UNIVERZITA PAVLA JOZEFA ŠAFÁRIKA V KOŠICIACH

українська
AIS2

Vedecké zameranie

  1. Oblasť usporiadaných nanopórovitých materiálov sa sústreďuje na výskum dvoch typov látok: a.) usporiadanej nanopórovitej siliky a b.) metalo-organických sietí (metal-organic frameworks).

a.) Usporiadaná nanopórovitá silika – V. Zeleňák, D. Halamová, A. Zeleňáková, M. Almáši

Problematika usporiadanej nanopórovitej siliky (PNS) sa objavila na scéne v roku 1992, odvtedy púta veľkú pozornosť v rámci svetového výskumu. Na Slovensku ju adaptovali a rozvíjajú členovia tímu. Usporiadaná nanopórovitá silika sa na rozdiel od iných foriem SiO2 vyznačuje rovnomerne usporiadanými, unimodálnymi pórmi, ktorých veľkosť je možné ladiť od cca 4nm až po 30 nm. Táto forma siliky sa pripravuje sol-gel metódou s využitím samousporadúvania povrchovo aktívnych látok, ktoré tvoria štruktúrny motív pri syntéze. Existujú rôzne typy usporiadanej nanopórovitej siliky. Členovia tímu sa v rámci svojich prác zaoberali silikou hexagonálnej symetrie (MCM-41, SBA-15) a kubickej symetrie (SBA-12, SBA-16, MCM-48). Výhodou siliky je, že jej povrch je možné cielene chemicky modifikovať pre rôzny účel použitia. Členovia tímu sa v svojich prácach zaoberali návrhom syntéz usporiadaných nanopórovitých materiálov na báze siliky, ako aj jej použitím. Členovia tímu skúmali použitie PNS v nasledujúcich oblastiach:

  • Sorpcie oxidu uhličitého
  • Vývoja nových nosičov liečiv s cieleným dodávaním a uvoľňovaním liečiva vplyvom fyzikálnych stimulov
  • Prípravy kompozitných magnetických nanomateriálov (viď .oblasť 3).

Silika a štruktúra

Silika a sorpcia CO2

Silika a drug delivery


Reprezentatívne publikácie k PNS:

  1. E. Beňová, V. Zeleňák, D. Halamová, M. Almáši, V. Petruľová, M. Psotka, A. Zeleňáková, M. Bačkor, V. Hornebecq: A drug delivery system based on switchable photo-controlled p-coumaric acid derivatives anchored on mesoporous silica, Journal of Materials Chemistry B, 5 (2017) 817-825
  2. V. Zeleňák, D. Halamová, L. Gaberová, E. Bloch, P. Llewellyn, Amine-modified SBA-12 mesoporous silica for carbon dioxide capture: Effect of amine basicity on sorption properties, Microporous Mesoporous Materials, 116 (2008) 358-364
  3. V. Zeleňák, J. Magura, A. Zeleňáková, R. Smolkova: Carbon dioxide and methane adsorption over metal modified mesoporous SBA-15 silica, PURE AND APPLIED CHEMISTRY, 89 (2017) 493-500.


b.) Metalo-organické siete (metal-organic frameworks) – V. Zeleňák, M. Almáši

Problematika pórovitých metalo-organických sietí (MOF) je jednou z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich oblastí chémie v priebehu uplynulého desaťročia. Na Slovensku túto problematiku zaviedli a rozvíjajú členovia špičkového tímu. Pórovité MOFs sú vysoko kryštalické, anorganicko-organické zlúčeniny s trojrozmernou štruktúrou. Vznikajú spájaním klastrov kovov, označovaných ako sekundárne stavebné jednotky (SBU), s multidentátnymi organickými ligandmi (napr. karboxylátmi) prostredníctvom koordinačných väzieb. Hybnou silou pri rýchlom rozvoji tejto oblasti chémie sú vynikajúce charakteristiky a vlastnosti pórovitých MOF, jeden gram takejto látky môže mať veľkosť povrchu niekoľko tisíc m2/g. MOF majú široké potenciálne využitie napr. v katalýze, magnetických aplikáciách, pri príprave luminiscentných materiálov, ale najmä v oblasti uskladňovania a separácie plynov. S využitím konceptu „retikulárnej syntézy“ je možné veľkosti pórov v MOF ľahko meniť od angströmov po nanometre.
Členovia tímu skúmajú použitie MOF v nasledujúcich oblastiach:

  • Sorpcie plynov
  • Katalýzy
  • Magnetických vlastností

 

MOF a sorpcia plynov

MOF a katalýza

MOF a drug delivery

 

Reprezentatívne publikácie k MOF:

  1. Miroslav Almáši, Vladimír Zeleňák, Arnošt Zukal, Juraj Kuchár, Jiři Čejka: A novel zinc(II) metal-organic framework with a diamond-like structure: Synthesis, study of thermal robustness and gas adsorption properties, DALTON TRANSACTIONS, 45 (2016) 1233-1242.
  2. Miroslav Almáši, Vladimír Zeleňák, Juraj Kuchár, Sandrine Bourrelly, Philip Llewellyn: New members of MOF-76 family containing Ho(III) and Tm(III) ions: Characterization, stability and gas adsorption properties, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 496 (2016) 114-124.
  3. M. Almáši, V. Zeleňák, M. Opanasenko, I. Císařová, Ce(III) and Lu(III) metal-organic frameworks with Lewis acid metal sites: Preparation, sorption properties and catalytic activity in Knoevenagel condensation, CATALYSIS TODAY, 243 (2015) 184-194

 

  1. Oblasť magnetických mikrodrôtov – R. Varga, Z. Vargová

Oblasť magnetických drôtov sa sústreďuje na výskum a vývoj moderných multifunkčných materiálov s význačnými vlastnosťami. Sklom potiahnuté magnetické mikrodrôty sa vyznačujú extrémne rýchlym magnetizačným procesom, v dôsledku ktorého je možné ho snímať aj z veľkých vzdialeností jednoducho a bezkontaktne. Magnetizačný proces je navyše citlivý na magnetické pole, teplotu, mechanické pnutie a pod. Tieto vlastnosti umožňujú  následne aplikovať sklom potiahnuté mikrodrôty pri vývoji miniatúrnych multifunkčných senzorov a aktuátorov polohy, teploty a mechanického napätia.

SEM snímok sklom potiahnutého magnetického mikrodrôtu

Aplikácia mikrodrôtov ako senzorov na meranie teploty v biomedicíne

Monokryštalické mikrodrôty s javom tvarovej pamäte sa vyznačujú veľkým predĺžením spojeným s veľkou zmenou permeability


Reprezentatívne publikácie k magnetickým mikrodrôtom:

  1. R. Varga, P. Klein, R. Sabol et al. „Magnetically bistable microwires: Properties and applications for magnetic field, temperature, and stress sensing.“ (Book Chapter) Springer Series in Materials Science, 252 (2017), 169-212.
  2. R. Varga, T. Ryba, Z. Vargova, K. Saksl, V. Zhukova, A. Zhukov, „Magnetic and structural properties of Ni-Mn-Ga Heusler-type microwires“ Scripta Materialia 65 (2011), 703-706;
  3. R Varga, K.L. Garcia, M. Vazquez, P. Vojtanik, „Single-domain wall propagation and damping mechanism during magnetic switching of bistable amorphous microwires.“ PHYSICAL REVIEW LETTERS  94  (2005), 017201.

 

  1. Oblasť magnetických nanočastíc – A. Zeleňáková, V. Zeleňák, P. Hrubovčák

V oblasti výskumu magnetických nanočastíc tím používa na prípravu nanočastíc dva prístupy. Prvý prístup je založený na mikroemulznej reverznej micelovej metóde, pomocou ktorej sú pripravované magnetické nanočastice s core-shell štruktúrou (viď obr. nižšie). Druhý prístup má názov aj „nanocasting“, kde sa usporiadané nanopórovité matrice popísané v oblasti č. 1, využívajú ako formy pri príprave nanočastíc (viď obr. nižšie). V závislosti na rozmernosti pórovitej matrice je možno ladiť magnetické interakcie medzi časticami. Pripravené magnetické systémy sa skúmajú:

  • V oblasti fundamenálneho magnetizmu
  • V oblasti magnetického cielenia a zobrazovania
Metóda nanocastingu Core-shell Fe@Au nanočastice pripravené mikroemulznou metóodou

  

Reprezentatívne publikácie k magnetickým nanočasticiam:

  1. V. Zeleňák, A. Zeleňáková, J. Kováč, U. Vainio, N. Murafa, Influence of Surface Effects on Magnetic Behavior of Hematite Nanoparticles Embedded in Porous Silica Matrix, Journal of Physical CHemistry C, 113 (2009) 13045-13050
  2. A. Zeleňáková, V. Zeleňák, Š. Michalík, J. Kováč, M.W. Meisel, Structural and magnetic properties of CoO-Pt core-shell nanoparticles, PHYSICAL REVIEW B, 89 (2014) Article Number: 104417
  3. A. Zeleňáková, V. Zeleňák, I. Maťko, M. Strečková, P. Hrubovčák, J. Kováč: Superferromagnetism in chain-like Fe@SiO2 nanoparticle ensembles, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 116 (2014) Article Number: 033907
  4. V. Zeleňák, D. Halamová, A. Zeleňáková, V. Girman: Periodic 3D nanoporous silica modified by amine or SPION nanoparticles as NSAID delivery system, JOURNAL OF POROUS MATERIALS, 23 (2016) 1633-1645
Posledná aktualizácia: 24.01.2018