Zespół Badań Materiałów Roślinnych
dr hab. Magdalena Kurdziel

Główne kierunki badań

1. Badania struktury porowatej oraz powierzchni adsorbentów i katalizatorów metodą kwazi-równowagowej termodesorpcji cząsteczek-sond.
2. Adsorpcja wody oraz lotnych związków organicznych w zeolitach, uporządkowanych mezoporowatych krzemionkach oraz sieciach metalo-organicznych.
3. Badania aktywności katalizatorów zeolitowych otrzymywanych z prekursorów warstwowych.

 

Zespół Chemii Koordynacyjnej
prof. dr hab. Janusz Szklarzewicz

Główne kierunki badań

1. Chemia związków kompleksowych, głównie związków Mo, W, V i Cu oraz związków organicznych stosowanych jako ligandy. Badanie właściwości fizykochemicznych nowo uzyskanych związków, ze szczególnym naciskiem na opis struktury, właściwości spektroskopowych, magnetycznych i elektrochemicznych. Badanie reaktywności, w szczególności badanie nietypowych reakcji na ligandzie w syntezie nowych związków organicznych. Reakcje podstawiania ligandów, korelacja struktura-właściwości, reakcje na ligandzie, synteza związków organicznych katalizowana obecnością centrum metalicznego. Synteza materiałów wysokoenergetycznych i biologicznie aktywnych (J. Szklarzewicz, dr A. Jurowska).
2. Chemia materiałów MOF i pokrewnych: projektowanie i synteza funkcjonalnych sieci metalo-organicznych (MOF). Korelacje struktura-funkcja. MOFy responsywne i elastyczne. MOFy jako adsorbenty gazów, par i leków. MOFy w katalizie. MOFy jako stałe elektrolity. MOFy i ich kompozyty do zastosowań w sensoryce oraz magazynowaniu i konwersji energii (prof. dr hab. D. Matoga).
3. Kwantowa chemia koordynacyjna: badanie struktury elektronowej, energetyki i mechanizmów reakcji metodami chemii kwantowej (DFT, metody wieloreferencyjne, metody sprzężonych klastrów). Ocena dokładności metod chemii kwantowej i rozwój protokołów obliczeniowych dla kompleksów metali. Stany spinowe kompleksów metali przejściowych, kompleksy typu spin-crossover Fe, Mn i innych metali (dr hab. Mariusz Radoń).
4. Badania strukturalne kompleksów – polimery koordynacyjne, strukturalne aspekty oddziaływań mostkowych, synteza związków o dedykowanej strukturze, sieciowanie wielowymiarowe, korelacje struktura- właściwości fizykochemiczne, modyfikacje oddziaływań kation-anion w syntezie związków o założonej geometrii przestrzennej (J. Szklarzewicz, dr M. Hodorowicz).

 

Zespół Fizykochemii Koordynacyjnej i Bionieorganicznej
prof. dr hab. Grażyna Stochel

Grupa Fotokatalizy - prof. dr hab. Wojciech Macyk

Główne kierunki badań

1. Chemia koordynacyjna - projektowanie, synteza, charakterystyka nowych związków koordynacyjnych i metaloorganicznych następujących metali d-elektronowych: Fe, Cu, Co, Mn, Ru, Ir, Pt, Pd, Au, Ti z ligandami pochodzenia naturalnego oraz ligandami projektowanymi i syntetyzowanymi w naszych laboratoriach; sprawdzanie nowych związków pod kątem wykorzystania w biomedycynie, ochronie środowiska, otrzymywaniu zaawansowanych materiałów do zastosowań w optoelektronice czy w obszarze odnawialnych źródeł energii. Badanie mechanizmów procesów na poziomie molekularnym z wykorzystaniem m.in. technik kinetycznych, spektroskopowych, elektrochemicznych, mikroskopii optycznej i elektronowej.
2. Chemia bionieorganiczna i biomedyczna – badania nad rolą jonów metali d-elektronowych zarówno tych występujących w sposób naturalny, jak i tych wprowadzanych do organizmu człowieka w sposób kontrolowany (np. leki) i niekontrolowany (np. zanieczyszczenia środowiskowe) w wybranych procesach fizjologicznych i ich patologicznych zaburzeniach; badanie wpływu metali d-elektronowych na molekularne i komórkowe mechanizmy / patomechanizmy chorób cywilizacyjnych (choroby nowotworowe, autoimmunologiczne, układu krążenia, czy zakażenia lekoopornymi mikroorganizmami); badania roli jonów metali d-elektronowych w zaburzeniach procesów prawidłowego starzenia się organizmów, w szczególności badania ich jako mediatorów w procesach tworzenia i rozpadu S-nitrozotioli kluczowych dla regulacji redoksowej sygnalizacji tlenku azotu(II) (NO). Osobną grupę badań stanowi poszukiwanie nowych potencjalnych środków terapeutycznych lub/i diagnostycznych (teranostyki) opartych na związkach metali d-elektronowych (np. związki bipirydylowe Ru, pochodne makrocykliczne Zn, Fe, Mn, Co, Cu, wielofunkcyjne kompleksy Ir, Ru, Cu) oraz bezpiecznych formulacji farmaceutycznych, w tym nanoformulacji, zapewniających selektywną i efektywną odpowiedź biologiczną.
3. Fotochemia i fotobiologia - badania mechanizmów procesów dezaktywacji elektronowych stanów wzbudzonych związków metali d-elektronowych, w szczególności takich, które mogą mieć znaczenie w biologii, medycynie czy środowisku. Wykorzystywanie metod stacjonarnych oraz rozdzielczych w czasie (od pikosekund do minut) umożliwiających pomiary absorpcji przejściowej i emisji. W ramach badań o znaczeniu środowiskowym prowadzone są prace nad wyjaśnianiem wpływu zanieczyszczenia środowiska metalami d-elektronowymi na procesy fotosyntezy roślin i funkcjonowanie ich naturalnych mechanizmów obronnych, czy też procesy samooczyszczania środowiska z wykorzystaniem cykli fotokatalitycznych. W zakresie badań o znaczeniu biomedycznym przede wszystkim projektowanie i charakterystyka fizykochemiczna oraz biologiczna (od badań molekularnych i komórkowych do badań przedklinicznych i klinicznych) nowych fotosensybilizatorów i ich pochodnych z metalami d-elektronowymi (np. porfiryny, chloryny, bakteriochloryny) do terapii fotodynamicznej nowotworów i lekoopornych zakażeń.
4. Kataliza i fotokataliza - badane są mechanizmy procesów fotokatalitycznych (w szczególności związane z aktywacją małych cząsteczek i fotosensybilizacją TiO₂) i właściwości utleniająco-redukujące materiałów półprzewodnikowych. Rozwijane są fotokatalizatory dedykowane detoksykacji wody, oczyszczaniu powierzchni i powietrza, wiązaniu dwutlenku węgla, a także fotokatalitycznej syntezie organicznej. Prace badawcze obejmują również fotoelektrochemię i spektroelektrochemię półprzewodników.
5. Konwersja energii - badania dotyczące konwersji energii słonecznej w chemiczną obejmują wykorzystanie procesów fotokatalitycznych i fotoelektrokatalitycznych w syntezie tzw. paliw słonecznych (redukcja dwutlenku węgla, rozkład wody).
6. Zaawansowane materiały – projektowanie, otrzymywanie i charakteryzowanie nanocząstek metali (np. Au, Ag, Cu), tlenków metali (np. TiO₂, ZnO), nanocząstek kompozytów bimetalicznych oraz materiałów hybrydowych z wykorzystaniem metali d-elektronowych. Optymalizacja warunków syntezy hybrydowych organiczno-nieorganicznych nanostruktur metodami Chemii Zrównoważonego Rozwoju. Nanomateriały są projektowane pod kątem ich wykorzystania w katalizie oraz otrzymywania materiałów i powierzchni aseptycznych.

 

Zespół Katalizy i Fizykochemii Ciała Stałego
prof. dr hab. Zbigniew Sojka

Grupa Chemii Powierzchni i Materiałów - prof. dr hab. Andrzej Kotarba

Grupa Chemii Zeolitów - prof. dr hab. Barbara Gil

Grupa Spektroskopii EPR, Modelowania Molekularnego i Nanochemii - prof. dr hab. Zbigniew Sojka

---

Główne kierunki badań

1. Struktura i reaktywność modelowych redoksowych układów katalitycznych (tlenki, heterozłącza tlenkowe, metalozeolity).
2. Badania spektroskopowe, mikroskopowe, testy katalityczne, badania izotopowe i obliczenia kwantowo-chemiczne.
3. Procesy przeniesienia elektronu i spinu towarzyszące wiązaniu i aktywacji małych cząsteczek na powierzchniach katalitycznych (O2, N2O, NOx, COx).
4. Chemia katalityczna reakcji deN2O, deNOx i deVOC, spalania sadzy i CH4, zaawansowane procesy utleniania w fazie ciekłej na układach tlenkowych (badania podstawowe, mechanistyczne i aplikacyjne).
5. Komputerowa spektroskopia i mikroskopia elektronowa (obliczanie parametrów spektroskopowych EPR, IR, RS, XAS, symulacja widm i obrazów TEM).
6. Modelowanie molekularne DFT procesów powierzchniowych oraz związków pomiędzy strukturą, właściwościami i aktywnością katalityczną (mikrokinetyka i termodynamika ab initio).
7. Synteza i funkcjonalizacja nanomateriałów tlenkowych o kontrolowanej morfologii i właściwościach redoks.
8. Procesy otrzymywania paliw oraz komponentów paliw.
9. Zaawansowane badania spektroskopowe (rapid scan IR, badania in situ oraz operando IR i UV-vis, 2D COS IR; 2D COS UV-vis) w charakterystyce materiałów o potencjale katalitycznym.
10. Synteza i charakterystyka zeolitów lamelarnych.
11. Badanie materiałów typu MOF (Metal-Organic-Framework) do potencjalnych zastosowań w adsorpcji i rozdziale gazów oraz w syntezie związków typu "fine chemicals".
12. Elektrokataliza (Polimerowe i tlenkowe ogniwa paliwowe, materiały elektrodowe, procesy ORR i OER).

 

Zespół Katalizy i Fizykochemii Ciała Stałego II
prof. dr hab. Wacław Makowski

Główne kierunki badań

1. Badania struktury porowatej oraz powierzchni adsorbentów i katalizatorów metodą kwazi-równowagowej termodesorpcji cząsteczek-sond.
2. Adsorpcja wody oraz lotnych związków organicznych w zeolitach, uporządkowanych mezoporowatych krzemionkach oraz sieciach metalo-organicznych.
3. Badania aktywności katalizatorów zeolitowych otrzymywanych z prekursorów warstwowych.

 

Zespół Kinetyki Reakcji Heterogenicznych
prof. dr hab. Joanna Profic-Paczkowska

Główne kierunki badań

1. Inżynieria molekularna katalizatorów - badania reaktorów strukturalnych w procesach związanych z ochroną środowiska.
2. Badania spektroskopowe IR, Ramana i UV-Vis w modzie in situ i operando
3. Synteza funkcjonalizowanych materiałów sorpcyjnych i katalitycznych
4. Chemia konserwatorska - badania związane z degradacją materiałów i sposobami ich zapobiegania oraz opracowywanie nowoczesnych technik analiz fizykochemicznych materiałów stosowanych w obiektach muzealnych.

 

Zespół Nieorganicznych Materiałów Molekularnych
prof. dr hab. Robert Podgajny

Grupa Metaloorganicznych Materiałów Molekularnych - dr hab. Dawid Pinkowicz, prof. UJ

Grupa Wieloskładnikowych i Hierarchicznych Architektur Molekularnych - prof. dr hab. Robert Podgajny

Grupa Wielofunkcyjnych Materiałów Luminescencyjnych - dr hab. Szymon Chorąży, prof. UJ

Główna kierunki badań:

1. Projektowanie, synteza oraz charakterystyka strukturalna, spektroskopowa i fizyko-chemiczna organometalicznych i organicznych układów fotomagnetycznych, nanomagnesów kwantowych, chiralnych magnesów oraz przewodników molekularnych jako potencjalnych materiałów do konstrukcji urządzeń molekularnych.
2. Synteza i charakterystyka wieloskładnikowych i hierarchicznych architektur molekularnych w oparciu o podejście bloków budulcowych i zasady tektoniki molekularnej, w tym roztworów stałych, kompozytów krystalicznych i wielopozycyjnych receptorów anionów.
3. Synteza i badanie materiałów luminescencyjnych łączących zjawisko emisji światła z właściwościami magnetycznymi i elektrycznymi, chiralnością oraz wrażliwością na bodźce zewnętrzne, projektowanych do konstrukcji przełączników molekularnych, elementów pamięci oraz sensorów fizycznych i chemicznych.
4. Generowanie efektów luminescencyjnych, elektrycznych i fotoprzełączalności w policyjanowych materiałach molekularnych wykazujących przejścia spinowe.
5. Projektowanie, synteza i charakterystyka wielofunkcyjnych molekularnych przewodników jonowych, protonowych i nie-protonowych, wyposażonych w dodatkowe funkcjonalności, takie jak uporządkowanie magnetyczne, wrażliwość na bodźce zewnętrze, przejścia fazowe przeniesienia ładunku, chiralność bądź luminescencja.