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 dotyczą projektowania monokryształów o zadanych właściwościach chemicznych, fizycznych i biologicznych, wyznaczania eksperymentalnego rozkładu gęstości elektronowej w kryształach w połączeniu z obliczeniami kwantowochemicznymi (krystalografia kwantowa), korelacji struktury krystalicznej z liniowymi i nieliniowymi właściwościami optycznymi, korelacji aktywności farmakologicznej związków o potencjalnych właściwościach przeciw-arytmicznych oraz alfa lub beta adrenergicznych z ich przestrzenną geometrią molekularną w aspekcie zdolności do wiązania się z receptorem. Badania dotyczą także strukturalnej charakterystyki materiałów biozgodnych czy strukturalnego mechanizmu przejść fazowych w kryształach ferroicznych. W zakres prowadzonych badań wchodzi również rozwiązywanie struktur z danych proszkowych połączone z testowaniem i pracami nad rozwojem metod strukturalnej dyfraktometrii proszkowej, badania przejść fazowych w ciele stałym, badania z zakresu syntezy nowych włóknistych i warstwowych związków polianionowych, związków kompleksowych w tym makrocyklicznych kompleksów i rozwiązywania ich struktur. Obszerna grupa badań dotyczy materiałów molekularnych obejmujących heterometaliczne przełączniki molekularne oparte na sieciach koordynacyjnych i układach molekularnych z mostkami cyjanidowymi, które wykazują przejścia magnetyczne i spinowe sterowane czynnikami zewnętrznymi, wieloskładnikowe materiały jako wielopozycyjne receptory anionów oraz funkcjonalne roztwory stałe i kompozyty krystaliczne. Ponadto projektuje się, syntezuje i charakteryzuje nowe materiały zbudowane z cząsteczek organicznych, organometalicznych oraz koordynacyjnych ukierunkowane na fotoprzełączanie oraz nietrywialne właściwości magnetyczne, elektryczne, elektrochemiczne i strukturalne. Badane są także funkcjonalne luminescencyjne materiały molekularne łączące zjawisko emisji światła z właściwościami magnetycznymi i dielektrycznymi, chiralnością oraz wrażliwością na bodźce fizyczne i chemiczne.

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

W szczególności rozwijane są prace z zakresu analityki sądowej (toksykologia sądowa, badanie śladów kryminalistycznych, analityka biochemiczna), analityki proteomicznej, oznaczania leków i metali w materiałach biologicznych. Uzupełnieniem tych badań jest opracowywanie i wdrażanie do praktyki analitycznej bioczujników o innowacyjnej konstrukcji i mechanizmie działania. Kontynuowane są również wieloletnie prace w zakresie analizy przepływowej dotyczące miareczkowania i analizy wieloskładnikowej, kalibracji analitycznej i analizy elektrochemicznej. Badania obejmują zastosowanie metod dyfraktometrii proszkowej w syntezie nowych materiałów, ich ilościową analizę strukturalną oraz badanie obiektów dziedzictwa kulturowego. Realizowane są prace z zastosowaniem metod chemometrii do analizy i rozdzielania wieloskładnikowych widm, rozwój nowych technik eksperymentalnych oraz analizy danych (w tym mapowanie spektralne). Poza laboratoriami zespołowymi, prace badawcze realizowane są w pracowniach wydziałowych: Pracowni Analitycznej Spektrometrii Atomowej, Pracowni Chemii Sądowej, Pracowni Wysokorozdzielczej Spektrometrii Mas i Pracowni Badań Dyfrakcyjnych.

Badania prowadzone są w Zespołach:

• Stereokontrolowanej Syntezy Organicznej
• Chemii Związków Heterocyklicznych i Metaloorganicznych
• Fizykochemii Organicznej
• Chemii Bioorganicznej i Medycznej
• Zespole Funkcjonalnych Materiałów Organicznych

Badania skupiają się na opracowywaniu metod syntezy organicznej z uwzględnieniem kontroli stereochemii produktów na drodze ścieżek reakcji katalitycznych. Prowadzone są prace nad zastosowaniem związków selenu w syntezie karbacukrów, wykorzystaniem procesów fotoaktywowanych w preparatyce alkaloidów na bazie iminocukrów, jak również nad syntezą związków mających zastosowanie w chemii bioortogonalnej do obrazowania cząsteczek leków lub biomolekuł. Badane są nowe ścieżki syntezy z wykorzystaniem katalizatorów, enolanów tytanu i związków tytanoorganicznych (w stereoselektywnych procesach syntezy aldoli i pochodnych cukrów). Prowadzone są prace nad funkcjonalizacją związków nienasyconych na drodze reakcji redoks (jako katalizatory lantanowce, związki miedzio- i żelazoorganiczne) oraz syntezą nowych połączeń heterocyklicznych przy wykorzystaniu reakcji cykloaddycji. Projektowane i otrzymywane są związki heterocykliczne o właściwościach ciekłokrystalicznych. Prowadzone są również badania właściwości luminescencyjnych skondensowanych układów heterocyklicznych i ich kompleksów. W obszarze badań nowych leków prowadzone prace dotyczą poszukiwania małocząsteczkowych związków organicznych celowanych w nowo odkryte oddziaływania białko-białko (białka USP2/7, Mdm2/Mdmx, Hub1 i HIND, immunologiczny punkt kontrolny PD-1/PD-L1) oraz ich zastosowanie w innowacyjnych, ukierunkowanych terapiach przeciwnowotworowych. Najnowsze badania dotyczą projektowania specyficznych układów heterocyklicznych wykazujących fotoczułość i aktywność typu redoks, ze szczególnym naciskiem na kontrolowanie charakteru aromatycznego i antyaromatycznego silnie modulującego właściwości optyczne i elektronowe nowych 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).