Grupa Badawcza Syntezy Zaawansowanych Materiałów
Tematyka badawcza
Prowadzone przez nas badania koncentrują się na projektowaniu, syntezie i charakteryzacji zaawansowanych materiałów funkcjonalnych, które łączą unikalne właściwości optyczne, chemiczne i fizyczne z potencjałem praktycznego zastosowania w nowoczesnych technologiach.
Obejmują one zarówno związki organiczne o kontrolowanych właściwościach luminescencyjnych, termochromowych i biologicznie aktywnych, jak i struktury o uporządkowanej mikro- i nanogeometrii, umożliwiające precyzyjne sterowanie światłem i sygnałem. Interesują nas także ciekłe kryształy, cienkie warstwy o regulowanym współczynniku załamania, materiały porowate oraz dwuwymiarowe struktury, takie jak grafen i chalkogenki metali przejściowych.
Wspólnym celem tych interdyscyplinarnych działań jest opracowanie materiałów nowej generacji dla zastosowań w optoelektronice, fotonice, sensorach, mikroelektronice oraz technologiach ochrony środowiska.
Barwniki organiczne
Wykazujące określone właściwości optyczne (np. zdefiniowane obszary spektralne absorpcji oraz emisji)i właściwości fizykochemiczne (np. stabilność termiczna), które można otrzymać zarówno poprzez modyfikację znanych struktur jak i syntezę nowych połączeń chemicznych.
Dodatkowo Grupa posiada wiedzę w zakresie materiałów wykazujących efekt długotrwałej luminescencyjnych (tzw. „świecących w ciemności”), których zasada działania polega na uwalnianiu wcześniej pochłoniętej energii z promieniowania widzialnego lub UV po wyłączeniu źródła światła. W kręgu zainteresowań znajdują się również biologicznie aktywne związki organiczne wykazujące właściwości przeciwutleniające, przeciwmikrobiologiczne oraz przeciwnowotworowe.
Materiały termochromowe
Czyli takie, które w sposób odwracalny lub nieodwracalny zmieniają barwę po przekroczeniu określonej temperatury. Zmiana barwy może być wynikiem polimeryzacji reaktywnych monomerów, powstania kompleksu leukobarwnik – wywoływacz lub utworzenia się kompleksu liganda organicznego z jonem metalu przejściowego.
Materiały charakteryzujące się odwracalną zmianą barwy mogą być używane jako termometry informujące o aktualnej temperaturze. Natomiast materiały wykazujące nieodwracalną zmianę barwy mogą być wykorzystywane jako wskaźniki jednorazowego narażenia na zbyt niską lub zbyt wysoką temperaturę.
Układy ciekłokrystaliczne domieszkowanie chiralnymi solami organicznymi
Takie w których spodziewane jest przemieszczanie się jonów chiralnej domieszki wewnątrz komórki pod wpływem pola elektrycznego. Celem jest spowodowanie powstania gradientu ich lokalnego stężenia na grubości komórki, a w rezultacie poszerzenie pasma selektywnego odbicia światła.
Efekt ten może być wykorzystany m.in. w przełączalnych elektrycznie lustrach i wyświetlaczach odbiciowych. Wykazano, że w układach chiralnych ciekłych kryształów, złożonych z par kwas – zasada powstaje wiązanie wodorowe lub jonowe, w zależności od różnicy pKa kwasu i zasady.
Wytwarzanie oraz charakterystyka warstw o kontrolowanym współczynniku załamania światła
W szczególności materiałów syntezowanych z wykorzystaniem procesów zol-żel oraz materiałów polimerowych. Celem jest optymalizacja procesu wytwarzania warstw o odpowiednim współczynniku załamania światła oraz grubości, co może umożliwić zastosowanie takich materiałów w układach optyki zintegrowanej m.in. jako warstwy falowodowe. Warstwy mogą stanowić także matrycę dla luminescencyjnych barwników organicznych.
Metody wytwarzania periodycznych mikro- i nanostruktur
W szczególności materiałów syntezowanych z wykorzystaniem procesów zol-żel oraz materiałów polimerowych. Celem jest optymalizacja procesu wytwarzania warstw o odpowiednim współczynniku załamania światła oraz grubości, co może umożliwić zastosowanie takich materiałów w układach optyki zintegrowanej m.in. jako warstwy falowodowe. Warstwy mogą stanowić także matrycę dla luminescencyjnych barwników organicznych.
Materiały zabezpieczające oryginalność
Opracowywanie materiałów na bazie kryształów fotonicznych, w tym opali syntetycznych, jako dodatków posiadających unikalne cechy wizualne, które mogą być zdyspergowane w tuszach drukarskich, farbach, itp. W obszarze zainteresowań są w szczególności materiały, o specjalnych cechach optycznych, takich jak opalescencja, kolor emisji zależny od kąta, selektywne odbicie kolorów oraz odbicie wsteczne.
Badania koncentrują się również na metodach nanoszenia wizualnych elementów zapobiegających fałszerstwom na różnego rodzaju podłoża, w celu tworzenia wzorów o zaprojektowanych kształtach. Oczekiwany wysoki poziom ochrony może być przydatny w przypadku ważnych dokumentów, a także produktów o wysokiej wartości i wymagających specjalnej ochrony, na przykład w biżuterii, a także w przemyśle farmaceutycznym, motoryzacyjnym, elektronicznym i medycznym.
Charakterystyczne właściwości wizualne wytwarzanych warstw zawierających opal mogą również znaleźć zastosowanie w elementach dekoracyjnych i powłokach.
