Zakład Kryształów Molekularnych

Granty

Stypendium START 2022 Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej

Laureatka: mgr inż. Sylwia Zięba

Czas trwania: 01.07.2022 - 30.06.2023

 

Stypendium Uniwersytetu Aix-Mareseille we Francji

Laureat: dr Arkadiusz Frąckowiak

Czas trwania: 16.03.2022–13.04.2022

 

Chiralność i przewodnictwo elektryczne w nowych materiałach wielofunkcyjnych do zastosowań w elektronice
NAWA PHC Polonium pomiędzy Rzeczpospolitą Polską a Republiką Francuską
BPN/BFR/2021/1/00001/U/00001

Koordynator: dr hab. Iwona Olejniczak

Czas trwania: 01.01.2022–31.12.2023

 

Stypendium rządu francuskiego BGF

Laureat: dr Arkadiusz Frąckowiak

Czas trwania: 06.12.2021–15.03.2022

 

MINIATURA 3 - finansowany przez Narodowe Centrum Nauki

Kierownik: dr Arkadiusz Frąckowiak

Czas trwania: 01.07.2021–30.11.2021

 

Wpływ temperatury i ciśnienia na helikalną sieć wiązań wodorowych nowych elektrolitów stałych

Preludium 18 - finansowany przez Narodowe Centrum Nauki

2019/35/N/ST5/03324

Kierownik:  mgr inż. Sylwia Zięba

Czas trwania: 01.07.2020–31.07.2023

                                            

Stypendium Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)

Laureat: dr Akradiusz Frąckowiak

Czas trwania: 01.09.2018–30.11.2018

 

Analiza właściwości fizykochemicznych nowych przewodników protonowych pochodnych kwasów dikarboksylowych
Diamentowy Grant, VI edycja - finansowany przez MNiSW

DI2016 015846

Kierownik: mgr inż. Sylwia Zięba

Czas trwania: 30.08.2017–29.08.2020

 

Wytwarzanie i właściwości optoelektroniczne kompozytów na bazie tlenku grafenu
liderem projektu była Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
OPUS 9 - finansowany przez Narodowe Centrum Nauki

2015/17/ST8/01783

Koordynator: dr inż.  Kornelia Lewandowska

Czas trwania: 13.03.2016–12.04.2020

 

Synteza i właściwości fotoelektrochemiczne nowych układów hybrydowych tlenku grafemu z modyfikatorami organicznymi dla zastosowań w optoelektronice molekularnej
Projekt Iuventus Plus, IV edycja - finansowany przez MNiSW

IP2014 025673

Kierownik: dr inż.  Kornelia Lewandowska

Czas trwania:19.03.2015–18.03.2017

 

Stypendium Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)

Laureat: dr Andrzej Łapiński

Czas trwania: 01.01.2015–28.02.2015

 

Wielofunkcyjne materiały molekularne: elektronowe i magnetyczne własności kryształów molekularnych

Program DAAD PPP-PL, Proj-ID 57154349

Koordynator: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 2015-2016

 

Badania metodami spektroskopii IR i Ramana roli wiązania wodorowego i halogenowego w formowaniu stanu izolatora Motta w niskowymiarowych przewodnikach organicznych utworzonych przez pochodne TTF (tetratiofulwalen)
HARMONIA - finansowanyprzez Narodowe Centrum Nauki

Kierownik: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 2012–2015

 

Charakterystyka fotoelektrochemiczna cienkich warstw półprzewodników organicznych
FUGA - finansowany przez Narodowe Centrum Nauki

Kierownik: dr inż.  Kornelia Lewandowska

Czas trwania: 2012–2014

 

Funkcjonalizacja "małych" nanocebulek węglowych związkami polifenolowymi oraz ich potencjalne zastosowanie w bioczujnikach elastyny/kolagenu
liderem projektu był Uniwersytet w Białymstoku
UMO-2011/01/B/ST5/06051 – finansowany przez Narodowe Centrum Nauki

Koordynator: dr Andrzej Łapiński

Czas trwania: 21.12.2011–20.12.2014

 

Efekt wiązania chemicznego w wybranych układach typu fuleren-chromofor organiczny Projekt promotorski -  finansowany przez MNiSW

(grant promotorski -  doktorantka mgr B. Laskowska)

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 2010–2011

 

Widma w podczerwieni i Ramana nowych magnetycznych i/lub przewodzących organicznych soli z przeniesieniem ładunku

POLONIUM - finansowany przez MNiSW

(DPN/N9/POLONIUM/2009), protokół wykonawczy: 7818/R09/R10

Kierownik: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 2009–2011

 

Nowe, organiczne układy fotoaktywne - struktura molekularna i elektronowa, wzbudzenia optyczne, dynamika

N N202 260234 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 2008–2011

 

Magnetyczne sole z przeniesieniem ładunku utworzone prze organometaliczne kompleksy ditiolenów – badania własności spektroskopowych

N N202 207734finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 11.09.2008 –10.10.2010

 

Nowe, organiczne układy fotoaktywne – struktura molekularna i elektronowe, wzbudzenia optyczne, dynamika

N N202 260234finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 11.04.2008 – 10.04.2011

 

Charakterystyka nowych supermolekularnych układów barwnik organiczny-fuleren

w roztworach oraz monowarstwach Langmuira i nanowarstwach Langmuira-Blodgett, dla zastosowań w mikrotechnologii

(grant promotorski -  doktorantka mgr K. Lewandowska)

N N507 402035 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Danuta Wróbel

Czas trwania: 2008–2010
 

Magnetyczne sole z przeniesieniem ładunku utworzone przez organometaliczne kompleksy ditiolenów - badania własności spektroskopowych

N N202 207734 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 11.04.2008–10.10.2010

 

Właściwości spektralne nowych, asymetrycznych molekuł organicznych i ich soli jono-rodnikowych

(grant promotorski -  doktorant mgr inż. B. Barszcz)

N N202 1209 33 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 02.11.2007–01.11.2008

 

Badanie struktury oscylacyjnej i elektronowej nowej klasy przewodników utworzonych przez elektro-donorowe molekuły organiczne

N N202 1330 33 finansowany przez MNiSW

Kierownik: dr Andrzej Łapiński

Czas trwania: 28.08.2007–1.10.2009

 

Zastosowanie zaawansowanych metod spektralnych w badaniach peraminy, jako alternatywnego środka ochrony roślin

N310 063 31/2813 – finansowany przez MNiSW

Kierownik: dr Andrzej Łapiński

Czas trwania: 26.09.2006–25.09.2008

 

Stypendium Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)

Laureatka: dr Iwona Olejniczak

Czas trwania: luty 2004

 

Uporządkowanie magnetyczne i mechanizmy parowania elektronów w molekularnych materiałach hybrydowych

1 P03B 103 27- finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 23.08.2004–22.08.2007

 

Spektroskopowe badania uporządkowania ładunkowego w przewodnikach organicznych utworzonych przez BEDT-TTF i molekuły pochodne

2 P03B 087 22 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 1.04.2002–31.08.2004

 

Elektrodynamika organicznych układów molekularnych: badania w ramach współpracy PAN/NSF

NSF: INT-0086475

Kierownik: dr Iwona Olejniczak

Czas trwania: 2001–2004

 

Stypendium podoktoranckie NSF/NATO

Postdoctoral Fellowship in Science and Engineering for Visiting Scientists from Cooperation Partner Countries

DGE 9804462

Laureatka: dr Iwona Olejniczak

Czas trwania: 1998–1999

 

Stypendium START 1998 Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej

Laureat: mgr Andrzej Łapiński

Czas trwania: 1998

 

Struktura elektronowa i oddziaływanie elektron-fonon w solach z przeniesieniem ładunku Pd(dddt)2 oraz Ni(dddt)2

(grant promotorski -  doktorant mgr A. Łapiński)

2 P03B 113 15 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 1.07.1998–30.09.1999

 

Spektroskopia IR nowych metali oraz półprzewodników organicznych: struktura elektronowa, oddziaływania elektron-elektron i elektron-fonon

2 P03B 112 12 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Roman Świetlik

Czas trwania: 1.04.1997 –31.03.2000

 

Zbadanie kompleksów fullerenów z molekułami organicznymi metodami spektroskopii oscylacyjnej

2 P302 255 06 - finansowany przez MNiSW

Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Graja

Czas trwania: 1.05.1994–31.03.1996

Współpraca

Współpraca naukowa

  • Univ Angers, CNRS, MOLTECH-Anjou, Angers, France
  • Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Saclay, CNRS, Université Paris-Sud, Orsay, France.
  • Univ Rennes, CNRS, ISCR (Institut des Sciences Chimiques de Rennes), Rennes, France
  • Aix-Marseille Université, Univ. de Toulon, CNRS, Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence, Marseille, France
  • Physikalisches Institut, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany
  • Materials Science Divisions, Argonne National Laboratory, Argonne, USA
  • Litvinenko Institute of Physical-Organic Chemistry and Coal Chemistry The National Academy of Science of Ukraine, Kiyv, Ukraine
  • Faculty of Chemistry, University of the Basque Country UPV/EHU, Donostia International Physics Center (DIPC), Donostia, Euskadi, Spain
  • Wydział Farmaceutyczny, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego, Poznań
  • Instytut Chemii, Uniwersytet w Białymstoku, Białystok
  • Instytut Chemii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań
  • Instytut Chemii, Uniwersytet Jana Kochanowskiego, Kielce
  • Instytut Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk, Warszawa
  • Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych Polskiej Akademii Nauk, Wrocław
  • Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki Technicznej, Politechnika Poznańska, Poznań
  • Akademickie Centrum Materiałów i Nanotechnologii, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków

Wyposażenie

Spektrometr FT-IR Bruker Equinox 55 współpracujący z  mikroskopem FT-IR Bruker Hyperion 2000 wraz z wyposażeniem

Układ pomiarowy pozwala na rejestrację widm w świetle spolaryzowanym w zakresie od 30 do 18 000 cm-1. Źródłami promieniowania w spektrometrze jest lampa halogenowa z włóknem wolframowym (1800–18000 cm-1) oraz pręt ceramiczny z węglika krzemu (30–7000 cm-1). Układ jest wyposażony w następujące detektory: Si (pracującym w zakresie 10000–20000 cm-1), InSb (3000–12500 cm-1), MCT (400–7500 cm-1), DLaTGS (180–12000 cm-1) oraz DTGS (10–700 cm-1). Na wyposażeniu urządzenia są następujące dzielniki wiązki: kwarcowy (3300–18000 cm‑1), KBr (370–7500 cm-1) oraz Mylar (30–700 cm-1). Spektrometr pracuje z maksymalną rozdzielczością spektralną 0,5 cm-1. Dołączony do spektrometru mikroskop FT-IR Hyperion 2000 firmy Bruker pozwala na pomiar widm odbiciowych oraz transmisyjnych w świetle spolaryzowanym mikropróbek o wymiarach ułamków milimetra w zakresie spektralnym od 600 do 18000 cm-1 w funkcji temperatury od 10 do 870 K. Mikroskop wyposażony jest w obiektyw do rejestracji widm odbiciowo-absorbcyjnych od cienkich warstw naniesionych na podłoże metaliczne (600–6500 cm-1). Stolik mikroskopu (sterowany silnikami krokowymi) umożliwia badania rozkładu przestrzennego substancji w materiale (rozdzielczość przestrzenna 1 μm). Posiadane kowadła diamentowe pozwalają natomiast na rejestrację widm transmisyjnych w średniej podczerwieni w funkcji ciśnienia (do 20 GPa) w temperaturze pokojowej.

Spektrometr FT-IR Bruker Equinox 55 współpracujący z  mikroskopem FT-IR Bruker Hyperion 2000

W skład wyposażenia wchodzą następujące elementy:

  • układ do przedmuchu suchym powietrzem firmy Parker
    (układ podłączony jest do spektrometru oraz mikroskopu)
  • zmiennokątowa przystawka odbiciowa firmy Bruker
    (umożliwia rejestrację widm odbiciowych w świetle spolaryzowanym w zakresie od 400 do 7000 cm-1 dla kątów padania i odbicia  w zakresie od 10° do 80°)
  • przystawka do rejestracji widm osłabionego całkowitego wewnętrznego odbicia (ATR) firmy Gateway™
    (przystawka 6-odbiciowa umożliwia rejestrację widm ATR w funkcji temperatury od pokojowej do 200 °C w zakresie spektralnym od 600 do 7000 cm-1)
  • przystawka do rejestracji widm odbicia zwierciadlanego firmy Beckman
    (umożliwia rejestrację widm odbiciowych w komorze pomiarowej spektrometru w zakresie od 400 do 7000 cm-1)
  • przystawka do rejestracji widm odbicia dyfuzyjnego (DRIFT) firmy Perkin-Elmer
    (umożliwia rejestrację widm odbiciowo-absorpcyjnych w zakresie od 400 do 7000 cm-1)
  • zwierciadła, kuwety oraz polaryzatory

Spektrometr Ramanowski LabRAM HR 800 Jobin Yvon wraz z wyposażeniem

Spektrometr zawiera dwie siatki dyfrakcyjne (600 oraz 1800 rys/mm), optykę wejściową i filtrującą, detektor wielokanałowy (CCD 1024x256) pracujący w temperaturze ciekłego azotu. Wyposażony on jest w laser He‑Ne (λext = 632.8 nm), przestrajalny laser argonowy Stabilite 2017 wraz z zasilaczem (λext=454.5, 457.9, 465.8, 472.7, 476.5, 488.0, 496.5, 501.7, 514.5 nm) oraz w laser NIR wraz z zasilaczem (λext=785 nm). Na wyposażeniu spektrometru są zestawy filtrów VLFIE typu "Notch": dla linii 457 mm (umożliwiające podejście do linii Rayleigha  na 150 cm-1), dla linii 488 mm (umożliwiające podejście do linii Rayleigha  na 50 cm-1), dla linii 514 mm (umożliwiające podejście do linii Rayleigha  na 50 cm-1), dla linii 633 mm (umożliwiające podejście do linii Rayleigha  na 50 cm-1) oraz dla linii 785 mm (umożliwiające podejście do linii Rayleigha  na 100 cm-1). Spektrometr wyposażony jest w mikroskop konfokalny L-BXFM zawierający następujące obiektywy: obiektyw typu "plan-achromatic" x10, NA=0.25, WD=10.6 mm, obiektyw typu "plan-achromatic" x50, NA=0.75, WD=0.37 mm, obiektyw typu "plan-achromatic" x100, NA=0.90, WD=0.21 mm, obiektyw o długiej ogniskowej x10, NA=0.25, WD=21 mm, obiektyw o długiej ogniskowej x20, NA=0.25, WD=12 mm oraz obiektyw do makro-próbek WD=40 mm. Spektrometr Ramanowski LabRAM HR 800 Jobin Yvon wykorzystywany jest  do badań widm rozpraszania Ramana w funkcji temperatury i ciśnienia.

Spektrometr Ramanowski LabRAM HR 800 Jobin Yvon wraz z wyposażeniem

Spektrometr NIR/Vis/UV Hitachi U-2900

Umożliwia rejestrację widm absorpcyjnych w świetle spolaryzowanym w zakresie spektralnym od 190 do 1100 nm próbek w fazie stałej oraz ciekłej. Widma transmisyjne i odbiciowe można rejestrować z prędkością skanowania: 10, 100, 200, 400, 800, 1200, 2400 oraz 3600 nm/min. Przyrząd posiada dwa źródła promieniowania: lampę wolframową (pomiary w zakresie światła widzialnego) oraz lampę deuterową (pomiary w zakresie światła ultrafioletowego). Jako detektor promieniowania wykorzystywana jest fotodioda krzemowa. Dokładność pomiaru widma zmienia się wraz ze zmianą zakresu absorbancji i wynosi: w zakresie od 0 do 0,5 ±0,002, od 0,5 do 1,0 ±0,004 oraz od 1,0 do 2,0 ±0,008. Błąd pomiaru wartości transmitancji równy jest ±0,3%.

Spektrometr NIR/Vis/UV Hitachi U-2900

Spektrofluorymetr Hitachi F-7000

Umożliwia wykonywanie pomiarów fluorescencji, luminescencji oraz fosforescencji roztworów oraz próbek stałych w funkcji temperatury (kriostat Optistat CF firmy Oxford Inst). Możliwe jest wykonywanie pomiarów czasu życia fluorescencji do 1ms. Wyposażony jest on w dwa monochromatory pozwalające na ciągły wybór długości fali wzbudzenia i emisji fluorescencyjnej. Na wyposażeniu spektrofluorymetru znajduje się zestaw filtrów krawędziowych oraz polaryzatorów umożliwiających pomiar widm emisji i wzbudzeń w zakresie od 900 do 200 nm.

Spektrofluorymetr Hitachi F-7000

Stanowisko do pomiarów przewodności elektrycznej

Pomiary przewodności elektrycznej właściwej przeprowadzane są metodą czteroelektrodową. Programowalne źródło prądu Keithley 220 pozwala na zmiany prądu w zakresie 1 nA – 100 mA, a cyfrowy woltomierz Keithley 182 umożliwia pomiary w zakresie 3 mV – 30 V z rozdzielczością 1 nV – 10 μV. Pomiary temperaturowe są wykonywane w zakresie 1,8 – 370 K. Do ścieżek miedzianych za pomocą drutu srebrnego o średnicy 40 μm przymocowywana jest próbka za pomocą pasty srebrnej, z której wykonane są też elektrody. W zależności od potrzeb istnieje możliwość użycia pasty złotej lub węglowej (oraz innego drutu niż srebrny). Układ umożliwia pomiar próbek o rozmiarach poniżej 1 mm (maksymalnie około 1 cm).

Stanowisko do pomiarów przewodności elektrycznej

Stanowisko do analizy termooptycznej (TOA)

Analiza termooptyczna stanowi wizualną pomoc w obserwacji efektów fizycznych podczas pomiarów analizy termicznej. Pozwala wyznaczyć temperaturę przemiany fazowej w fazie skondensowanej pod warunkiem występowania wyraźnych zmian tekstury badanego materiału. Jest to metoda komplementarna do pomiarów różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), termograwimetrii (TG) czy też pomiarów w podczerwieni w funkcji temperatury. Układ pomiarowy zbudowany jest z następujących elementów: mikroskopu stereoskopowego Delta Optical IPOS 810 WS (obiektyw planachromat x2 - maksymalne powiększenie x400 wraz oświetlaczem koaksjalnym, modułem do ciemnego pola,  adapterem fotograficznym z kamerą mikroskopową), kriostatu firmy Linkam TC92 wraz z wyposażeniem, multimetru - HP 34401a (zakresy: 10 mA, 100 mA, 1A, 3A; maksymalna rozdzielczość: 10 nA), diody - OSRAM BPW 21 (prąd ciemny: 2 nA; długość fali 350-820 nm) oraz komputera.

Układy do badań temperaturowych

  • Układ do badań w funkcji temperatury od 1,8 do 370 K
    (kriostat optyczny Optistat CF firmy Oxford Inst. (zestawy okienek - KBr, KRS-5, kwarc),  termoregulator Oxford Inst. ITC 503, lewar GFS 650, przepływomierz PKR 251/26001, dewar helowy 50 l, układ pomp: pompa turbomolekularna TSH 071E, pompa membranowa MVP 015, pompa cyrkulacyjna, miernik ciśnienia PKR 251 / 26001)
    Umożliwia rejestrację widm fluorescencji w funkcji temperatury oraz wykorzystywany jest w pomiarach przewodności elektrycznej właściwej.
  • Układ do badań w funkcji temperatury od 4.2 do 300 K
    (kriostat optyczny CF 2102 firmy Oxford Inst.,  termoregulator Oxford Inst. ITC 503, lewar GFS 650, przepływomierz PKR 251/26001, dewar helowy 50 l, układ pomp: pompa turbomolekularna TSH 071E, pompa membranowa MVP 015, pompa cyrkulacyjna, miernik ciśnienia PKR 251 / 26001)
    Umożliwia rejestrację widm absorpcyjnych i odbiciowych w świetle spolaryzowanym (600 –18000 cm-1) oraz widm rozproszenia Ramana.
  • Układ do badań w funkcji temperatury od 77 K do 870 K
    (kriostat firmy Linkam Corp. TC92,  termoregulator Linkam Inst., dewar azotowy wraz z osuszaczami do przedmuchu kriostatu, linia ogrzewająca obudowę kriostatu)
    Umożliwia rejestrację widm absorpcyjnych i odbiciowych w świetle spolaryzowanym (600 –18000 cm-1), widm rozproszenia Raman oraz wykorzystywany jest w analizie termooptycznej (TOA).
  • Układ do badań własności optycznych jednocześnie w funkcji temperatury (4.2­–300 K) i ciśnienia (od ciśnienia atmosferycznego do 20 GPa)
    (kriostat optyczny CF 2102 firmy Oxford Inst. z wyposażeniem,  kowadło diamentowe Diacell D-07 umieszczone na zimnym palcu kriostatu- max ciśnienie 100 GPa)
    Umożliwia rejestrację widm rozproszenia Ramana w funkcji temperatury i ciśnienia.

    Układ do badań własności optycznych jednocześnie w funkcji temperatury (4.2­–300 K) i ciśnienia (od ciśnienia atmosferycznego do 20 GPa)

Wyposażenie do przygotowywania materiałów do badań

  • laboratorium chemiczne
  • powlekacz obrotowy Laurell W5-650MZ-23NPPB do nanoszenia cienkich warstw
  • młyn kulowy do mechanosyntezy
  • suszarka laboratoryjna,
  • pastylkarka,
  • prasa hydrauliczna,
  • waga laboratoryjna
  • kuwety do gazów (l=10 cm) i cieczy (l = 0.1 mm – 50 mm) wykonane ze szkła, kwarcu, NaCl, KRS-5, BaF2, KBr, CsJ
  • kowadła diamentowe,
  • elektrodrążarka do wykonywania otworów w uszczelkach,
  • urządzenie do intendowania uszczelek,
  • myjka ultradźwiękowa,
  • mikroskop stereoskopowy (max pow. x20),
  • stacja lutownicza
  • mikroskop stereoskopowy Delta Optical IPOS 810 WS (obiektyw planachromat x2 - maksymalne powiększenie x400 wraz oświetlaczem koaksjalnym, modułem do ciemnego pola i adapterem fotograficznym z kamerą mikroskopową
    •	mikroskop stereoskopowy Delta Optical IPOS 810 WS

Stacje obliczeniowe

Wykorzystywane przez nas oprogramowanie (programy Gaussian oraz Crystal) umożliwiaja wykonywanie obliczeń drgań sieci (fononów), drgań oscylacyjnych oraz przejść elektronowych.

Badania



Cele badawcze

Poszukujemy nowych przewodników protonowych o wysokim przewodnictwie i stabilności termicznej, które mogłyby być wykorzystywane jako źródła zielonej energii. Mogłyby one znaleźć zastosowanie, jako elektrolity w ogniwach paliwowych, w których jedynymi produktami ubocznymi są woda oraz ciepło. Celem prowadzonych w Zakładzie Kryształów Molekularnych badań jest zrozumienie natury zjawisk fizycznych, które zachodzą w przewodnikach protonowych. Umożliwiłoby to nam zaprojektowanie nowych, funkcjonalny materiałów, które miałyby szansę zastosowania w innowacyjnej gospodarce. W obliczu rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną i wzrostu jej cen podejmujemy również działania związane z poszukiwaniem nowych alternatywnych źródeł energii, które powinny być niewyczerpywane, łatwo dostępne, wydajne oraz przyjazne środowisku. Duże nadzieje budzi możliwość wykorzystania czystej energii pochodzącej z promieniowania słonecznego. Celem naszych badań jest zaprojektowanie oraz otrzymanie nowego donorowo-akceptorowego kopolimeru, z wąską przerwą energetyczną, który mógłby być zastosowany w wydajnych ogniwach słonecznych. Od wielu lat prowadzimy badania właściwości fizycznych przewodników organicznych, które mogłyby znaleźć zastosowanie w elektronice przyszłości. Nasze badania ukierunkowane są na poznanie natury przemian fazowymi indukowanych temperaturą lub ciśnieniem, zjawisk uporządkowania ładunkowego, korelacji elektronowych, fluktuacji rozkładu ładunku oraz sprzężeń elektronów z drganiami wewnętrznymi molekuł.

Profil badawczy

Wykorzystując eksperymentalne oraz teoretyczne metody spektroskopii molekularnej prowadzone są badania struktury oscylacyjnej oraz elektronowej przewodzących elektronowo oraz jonowo materiałów organicznych. Pomiary wykonywane są w szerokim zakresie spektralnym od dalekiej podczerwieni do ultrafioletu w funkcji temperatury (od 1,8 do 900 K) i ciśnienia (do 20 GPa). W Zakładzie Kryształów Molekularnych zajmujemy się obliczaniem (metody DFT oraz TD-DFT) i interpretacją widm teoretycznych. W badaniach wykorzystujemy następujące techniki i metody eksperymentalne fizyki fazy skondensowanej: technika widm transmisyjnych/absorpcyjnych w świetle spolaryzowanym, technika widm odbicia zwierciadlanego w świetle spolaryzowanym w szerokim zakresie kątów padania i odbicia, technika widm odbicia dyfuzyjnego, technika osłabionego całkowitego wewnętrznego odbicia, technika widm odbiciowo - absorpcyjnych od cienkich warstw naniesionych na podłoże metaliczne, metoda rozpraszania Ramana, pomiary przewodności elektrycznej właściwej metodą czteroelektrodową, analiza termooptyczna, metody spektroskopii fluorescencyjnej, luminescencji oraz fosforescencji.

Programy badawcze

  • Stany elektronowe, przewodnictwo protonowe i dynamika molekularna w materiałach organicznych dla elektroniki molekularnej, ogniw paliwowych i fotowoltaiki (zadanie statutowe 2021–2023)
  • Chiralność i przewodnictwo elektryczne w nowych materiałach wielofunkcyjnych do zastosowań w elektronice (zadanie grantowe 2022–2023)
  • Wpływ temperatury i ciśnienia na helikalną sieć wiązań wodorowych nowych elektrolitów stałych (zadanie grantowe 2020–2023)
  • Analiza właściwości fizykochemicznych nowych przewodników protonowych pochodnych kwasów dikarboksylowych (zadanie grantowe 2017–2020)
  • Wytwarzanie i właściwości optoelektroniczne kompozytów na bazie tlenku grafenu (zadanie grantowe 2016–2020)
  • Synteza i właściwości fotoelektrochemiczne nowych układów hybrydowych tlenku grafemu z modyfikatorami organicznymi dla zastosowań w optoelektronice molekularnej (zadanie grantowe 2015–2017)
  • Badania metodami spektroskopii IR i Ramana roli wiązania wodorowego i halogenowego w formowaniu stanu izolatora Motta w niskowymiarowych przewodnikach organicznych utworzonych przez pochodne TTF (tetratiofulwalen) (zadanie grantowe 2012–2015)
  • Charakterystyka fotoelektrochemiczna cienkich warstw półprzewodników organicznych (zadanie grantowe 2012–2015)
  • Funkcjonalizacja "małych" nanocebulek węglowych związkami polifenolowymi oraz ich potencjalne zastosowanie w bioczujnikach elastyny/kolagenu (zadanie grantowe 2011–2014)

Osiągnięcia naukowe

  • Przeprowadzono syntezę nowego przewodnika protonowego (szczawian pirazolu) i zbadano jego przewodnictwo protonowe, własności termiczne oraz widma optyczne. Okryto, że wraz ze wzrostem temperatury występują mięknięcie sieci, które skutkuje przejściem fazowym typu porządek-nieporządek. W wyniku  przemiany  obserwuje sie wzrost przewodnictwa elektrycznego, który związany jest z wymiarowością układu wiązań wodorowych
    [M. Widelicka et al., PhysChemChemPhys 19, 25653 (2017)]
  • Aby wyjaśnić mechanizm przejścia fazowego metal-izolator w przewodniku organicznym (rac-DM-EDT-TTF)2PF6  z chiralnymi molekułami donora (TMI=110 K), przeprowadzono badania widm odbiciowych w podczerwieni oraz widm Ramana. Na podstawie poszerzenia wrażliwego na ładunek pasma oscylacyjnego ν2 molekuły donora DM-EDT-TTF obserwowanego w widmach Ramana poniżej 110 K, zaproponowano mechanizm uwzględniający koegzystencję stanu dimerowego Motta oraz fluktuacji ładunku w niskiej temperaturze.
    [I. Olejniczak et al., J. Phys. Chem. C 121, 21975 (2017)]
  • Za pomocą spektroskopii rozproszenia Ramana przeprowadzono badania zjawiska uporządkowania ładunkowego w kryształach jednowymiarowych przewodników organicznych (TMTTF)2X (X=SbF6, AsF6, PF6), którego konsekwencją  jest stan tzw. ferroelektryka elektronowego. W fazie ferroelektrycznej zaobserwowano trzy pasma 503, 507, 526 cm-1, odpowiadające symetrycznemu drganiu rozciągającemu pierścieni rdzenia TTF, które zostały przyporządkowanie molekułom TMTTF posiadającym odpowiednio ładunki 0, +0.5, +1e.  Pasma TMTTF z ładunkiem +0.5e odpowiadają domenom ferroelektrycznym, natomiast pasma molekuł neutralnych i całkowicie zjonizowanych pochodzą od ścian domenowych.
    [R. Świetlik et al., Phys. Rev. B 95, 085205 (2017)].
  • Zbadano widma w podczerwieni i Ramana  kompleksu z przeniesieniem ładunku (EDT-TTF-I2)2TCNQF, w którym zachodzi indukowane temperaturą przejście od fazy neutralnej do fazy jonowej. Temperaturowe zależność pasm oscylacyjnych, zarówno donora EDT-TTF-I2 jak i akceptora TCNQF, pokazują, że średnie przeniesienie ładunku zmienia się od wartości bliskiej zeru w temperaturze pokojowej do wartości 1e w T= 8 K. Zaproponowany został  schemat przemiany w kompleksie o stechiometrii 2:1.
    [A. Frąckowiak et al., J. Chem. Phys. C 120, 23740 (2016)]
  • Opisano metodę „dostrajania” właściwości elektronicznych w materiałach zsyntezowanych na bazie fulerenu C60. Pokazano, że dodanie różnej ilości pierścieni tiofenowych wpływa na podstawowe właściwości fotoelektrochemiczne układu, takie jak położenie poziomu energii Fermiego, czy wartość pracy wyjścia. Badania eksperymentalne uzupełnione obliczeniami kwantowo-mechanicznymi pozwoliły na pełen opis struktury energetycznej badanych układów. Analiza pokazała, że nie tylko zmianie ulegają położenia pasm energetycznych, szczególnie poziomu HOMO, wynikające z przyłączenia do molekuły C60 tiofenu, mającego w tym układzie właściwości donorowe, ale również zmiana ta obejmuje rozkład gęstości elektronowej i wiąże się z powstaniem  dodatkowego potencjału elektrostatycznego.
    [K. Lewandowska et al., Appl. Phys. Lett. 106, 041602 (2015)]
  • Odkrycie międzywarstwowego uporządkowania ładunkowego w organicznym metalu (tTTF-I)2ClO4 zawierającym dwie nierównoważne warstwy donorów. Badania widm rozproszenia Ramana pokazały, że w temperaturze pokojowej rozkład ładunku w przewodzących warstwach tTTF-I jest nierównomierny, a w niskich temperaturach staje się równomierny. Ten unikatowy efekt jest konsekwencją częściowego przeniesienia ładunku między warstwami o różnej strukturze elektronowej.
    [K.-S. Shin et al., Dalton Trans. 43, 5280 (2014)]
  • Zbadanie procesów elektronowych w quasi-jednowymiarowych przewodnikach organicznych z jednorodnymi kolumnami molekuł: (DMtTTF)2X (X=ReO4, ClO4).
    [D. Jankowski et al., J. Raman Spectrosc. 44, 1765 (2013)]
  • Przeprowadzenie badań natury przejścia fazowego ze stanu izolatora Motta do fazy z uporządkowaniem ładunkowym w izostrukturalnych paramagnetycznych półprzewodnikach organicznych K-(BEDT-TTF)4[M(CN)6][N(C2H5)4]•2H2O (M = CoIII, FeIII).
    [A. Łapiński et al., J. Phys. Chem. A 117, 5241 (2013)]
  • Zbadanie fluktuacji rozkładu ładunku w paramagnetycznych przewodnikach i nadprzewodnikach organicznych o ogólnym wzorze (BEDT-TTF)4H3O[FeIII(C2O4)3]•G (G - rozpuszczalnik).
    [I. Olejniczak et al., ChemPhysChem 14, 3925 (2013)]
  • Za pomocą metod spektroskopii w podczerwieni odkryto przejście z fazy neutralnej do fazy jonowej w krysztale (EDT-TTF-I2)2TCNQF.
    [J. Lieffrig et al., Chem. Eur. J. 19, 14804 (2013)]
  • Spektroskopowe badania cienkich warstw utworzonych przez diady fuleren-korol oraz określenie orientacji molekuł względem podłoża.
    [K. Lewandowska et al., Optical Mater. 34, 1729 (2012)]
  • Zbadanie procesów elektronowych w quasi-jednowymiarowych przewodnikach organicznych z jednorodnymi kolumnami molekuł: (o-DMTTF)2X (X = Br, I).
    [D. Jankowski et al., J. Raman Spectrosc. 42, 1518 (2011)]
  • Omówienie fizycznych podstaw procesów transferu energii i wzbudzeń w molekularnych układach organicznych, stosowanych w bateriach słonecznych i innych urządzeniach, ze szczególnym uwzględnieniem fulerenów i barwników organicznych, oraz przedstawienie wizji rozwoju fotowoltaiki organicznej.
    [D. Wróbel, A. Graja, Coord. Chem. Rev. 255, 2555 (2011)]
  • Zbadanie wpływu deformacji kompleksu Cp2W(dmit) w paramagnetycznych solach [Cp2W(dmit)]X (X = BF4, PF6, Br , [Au(CN)2]) na widma w podczerwieni i Ramana.
    [E.W. Reinheimer et al., Inorg. Chem. 49, 9777 (2010)]
 
 

Dydaktyka

Wypromowani doktorzy

Małgorzata Widelicka

Data obrony: 2020-07-06 / Data nadania stopnia: 2020-07-13 

Temat: Własności optyczne, termiczne oraz transportowe przewodników protonowych soli kwasów dikarboksylowych o różnej wymiarowości sieci wiązań wodorowych

Promotor: dr hab. Andrzej Łapiński, prof. IFM PAN

Recenzenci: prof. dr hab. Jan Baran, prof. dr hab. Grażyna Bator

Aneta Pindela (z d. Suseł)

Data obrony: 2020-07-02/ Data nadania stopnia: 2020-08-26

Temat: Badania zjawiska tautomerii protonowej aminowo-iminowej i stereoizomerii w pochodnych 4-amino-1,3-tiazol-2(5H)-onu

(doktorat interdyscyplinarny)

Promotorzy: prof. dr hab. Andrzej Gzella, dr hab. Andrzej Łapiński, prof. IFM PAN

Recenzenci: prof. dr hab. Michał Marszał, prof. dr hab. Maciej Kozak

Arkadiusz Frąckowiak

Data obrony: 2015-12-02 / Data nadania stopnia: 2016-02-16

Temat: Lokalizacja ładunku w przewodnikach organicznych z wiązaniami wodorowymi i halogenowymi – badania metodami spektroskopii optycznej

Promotor: prof. dr hab. Roman Świetlik

Recenzenci: prof. dr hab. Bolesław Kozankiewicz , prof. dr hab. Jacek Ulański

Damian Jankowski

Data obrony: 2013-06-10 / Data nadania stopnia: 2013-06-25

Temat: Spektroskopowe badania lokalizacji ładunku w jednowymiarowych przewodnikach organicznych utworzonych przez pochodne TTF

Promotor: prof. dr hab. Roman Świetlik

Recenzenci: prof. dr hab. Juliusz Sworakowski, prof. dr hab. Jacek Ulański

Bolesław Barszcz

Data obrony: 2008-09-30 / Data nadania stopnia: 2008-10-28

Temat: Drgania normalne i wzbudzenia wewnątrzmolekularne w wybranych przewodnikach organicznych pochodnych TTF

Promotor: prof. dr hab. Andrzej Graja

Recenzenci: prof. dr hab. Bolesław Kozankiewicz, prof. dr hab. Juliusz Sworakowski

Wypromowani magistrowie

  • mgr. inż. Agata Piotrowska (2021)
  • mgr inż. Adam Mizera (2017)
  • mgr inż. Jacek Matysiak (2017)
  • mgr inż. Natalia Rosiak (2017)
  • mgr inż. Natalia Zborowska (2017)
  • mgr inż. Sylwia Zięba (2017)
  • mgr inż. Bartłomiej Gromadziński (2005)
  • mgr inż. Alicja Gąsecka (2005)
  • mgr inż. Krystian Klemt (2004)
  • mgr inż. Bolesław Barszcz (2003)
  • mgr inż. Roman Wesołowski (2002)
  • mgr inż. Anna Szutarska (2001)

 Wypromowani inżynierowie

  • inż. Agata Piotrowska (2020)
  • inż. Michał Walczak (2017)
  • inż. Anna Wójcik (2017)
  • inż. Natalia Zborowska (2017)
  • inż. Adam Mizera (2016)
  • inż. Jacek Matysiak (2016)
  • inż. Natalia Rosiak (2016)
  • inż. Sylwia Zięba (2016)
  • inż. Michał Soja (2015)

Działalność edukacyjno-popularyzatorska

  • Wykłady dla doktorantów Międzynarodowego Studium Doktoranckiego w IFM PAN pt. „Spektroskopia molekularna” wygłoszone przez prof. dr hab. Romana Świetlika (semestr zimowy 2000/2001, semestr letni 2001/2002 )
  • Cykl wykładów dla doktorantów Międzynarodowego Studium Doktoranckiego w IFM PAN pt. „Oddziaływania światła z materią” wygłoszone przez dr hab. Andrzeja Łapińskiego, prof. IFM PAN (semestr zimowy 2018, semestr zimowy 2013)
  • Zajęcia laboratoryjne pt. „Zjawisko absorpcji światła w życiu codziennym” zorganizowane w 2018 dla uczniów liceum w IFM PAN w Poznaniu – mgr inż. Sylwia Zięba, mgr inż. Adam Mizera
  • Seminarium popularnonaukowe pt. „Fotowoltaiczny boom" wygłoszone w ramach Dni Otwartych Funduszy Europejskich 10-05-2019 w IFM PAN – dr inż. Bolesław Barszcz
  • Udział w organizacji pokazów dla młodzieży w ramach Nocy Naukowców organizowanej w IFM PAN w Poznaniu w 2019: „Światełka w ciemnościach” – mgr inż. Sylwia Zięba, dr inż. Bolesław Barszcz oraz „Azotowe szaleństwo” – dr hab. Iwona Olejniczak, dr Arkadiusz Frąckowiak
  • Wykład popularnonaukowy pt. Podróż do wnętrza Ziemi – wysokie ciśnienia” wygłoszony w ramach cyklu „Fizyka Warta Poznania” 2019 w IFM PAN w Poznaniu – mgr inż. Sylwia Zięba
  • Przygotowanie i przeprowadzenie demonstracji interaktywnych w ramach XXII Poznańskiego Festiwalu Nauki i Sztuki, 9 kwietnia 2019 – dr hab. Iwona Olejniczak
  • Udział w organizacji pokazów dla młodzieży w ramach Nocy Naukowców organizowanej w IFM PAN w Poznaniu w 2020: pt. „Azotowe szaleństwo” – dr hab. Iwona Olejniczak, dr inż. Bolesław Barszcz, dr Arkadiusz Frąckowiak orazNa tropie gazów cieplarnianych – dr hab. Iwona Olejniczak, dr inż. Bolesław Barszcz, dr Arkadiusz Frąckowiak
  • Udział w organizacji pokazów dla młodzieży w ramach Nocy Naukowców organizowanej w IFM PAN w Poznaniu w 2021: „Planeta Ziemia – Ciepło, coraz cieplej” – dr Iwona Olejniczak, dr inż. Bolesław Barszcz oraz Spotkanie ze światłem – dr inż. Bolesław Barszcz, mgr inż. Sylwia Zięba, mgr inż. Adam Mizera
  • Wykład popularnonaukowy pt. Słoneczna energia wygłoszony w ramach cyklu „Fizyka Warta Poznania” w 2021 w IFM  PAN w Poznaniu – dr inż. Bolesław Barszcz
  • Wykład popularnonaukowy pt. „Zmieniamy świat na lepsze – jak dbać o klimat i środowisko” wygłoszony w ramach cyklu „Fizyka Warta Poznania” w 2022 w IFM PAN w Poznaniu – dr hab. Iwona Olejniczak
  • Udział w organizacji finału konkursu „Fizyka w ruchu” w 2022 w IFM PAN – dr hab. Iwona Olejniczak, dr inż. Bolesław Barszcz, mgr inż. Adam Mizera