Działalność naukowa Instytutu Chemii

Działalność naukowa Instytutu Chemii koncentruje się w 3 głównych obszarach badawczych, realizowanych w obrębie zakładów:

1. Chemii Analitycznej i Geochemii Środowiska
2. Chemii Fizycznej i Teoretycznej
3. Syntezy i Badań Strukturalnych

Zakres tematyczny

Ad.1.

• W obszarze badawczym elektrochemii prowadzone są badania właściwości elektrochemicznych substancji biochemicznie czynnych pochodzenia naturalnego i syntetycznego, zwłaszcza o właściwościach hydrofobowych, obecnych w produktach spożywczych, farmaceutycznych i kosmetycznych lub celowo do nich dodawanych, takich jak konserwanty. Celem tych badań jest opracowywanie woltamperometrycznych metod ich oznaczania bez konieczności wydzielania ich z matrycy. Tego typu badania podstawowe mogą mieć zastosowanie w kontroli jakości produktów, w analizach medycznych oraz w monitoringu stanu środowiska. Prowadzone są także badania nad korozją metali i jej inhibitorami.
• W obszarze badawczym geochemii środowiska prowadzone są badania przestrzennego i czasowego rozmieszczenia pierwiastków śladowych, w tym pierwiastków ziem rzadkich, w wodach, osadach, glebach i biowskaźnikach roślinnych. Szczególną uwagę poświęca się interakcjom geochemicznym oraz określaniu tła geochemicznego pierwiastków potencjalnie toksycznych, co ma kluczowe znaczenie w kontekście ochrony środowiska, zwłaszcza na terenach historycznej i współczesnej eksploatacji górniczej.

W szczególności aktualna tematyka badawcza dotyczy:

• kwaśnych wód kopalnianych, ze szczególnym uwzględnieniem ich wpływu na ekosystemy wodne, gleby i osady;
• minerałów zawierających pierwiastki śladowe, będących wskaźnikami procesów genezy mineralizacji i źródłami zanieczyszczenia środowiska;
• geoindykatorów, w tym wód ze źródeł i gleb leśnych, jako wskaźników zmian antropogenicznych;
• mikroplastiku, którego obecność w środowisku stanowi zagrożenie dla ekosystemów zarówno wodnych jak i lądowych.
• W obszarze badawczym technologii surowców energetycznych prowadzone są badania dotyczące wpływu wybranych czynników technologicznych na skład i wydajność produktów pirolizy wybranych rodzajów biomasy roślinnej, a także optymalizacja procesu ekstrakcji wybranych rodzajów biomasy jako metoda umożliwiająca ograniczenie emisji szkodliwych substancji, powstających podczas pozyskiwania energii. Równocześnie prowadzone są badania procesów ko-pirolizy węgli świeżych i utlenionych, zmieszanych z różnego rodzaju odpadami organicznymi, skierowane na modyfikację procesu koksowania związaną z otrzymywaniem koksu o określonych walorach użytkowych oraz na opracowanie możliwości utylizacji tworzyw sztucznych, przeterminowanych leków i paków węglowych w procesie koksowania konwencjonalnego.

Ad.2.

• Prowadzone badania dotyczą chemii nanoporowatych materiałów pochodzenia naturalnego ze szczególnym uwzględnieniem syntezy, badań fizykochemicznych oraz zastosowania nanorurek haloizytowych, adsorbentów mineralno-uwęglonych i biowęgli. Na bazie tych materiałów opracowuje się nowe i zastrzegane prawnie technologie wytwarzania adsorbentów do oczyszczania wody i ścieków i immobilizacji odpadów niebezpiecznych oraz rekultywacji obszarów zdegradowanych ekologicznie. Do określania właściwości adsorpcyjnych modyfikowanych materiałów adsorpcyjnych stosuje się metody spektroskopowe oraz chromatograficzne analityczne i inwersyjne. Badania dotyczą także związków organicznych z uwzględnieniem makrocząsteczek i ich wykorzystanie w technologiach ochrony środowiska. Prowadzone badania są zgodne z założeniami gospodarki o obiegu zamkniętym, mającej na celu efektywne zagospodarowanie odpadów i ograniczenie ich negatywnego wpływu na środowisko.

Równolegle prowadzone są badania nad opracowywaniem i rozwijaniem nieinwazyjnych metod diagnostycznych, takich jak testy oddechowe wykorzystujące zaawansowane techniki analityczne, w tym PTR-MS i GC-MS, do precyzyjnej analizy lotnych metabolitów w czasie rzeczywistym. Metody te mogą znaleźć zastosowanie w wczesnym wykrywaniu nowotworów przewodu pokarmowego, otwierając nowe możliwości dla szybszej i mniej inwazyjnej diagnostyki medycznej.

Ad.3.

• Badania koncentrują się na syntezie nowych związków organicznych o potencjalnych właściwościach katalitycznych, a także mogących znaleźć zastosowanie jako środki przeciwnowotworowe, przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe. Zastosowanie zaawansowanych metod chemii kwantowej pozwala na lepsze zrozumienie mechanizmów reakcji oraz optymalizację procesów syntezy.

Równocześnie prowadzone są badania nad metodami wzbogacania związków chiralnych, takimi jak: samoistna dysporcjonacja enancjomerów (SDE) oraz samoindukowana anizochronia diastereomeryczna (SIDA). W ramach tych prac rozwijane są także strategie projektowania i syntezy resorcyarenów oraz układów „gość-gospodarz”, które znajdują zastosowanie w opracowywaniu nowych leków i sensorów molekularnych.

• Badania w zakresie chemii koordynacyjnej i bionieorganicznej. Głównym ich celem jest synteza nowych kompleksów z heteroaromatycznymi ligandami zawierającymi donory typu: N,N-, N,O-, N,S- oraz C,N-, a także ich wszechstronna charakterystyka za pomocą metod spektroskopowych, magnetycznych i rentgenostrukturalnych. Uzyskane związki są oceniane pod kątem ich potencjalnych właściwości przeciwnowotworowych lub antybakteryjnych w związku z czym mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym i medycznym.
• Badania nad materiałami kompozytowymi i nanokompozytowymi, w tym także badania w zakresie projektowania nowych polimerów o ulepszonych właściwościach mechanicznych, termicznych oraz zredukowanym zagrożeniu pożarowym. Prowadzone prace badawcze koncentrują się na modyfikacji zarówno napełniaczy jak i nano-napełniaczy, a także na modyfikacji matrycy polimerowej. W ramach realizowanych badań wykonywane są analizy przy wykorzystaniu techniki DSC, TG, FTIR, UV-VIS, mikrokalorymetrii, kalorymetrii stożkowej, wskaźnika tlenowego, komory do badania dymu, a także GC-MS-MS oraz LC-MS-MS.

W ramach zakładu funkcjonuje akredytowana pracowania „Analiz termicznych i chromatograficznych” oferująca analizy emisji dymu tworzącego się w trakcie rozkładu termicznego badanego materiału. Ponadto w ramach pracowni wykonywane są badania palności materiałów, ich toksyczności (wskaźnik toksykometryczny), a także analizy na zawartość WWA, PCDDs/Fs w różnych próbkach, także w gazowych produktach rozkładu termicznego badanego materiału.