Grupa cienkich warstw nieorganicznych i krzemoorganicznych

Główną tematyką badań Zespołu jest struktura i własności fizykochemiczne cienkich warstw krzemoorganicznych oraz badania strukturalne w oparciu o modele teoretyczne i pomiary XRD/FTIR. Kierunki badawcze: - struktura i własności cienkich warstw krzemoorganicznych - tworzenie modelowych nanostruktur powierzchniowych inspirowanych strukturą oka ćmy - struktura i własności powłok krzemoorganicznych modyfikowanych tlenkami - badania strukturalne w oparciu o modele teoretyczne Główną tematyką badań Zespołu jest struktura i własności fizykochemiczne cienkich warstw krzemoorganicznych. Najważniejszym osiągnięciem jest określenie wpływu powierzchni substratu oraz złamania symetrii translacyjnej w cienkich warstwach na samoistne porządkowanie się molekuł klatkowych silseskwioksanów. Powstanie nowej struktury odmiennej od obserwowanej w materiale objętościowym jest możliwe dzięki sprzężeniom typu π-π dla silseskwioksanów klatkowych terminowanych grupami fenylowymi. Co więcej, nowa struktura ma charakter fazy smektycznej pomimo sferycznej symetrii kształtu molekuły. Jak dotąd, fazę smektyczną lub też tworzenie układów warstwowych obserwowano jedynie dla cząsteczek o silnie asymetrycznej budowie cylindrycznej bądź też w postaci płaskich dysków. Zespół opracował metodykę i warunki termodynamiczne do tworzenia cienkich warstw silseskwioksanowych w warunkach ultrawysoko próżniowych. Zostały określone warunki, w których można doprowadzić do selektywnej resublimacji warstwy, tak aby powstała struktura przypominająca morfologią oko ćmy (moth eye). Powstała mezostruktura, mimo słabo hydrofobowego charakteru samego silseskwioksanu, posłużyła do utworzenia warstwy o własnościach hydrofobowych. Obecnie poszerzamy zakres badań o możliwość wykorzystania samoorganizujących się warstw jako matrycy do wzrostu struktur metalicznych i tlenkowych o podobnej mezostrukturze typu moth eye. Ponadto, w Zespole badane są materiały syntezowane również metodą zol-żel, zarówno w postaci próbek litych jak i powłok. Do syntezy wykorzystywane były różnego typu prekursory SiO₂, a także różne, zarówno organiczne, jak i nieorganiczne prekursory wprowadzanych dodatków w postaci tlenków: Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ czy srebra o wymiarach nanometrycznych. Można założyć, że dodatek wymienionych komponentów, oprócz wpływu na strukturę, pozwoli także modyfikować właściwości materiałów krzemionkowych, takie jak np. przewodnictwo elektryczne, cieplne, magnetyczne, biozgodność, właściwości antybakteryjne czy optyczne. Mikrostruktura powierzchni, co dotyczy przede wszystkim powłok, ma za to decydujący wpływ na właściwości adsorpcyjne, mechaniczne czy reaktywność otrzymanych materiałów, w tym również wspominaną aktywność antybakteryjną. Zespół prowadzi również badania strukturalne, w których stosuje się sprzężenie pomiędzy analizą wyników dwóch metod: dyfrakcji proszkowej (PXRD) oraz spektroskopii w podczerwieni (FTIR). Wyniki eksperymentalne łączone są z obliczeniami modelu molekularnego bazującego jednocześnie na teorii funkcjonału gęstości (DFT) oraz metodzie Reverse Monte Carlo (RMC).

Pracownia Analiz Rentgenowskich

Pracownia cienkich warstw krzemoorganicznych

Laboratorium Spektroskopii Elektronowych i Materiałów Funkcjonalnych Politechniki Śląskiej, Dr hab. inż. Maciej Krzywiecki, prof PŚ

Centrum Zaawansowanych Technologii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, dr hab. Robert Przekop, prof. UAM

Zespół Chemii Biomateriałów, Uniwersytet Wrocławski, prof. dr hab. Łukasz John