Badania prowadzone są w Zespołach:
- Katalizy i Fizykochemii Ciała Stałego
- Katalizy i Fizykochemii Ciała Stałego II
- Kinetyki Reakcji Heterogenicznych
- Katalizy Środowiskowej
- Chemicznych Technologii Środowiskowych
- Technologii Organicznej
- Fotokatalizy, Chemii Powierzchni i Materiałów, Chemii Zeolitów
Poszukiwane są nowe kompozytowe materiały do elektrokatalitycznego rozkładu wody, do budowy ogniw paliwowych, nowe aktywne katalizatory do rozkładu (redukcji) tlenków azotu i równoczesnego dopalania cząstek sadzy z gazów spalinowych (materiały mikro- i nanoporowate o projektowanej morfologii oparte na tlenkach metali przejściowych, zeolitach, strukturalnych układach nośnikowych jak monolity czy nośniki drukowane 3D), materiały do katalitycznego dopalania lotnych związków organicznych i selektywnego utleniania węglowodorów. Badania dotyczą katalizy i fotokatalizy heterogenicznej w oparciu o funkcjonalizowany powierzchniowo TiO2 i inne materiały półprzewodnikowe. Opracowywane są nowoczesne katalizatory heterogeniczne oparte na ilastych materiałach naturalnych, porowatych materiałach węglowych oraz otrzymywane na bazie szablonów polimerowych. Wykorzystuje się katalityczne i adsorpcyjne metody efektywnej neutralizacji wybranych toksykantów wody oparte na zaawansowanych procesach utleniania. Wdrażane są nowatorskie metody preparatyki katalizatorów strukturalnych z wykorzystaniem mikroorganizmów. Prowadzone są prace w zakresie syntezy oraz charakterystyki materiałów mikro- i mezoporowatych 3D jak i nowej klasy zeolitów 2D, zeotypów, materiałów typu MOF i uporządkowanych krzemionkowych materiałów mezoporowatych, materiałów typu core-shell. Analizowane są zanieczyszczenia składników biotycznych i abiotycznych środowiska metalami ciężkimi i toksykantami pochodzenia organicznego. Badaniom materiałów i procesów towarzyszy intensywny rozwój metod charakterystyki z rozdzielczością przestrzenną i czasową, w szczególności mikroskopia elektronowa TEM i SEM, XPS, EPR, testy katalityczne w trybie operando, wykorzystanie znakowanych izotopowo reagentów, wykorzystanie technik korelacyjnych IR rapid scan, metody termodesorpcyjne i termoprogramowane, pomiary fotoelektrospektroskopowe i inne.
Badania realizowane są w Zespołach:
- Fizykochemii Koordynacyjnej i Bionieorganicznej
- Biokrystalografii, Obrazowania Ramanowskiego
- Spektroskopii Oscylacyjnej
- Badań Materiałów Roślinnych
- Fizykochemii Zjawisk Międzyfazowych
Badania dotyczą procesów fizykochemicznych i fotochemicznych w biologii i medycynie. Podejmowane są syntezy i prowadzona jest charakterystyka fizykochemiczna nowych fotosensybilizatorów do terapii fotodynamicznej nowotworów (halogenowe pochodne porfiryn, chloryn, bakteriochloryn), fotodynamicznej inaktywacji mikroorganizmów oraz fotokatalizy. Prowadzone są badania mechanizmów reakcji fotogenerowania reaktywnych form tlenu w układach homo- i heterogenicznych. Można tu również wymienić poszukiwanie nowych materiałów i kompleksów metali przejściowych o właściwościach antybakteryjnych i aktywności antynowotworowej, badania z zakresu otrzymywania materiałów nośnikowych do regulowanego dostarczania leków oraz teranostyki komórek nowotworowych w stanie hipoksji. Prowadzone są badania struktur krystalicznych białek, mechanizmów aktywności enzymatycznej i oddziaływań białek z ligandami o znaczeniu biologicznym. Intensywnie prowadzone są badania z wykorzystaniem technik ramanowskich (ROA, RROA, SERS, SRS) oraz obrazowania ramanowskiego i w podczerwieni, w połączeniu z mikroskopią AFM i SNOM, do zagadnień związanych z diagnostyką chorób cywilizacyjnych. Poszukuje się i bada leki o działaniu śródbłonkowym wraz z obrazowanie tkanek i komórek ex vivo i in vivo. Badane są metabolity i biopolimery, w tym kontekście prowadzone są analizy barwników naturalnych i substancji czynnych leków. Wykorzystywane są metody spektroskopii chiraloooptycznej (ROA i VCD) do badań amplifikacji i indukcji chiralności, badania SERS mechanizmów adsorpcji związków aktywnych biologicznie na powierzchni roztwór/metal, analiza wpływu czynników wywołujących stres oksydacyjny w roślinach oraz ziarnach zbóż, badania właściwości skrobi i metod jej modyfikacji, wykorzystanie (bio)polimerów jako materiałów biomedycznych, czy wreszcie badanie działania enzymów wolnych i immobilizowanych oraz zagadnienia związane z biokatalizą.
Badania prowadzone są w Zespołach:
- Elektrochemii, Badań Fotochemicznych i Luminescencyjnych
- Fizykochemii Powierzchni
- Nanotechnologii Polimerów i Biomateriałów
- Fizykochemicznych Badań Środowiskowych
- Technologii Materiałów i Nanomateriałów
Badania dotyczą uporządkowanych, nanoporowatych warstw tlenków metali, elektrochemicznych metod wytwarzania i kompleksowej charakterystyki materiałów nanostrukturalnych na bazie metali i ich tlenków, a także zastosowania wytwarzanych materiałów w procesach fotoelektrochemicznych i fotokatalitycznych oraz jako nowoczesne czujniki elektrochemiczne, układy bioelektrochemiczne oraz materiały do generowania i magazynowania energii. Równolegle badania dotyczą rozwoju zaawansowanych materiałów polimerowych i hybrydowych o potencjalnych zastosowaniach w medycynie, ochronie środowiska oraz nanoelektronice i konwersji energii światła słonecznego. Ma to związek z badaniami nad polimerami dla potrzeb inżynierii tkankowej oraz o działaniu antywirusowym, nano- i mikrosferami krzemowymi, nanocząstkami magnetycznymi i plazmonowymi do zastosowań biomedycznych, polimerosomami i liposomami, selektywnymi adsorbentami związków aktywnych biologicznie, hybrydowymi fotosensybilizatorami do degradacji zanieczyszczeń środowiska, polimerowymi mikro- i nanonośnikami do celowanego i/lub kontrolowanego dostarczania leków, oddziaływaniami leków oraz polimerów z membranami lipidowymi. Prowadzone są syntezy barwników organicznych do zastosowań biomedycznych, polielektrolity, filmy i kapsuły polimerowe, termoczułe i przewodzące szczotki polimerowe. Badania struktur powierzchniowych uzupełniane są o zastosowania monowarstw i dwuwarstw lipidowych jako modeli błon komórkowych, badania membran polimerowych, badania wpływu substancji bioaktywnych na biomembrany oraz badania oddziaływań międzycząsteczkowych i transferu protonów w błonach biologicznych i ich modelach za pomocą spektroskopii oscylacyjnej w nanoskali. Prowadzone są prace nad syntezą funkcjonalnych materiałów i nanomateriałów dla zastosowań elektrodowych i elektrolitów dla akumulatorów jonowych oraz tlenkowych ogniw paliwowych.
Badania prowadzone są w Zespołach:
- Inżynierii Krystalicznej i Analizy Strukturalnej
- Strukturalnej Dyfraktometrii Proszkowej
- Chemii Koordynacyjnej
- Badań Przemian Fazowych
- Nieorganicznych Materiałów Molekularnych
Badania prowadzone są w Zespołach:
- Analiz Sądowych i Klinicznych
- Analiz Toksykologicznych i Farmaceutycznych
- Analiz Środowiskowych i Biomedycznych
- Obrazowania Ramanowskiego
- Badań Fotochemicznych i Luminescencyjnych
- Strukturalnej Dyfraktometrii Proszkowej
Badania prowadzone są w Zespołach:
- Stereokontrolowanej Syntezy Organicznej
- Chemii Związków Heterocyklicznych i Metaloorganicznych
- Fizykochemii Organicznej
- Chemii Bioorganicznej i Medycznej
- Zespole Funkcjonalnych Materiałów Organicznych
Badania prowadzone są w Zespołach:
- Chemii Kwantowej
- Grupa Modelowania Molekularnego Procesów Katalitycznych
- Grupa Teorii Reaktywności Chemicznej
- Termodynamiki i Dynamiki Reakcji Chemicznych
- Teoretycznej Fizyki Molekularnej.
Badania teoretyczne prowadzone są także w innych zespołach i grupach jako jeden z elementów uzupełniających eksperyment.
Intensywnie prowadzone badania dotyczą rozwoju i wykorzystania teorii funkcjonałów gęstości (DFT), wykorzystania teorii informacji w rozwoju aparatu pojęciowego teorii struktury elektronowej i reaktywności układów molekularnych, opracowania oryginalnej metody opisu wiązania chemicznego opartej o tzw. orbitale naturalne dla wartościowości chemicznej (NOCV) oraz metody dekompozycji energii oddziaływania ETS-NOCV, opracowania oryginalnej metody opisu wiązania chemicznego zdelokalizowanego i teorii aromatyczności (EDDB – gęstość elektronowa zdelokalizowanych wiązań). Badania skupiają się również na teoretycznym opisie mechanizmów reakcji o potencjalnym znaczeniu przemysłowym, związku pomiędzy strukturą a właściwościami cząsteczek i nowych materiałów, spektroskopii obliczeniowej cząsteczek i kryształów (wzbudzenia elektronowe, widma IR, Ramana, EPR), implementacji metod chemii kwantowej do opisu sprzężeń wibronowych w stanach wzbudzonych cząsteczek, teoretycznym opisie natury oddziaływań wewnątrz i między-molekularnych, rozwoju metod obliczeniowych chemii kwantowej skalujących się liniowo z wielkością układu molekularnego, modelowaniu własności centrów aktywnych w katalizatorach i procesach powierzchniowych metodami chemii kwantowej i dynamiki molekularnej, teoretycznym opisie elektro-optycznych właściwości organicznych kryształów molekularnych, teorii ekscytonów w kryształach molekularnych i procesach polaryzacji w materiałach molekularnych, teoretycznym opisie wiązania wodorowego i modelowaniu widm w podczerwieni złożonych układów molekularnych (obliczenia ab initio, modelowanie metodami dynamiki molekularnej).