoby porównanie tej samej molekuły dwiema technikami: spektrofluorymetrii oraz spektroskopii Ramana. Obok pomiarów stacjonarnych planowane są eksperymenty angażujące techniki ultraszybkiej spektroskopii [4]. Ich celem jest zrozumienie dynamiki sprzężenia między drganiami, co z kolei pozwoli określić stopień kooperatywności ruchu dwóch protonów. Eksperymenty wspierane będą symulacjami teoretycznymi wychodzącymi poza przybliżenie harmoniczne. 283 N N H H N N 290 N N H H N N Niepodstawiony porficen (strona lewa) oraz pochodna 9,10,19,20- tetrametylowa (strona prawa). Podano wymiary wewnętrznej wnęki, istotne dla kinetyki tautomeryzacji. 46

138 2013 Konwersja energii w procesach przeniesienia ładunku (1) Przewiduje się zbadanie wpływu właściwości rozpuszczalnika na kinetykę wygaszania stanów wzbudzonych typu 3* MLCT w dwucząsteczkowych procesach przeniesienia energii. Obiektami prowadzonych badań będą silnie luminezujące kompleksy irydu(iii) (z emisją o charakterze 3* MLCT) będące aktywnymi luminoforami o praktycznych zastosowaniach do tzw. organic-light-emitting-devices (OLED). Przewidywane do wykonania badania mają na celu wyjaśnienie pochodzenia obserwowanych doświadczalnie ograniczeń kinetycznych limitujących szybkości procesów przeniesienia energii zachodzących na poziomie stanów trypletowych. Przedmiotem badań będą zarówno procesy odwracalne 3* MLCT + Q MLCT + 3* Q (charakteryzujące się wartościami energii swobodnej DG Q 0) jak i nieodwracalne 3* MLCT + Q MLCT + 3* Q (z DG Q << 0). Podstawową i znamienną różnicą pomiędzy tymi dwoma klasami elementarnych procesów zachodzących z udziałem stanów wzbudzonych jest nieosiąganie przez maksymalnie obserwowane szybkości k Q wartości charakterystycznych dla reakcji kontrolowanych szybkością dyfuzji k dif. Obserwowane wartości k Q (max) są ok. trzykrotnie mniejsze od k dif. Podobne wyniki można znaleźć w literaturze przedmiotu, przy czym autorzy dotychczas opublikowanych prac nie podają przekonywującego wytłumaczenia tego faktu. Podobnie brak jest przekonywującego wyjaśnienia wpływu lepkości rozpuszczalnika na obserwowane eksperymentalnie wartości k Q. Dla DG Q < ev obserwowane wartości k Q zbliżają się do limitu dyfuzyjnego dopiero dla lepkości medium reakcji o ok. rząd wielkości większych niż właściwe dla acetonitrylu. W podobnie nieoczekiwany sposób zachowują się wartości k Q dla przypadku DG Q 0 ev. Niezależnie od lepkości medium reakcji stała szybkości k Q procesu wygaszania dla przypadku DG Q 0 ev jest ok. dwukrotnie mniejsza od maksymalnie obserwowanych wartości. 47

139 Konwersja energii w procesach przeniesienia ładunku (2) 2013 Celem badań jest podanie modelu mogącego możliwie ściśle wyjaśnić dotychczas znane fakty eksperymentalne. Przewidywana do przetestowana hipoteza robocza bierze pod uwagę zasadnicze różnice pomiędzy singletowymi a trypletowymi stanami wzbudzonymi wynikające z ich różnej multipletowości. Degeneracja stanów trypletowych powoduje rozszczepienie ich poziomów energetycznych na trzy składowe T x, T y oraz T z przy czym przeniesienie energii wzbudzenia musi zachodzić z zachowaniem momentu pędu. Oznacza to że (i) proces przeniesienia energii jest superpozycją dziewięciu dróg reakcji (T x (D) T x (A), T x (D) T y (A), T x (D) T z (A), itd.) z których każda zachodzi z prawdopodobieństwem równym 1/9 oraz że (ii) dla dowolnie wybranej składowej T x, T y czy T z obserwowana szybkość przeniesienia energii może wynosić 1/3 maksymalnie możliwej w danym układzie donor/akceptor. Powyższe podejście jest zbliżone do zastosowanego w wyjaśnieniu procesów typu CIDEP (chemically induced dynamic electron polarization) nie było dotychczas zastosowane w przypadku zwykłych reakcji dwucząsteczkowych. Jeśli powyżej zaproponowana hipoteza robocza jest prawdziwa to wszystkie dwucząsteczkowe procesy zachodzące z udziałem wzbudzonych stanów trypletowych powinny charakteryzować się postulowanymi ograniczeniami kinetycznymi. Dotyczy to także procesów przeniesienia ładunku (np. 3* MLCT + Q MLCT + + 3* Q - lub 3* MLCT + Q MLCT - + Q + ), dla których maksymalne szybkości reakcji wygaszania (dla DG ET << 0) powinny być mniejsze niż wynikające z szybkości dyfuzji w danym układzie. Dotyczy to rozpuszczalników o stosunkowo małej lepkości, w których czas życia kompleksu aktywnego będzie zbyt krótki aby równowaga pomiędzy podpoziomami T x, T y oraz T z stanu trypletowego będącego obiektem procesu wygaszania mogła zostać osiągnięta. Do weryfikacji tej hipotezę przewidujemy wykonanie tego typu badań z użyciem silnie luminezujących kompleksów irydu(iii) rozpuszczalne zarówno w polarnych jak i niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych co pozwala na rozszerzenie gamy użytych w badaniach rozpuszczalników pozwalając w rezultacie na otrzymanie bardziej wiarygodnych danych kinetycznych. Oba wzmiankowane powyżej procesy wygaszania stanów wzbudzonych typu 3* MLCT wiążą się bezpośrednio z szerokim zastosowaniem organometalicznych związków kompleksowych w procesach konwersji energii, przy czym dotyczy to zarówno konwersji energii elektrycznej w światło jak i procesu odwrotnego tj. konwersji światła w energię elektryczną. 48

140 2013 Chemia biologiczna. Dyfuzja i reakcje chemiczne w zatłoczonym środowisku (1) Efekt warstwy zubożonej polega na tym, że podczas dyfuzji obiektów w roztworach polimerów wokół dyfundującego obiektu wytwarza się warstwa o mniejszym stężeniu polimeru niż średnio w roztworze. Z powodu zmian entropii konfiguracyjnej łańcuchów polimerowych stężenie monomerów stopniowo maleje w miarę przybliżania się do powierzchni dyfundującego próbnika. Przy stężeniach polimeru takich, że dochodzi do przekrywania, grubość warstwy zubożonej jest porównywalna z rozmiarami polimeru. Profil stężenia polimerów wokół próbnika przekłada się na profil lepkości, która może zmieniać się o kilka rzędów wielkości od nanolepkości (zbliżonej do lepkości rozpuszczalnika) przy powierzchni próbnika, do makroskopowej lepkości roztworu w odległościach rzędu grubości warstwy zubożonej, czyli zazwyczaj ok. dziesiątek nanometrów. Wcześniej stworzono weryfikowalną eksperymentalnie teorię przejścia od dyfuzji nanoskopowej do makroskopowej w zatłoczonym środowisku. Opisuje ona dobrze tylko dyfuzję w roztworach sztywnych i monodyspersyjnych polimerów, Obecnie zajmujemy się jej rozszerzeniem tej teorii na miękkie i polidyspersyjne polimery oraz jej weryfikacją eksperymentalną. Można się bowiem spodziewać, że miękkie i polidyspersyjne polimery wytwarzają wokół dyfundującego próbnika profil lepkości o rozmytych brzegach (podczas gdy sztywne polimery o dobrze ustalonych rozmiarach prawdopodobnie wytwarzają warstwę bardziej przypominającą sztywna klatkę. Efekt warstwy zubożonej w polimer wokół próbnika dyfundującego w roztworze polimerów. Grubość warstwy zubożonej a jest największa, gdy promień próbnika jest zbliżony do promienia żyracji polimeru. 49

141 2013 Chemia biologiczna. Dyfuzja i reakcje chemiczne w zatłoczonym środowisku (2) Planujemy wykonanie eksperymentów dynamicznego rozpraszania światła (DLS) z dyfuzją kulek polistyrenowych o promieniach pomiędzy 10 a 100 nm w roztworach glikolu polietylenowego. Z funkcji autokorelacji DLS uzyskanych z tych doświadczeń zostanie wyekstrahowane średnie przemieszczenie kwadratowe dyfundujących kulek. Wielkość ta zostanie porównana z opracowaną wczesniej teorią. Chcemy pokazać, w jaki sposób można wyznaczyć eksperymentalnie grubość warstwy zubożonej poprzez dofitowanie do danych (funkcji autokorelcji odpowiedniej krzywej teoretycznej, biorącej pod uwagę średnie przemieszczenie kwadratowe w dyfuzji ograniczonej niejednorodną, dyfundującą klatką). Poznanie grubości warstwy zubożonej i współczynnika dyfuzji wewnątrz niej będzie potrzebne do badań, które planuję w późniejszych latach - badanie zależności szybkości reakcji (bio)chemicznych od obecności warstwy zubożonej dla reakcji limitowanych dyfuzją i limitowanych aktywacją. W eksperymentach DLS wykorzystamy zarówno mono- jak i polidyspersyjne gilikole polietylenowe, aby uniknąć efektu rozmycia warstwy zubożonej. 50

142 3 Podsumowanie osiągnięć Instytutu Chemii Fizycznej w 2011 roku 51

143 2011 Najważniejsze osiągnięcia naukowe 2011 (1) Pokazano, że analizę zależnej od skali długości lepkości (nanolepkości) przeprowadzona dla układów in vitro takich jak: sztywne polimery w wodzie, giętkie polimery w wodzie i giętkie polimery w rozpuszczalniku innym niż woda można zastosować do lepkości zależnej od skali w cytoplazmie komórek rakowych HeLa oraz komórek mięśniowych. Dopasowanie otrzymanego równania pozwala na wyznaczenie dwóch charakterystycznych długości w cytoplazmie oraz lepkości matrycy. Jedna z tych długości odpowiada rozmiarom polimerów tworzących cytoszkielet komórki, druga rozmiarom dużych białek. Po raz pierwszy zaproponowano wzór opisujący zmiany lepkości w żywych komórkach w nanoskali w funkcji rozmiarów poruszających się próbników (małych barwników, białek, polimerów (dekstranów, nanodiamentów, plazmidów). T. Kalwarczyk i inni Nano Letters 11 (2011)

144 2011 Najważniejsze osiągnięcia naukowe 2011 (2) Manipulując rozmiarami wewnętrznej wnęki w cząsteczce porfiryny (Pr) poprzez dobór odpowiednich podstawników i odpowiednich pozycji podstawienia udało się otrzymać difenylooktaetylową pochodną (2), której własności tautomeryczne są zbliżone do właściwości porficenu (Pc). Z kolei izomer, różniący się jedynie położeniem jednej z grup fenylowych, wykazuje własności typowe dla porfiryn (1). Taki efekt jest trudny do uzyskania, ponieważ pomimo strukturalnego podobieństwa, porfiryna i jej izomer, porficen wykazują zupełnie różne charakterystyki wewnątrzcząsteczkowego wiązania wodorowego oraz tautomerii. Ruch wewnętrznych atomów wodoru pomiędzy atomami azotu jest > X wolniejszy w porfirynie. S. Gawinkowski i inni Chemistry - European Journal 17 (2011)

145 2011 Najważniejsze osiągnięcia naukowe 2011 (3) Skonstruowano elektrodę wielowarstwowa mogąca stanowić element aktywny elektrochemicznego czujnika na dopaminę. Materiał elektrody składa się ona ze sfunkcjonalizowanych nanocząstek węgla i submikrocząstek polikrzemianowych. Otrzymuje się ją poprzez naprzemienne zanurzanie przewodzącego podłoża do zawiesiny w/w cząstek. Powstająca warstwa jest trwała mechanicznie dzięki oddziaływaniu elektrostatycznemu grup funkcyjnych jej elementów. Tak przygotowany materiał wykazuje efekt elektrokatalityczny w stosunku do dopaminy i substancji przeszkadzających takich jak kwas askorbinowy, kwas moczowy i acetoaminofen. Rozseparowanie sygnałów elektrochemicznych powoduje, że czułość tej elektrody wynosi 10-7 mol dm -3 w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mol dm -3. A. Celebańska i inni. Biosensors Bioelectronics 26 (2011)

146 Publikacje (1) Opublikowaliśmy 183 prace w czasopismach z listy filadelfijskiej (baza JCR) utrzymujemy wysoki poziom 55

147 Publikacje (2) Opublikowaliśmy 22 prace w czasopismach o IF > 5 56

148 Publikacje (3) Zagadnienia poruszane w pracach o największym IF: Mikroprzepływy Materiały do czujników Materia miękka Fotochemia i spektroskopia porficyn Synteza nieorganiczna Astrochemia Chemia supramolekularna Nanomateriały 57

149 Zgłoszenia patentowe, patenty Krajowe zgłoszenia patentowe 22 Zagraniczne zgłoszenia patentowe 25 Przyznane patenty 6 Od 5 lat wzrost liczby zgłoszeń patentowych i patentów IChF PAN 58

150 Wdrożenia, produkcja / ZD Chemipan Synteza nowych związków chemicznych 1,3 mln PLN O P O Cl (CH 2 ) 16 CH 3 CF 3 F 3 C CF 2 CF 2 CF 2 CF O n CF 3 CF O NH cholesteryl heptadecylphosphonochloridate, 500 mg Universytet w Mediolanie O O O O trans-diethyl caronate, 20 g ACROS (Belgia) Feromon mola ubraniowego Uniwersytet w Wageningen CF 3 CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF O n CF 3 CF CH 2 CH 2 O CH 2 CH 2 NH O Związek powierzchniowo aktywny surfactant for microfluidics (Garstecki), 100 g, Mw=13567 g/mol Zespół P. Garsteckiego n Wykonanie wzorców chromatograficznych i refraktometrycznych 0,12 mln PLN 59

151 Wdrożenia, produkcja / ZD Chemipan Opracowanie nowych dyspenserów feromonowych dla szkodników lasów 4,2 mln PLN Przykłady szkodników, Żerdzianka sosnówka Ips accuminatus Kornik sześciozębny

152 Cytowania Roczna liczba cytowań prac IChF PAN zbliżyła się do

153 Prezentacje, konferencje Prezentacje międzynarodowe (ustne) 122 W tym na zaproszenie 34 Referaty na zaproszenie instytucji 30 (współ)organizacja konferencji (krajowe 8, międzynarodowe 6) Stopnie i tytuły naukowe 1 tytuł profesora i 1 stopień doktora habilitowanego 6 doktoratów (3 z wyróżnieniem) 62

154 Prestiżowe nagrody i stypendia 2011 Medal Młodego Uczonego Politechniki Warszawskiej dr hab. Piotr Garstecki Stypendia MNiSW dr inż. Joanna Niedziółka-Jönsson dr Anna Ochab-Marcinek Stypendium START dr Oksana Danylyuk dr Marcin Gronowski Konkurs SCOPUS-perspektywy Laureat: dr Marcin Gronowski Finalista mgr inż. Krzysztof Churski 63

155 2011 Prestiżowe nagrody, stypendia dr Oksana Danylyuk dr Marcin Gronowski Stypendium START 128 stypendiów Konkurs SCOPUS-perspektywy dla wpierania młodych ( 30) naukowców Laureat: dr Marcin Gronowski Finalista mgr inż. Krzysztof Churski >200 zgłoszeń, 10 finalistów/ek 3 laureatów/ek 64

156 2011 Studenci (I i II stopnia) w IChF PAN W 2011 około 80 studentów wyższych uczelni realizowało projekty badawcze w IChF PAN w tym14 prac licencjackich, inżynierskich i magisterskich 65

157 2011 Udziały w spółce spin-off Po wejściu w życie nowej ustawy IChF PAN pierwszym instytutem PAN w spółce spin-off. IChF PAN objął 10% udziałów w spółce spin-off SCOPE-FLUIDICS 66

158 2011 Popularyzacja nauki i promocja Instytutu Obchody Roku Chemii 2 3 czerwca

159 2011 Popularyzacja nauki i promocja Instytutu Tramwaj chemiczny 68

160 2011 Popularyzacja nauki i promocja Instytutu ZŁOTY MEDAL CHEMII Konkurs na najlepszą pracę licencjacką 2011 Wsparcie: Laureat: Maciej Runowski (UAM) 69

161 2011 Popularyzacja nauki i promocja Instytutu 30 notek prasowych (serwis prasowy IChF PAN) wywiady (radio, telewizja), artykuły o instytucie 70

162 2011 Prestiżowe granty (1) Otrzymaliśmy prestiżowy grant NanOtechnology, Biomaterials and alternative Enery Source for ERA integration 3.75 mln Euro w ramach Coordination and support action Zakup aparatury SEM Promocja Instytutu w UE. Zatrudnienie doświadczonych młodych naukowców Wymiana naukowa w tym wykłady Management in Science Wspieranie działalności serwisu prasowego Wsparty przez grant międzynarodowy niewspółfinansowany 1.75 mln PLN 71

163 2011 Prestiżowe granty (2) program ERC Starting Grants Grant microcode Zautomatyzowane urządzenia mikroprzepływowe: platforma technologiczna dla wysokoprzepustowych badań w chemii i biotechnologii 1.75 mln Euro dr hab. Piotr Garstecki Na 500 projektów z Polski tylko 2 przeznaczone do finansowania 72

164 2011 Prestiżowe granty (3) Program LIDER Molekularnie elektrowdrukowana cienka warstwa zol-żelowa do detekcji wirusów mln PLN dr inż. Joanna Niedziółka-Jönsson Na 200 projektów 36 przeznaczono do finansowania Electrocatalysis at droplets 1,26 mln PLN prof. dr hab. Marcin Opałło Na 200 projektów 20 przeznaczono do finansowania 73

165 2011 Prestiżowe granty (4) Program TEAM Self-assembled two- and three-dimensional nanocomposites 1,67 mln PLN dr hab. Marcin Fiałkowski Program POMOST Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) platform for molecular diagnostics 0,438 mln PLN dr Agnieszka Kamińska 74

166 2011 Granty MNiSW i NCN W konkursie IUVENTUS PLUS uzyskaliśmy finansowanie 10 projektów W I konkursie uzyskaliśmy finansowanie 21 projektów 75

167