Katedra Fizyki Molekularnej Politechniki Łódzkiej K-31
Kierownik:
Dr hab. inż. Beata Łuszczyńska, prof. uczelni
Potencjalni promotorzy:
Dr hab. inż. Beata Łuszczyńska, prof. uczelni,
Prof. Jacek Ulański,
Prof., Wojciech Pisula,
Dr hab. Jarosław Jung, prof. uczelni,
Dr inż. Gabriela Wiosna-Sałyga,
Dr inż., Tomasz Marszałek,
Dr inż. Ewelina Witkowska, Dr inż. Adam Łuczak
Osoba do kontaktu:
Gabriela Wiosna-Sałyga, tel: 42-631-32-25, gabriela.wiosna-salyga@p.lodz.pl
Zakres działalności:
Zespół prowadzi badania w jednej z najszybciej rozwijających się dziedzin nauki i techniki, jaką jest elektronika organiczna, wykorzystująca materiały takie jak:
- molekuły i polimery z układem wiązań sprzężonych,
- kropki kwantowe,
- grafen,
- fulereny i niefulerenowe akceptory elektronów,
- kompozyty i nanokompozyty przewodzące i fotoprzewodzące.
Z tych materiałów wytwarzane są organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED), organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV), organiczne fotodiody (OPD) i organiczne tranzystory z efektem polowym (OFET). Do budowy elementów elektronicznych wykorzystuje się cienkie lub ultracienkie warstwy związków organicznych wytwarzane technikami próżniowymi i roztworowymi. Stosowane są także techniki druku atramentowego, co otwiera możliwości sporządzania wielkopowierzchniowych i elastycznych urządzeń tanimi i energooszczędnymi metodami. Materiały, wytworzone warstwy oraz urządzenia badane są z zastosowaniem zaawansowanych metod takich jak:
- mikroskopie AFM, STM i ramanowska
- spektroskopie: UV-VIS-NIR, fotoluminescencji, termoluminescencji, elektroluminescencji, efektu fotowoltaicznego, impedancyjna.
- tensjometria do określania energii powierzchniowej i zwilżalność powierzchni cienkich warstw,
- pomiary przewodnictwa i fotoprzewodnictwa półprzewodników organicznych,
- test wapniowy do wyznaczania właściwości barierowych folii do zabezpieczania urządzeń przed czynnikami atmosferycznymi. Parametry elektrooptyczne pracy wytwarzanych urządzeń wyznaczane są zgodnie z obowiązującymi normami i standardami. Na podstawie wyników badań dokonywana jest analiza i modelowanie obserwowanych zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za działanie urządzeń.
Działalność obecna:
Projektowanie, wytwarzanie i badanie właściwości:
- organicznych ogniw fotowoltaicznych metodami roztworowymi, w tym zastosowanie techniki druku strumieniowego,
- organicznych diod elektroluminescencyjnych jako energooszczędnych elementów świecących metodami drukarskimi (elementów dekoracyjnych i sygnalizacyjnych),
- wydajnych warstw emisyjnych dla OLEDów (TADF, kropki kwantowe, ekscypleksy, układy gospodarz-gość),
- organicznych diod OLED z elektrodami wykonanymi z grafenu pokrytego cienką warstwą tlenków metali ziem rzadkich,
- organicznych transoptorów OLED-OPD służących do galwanicznej separacji obwodów elektrycznych,
- cienkich uporządkowanych molekularnie warstw półprzewodników skonjugowanych i elastycznych tranzystorów OFET.
Badania prowadzone są w ramach projektów badawczych we współpracy z czołowymi polskimi i zagranicznymi ośrodkami naukowymi ) oraz innowacyjnymi firmami przemysłowymi. Studenci realizujący swoje prace inżynierskie, magisterskie i doktorskie mogą odbywać staże w znakomitych ośrodkach badawczych, takich jak Max-Planck Institute for Polymer Research w Moguncji, Leibniz Institute for Polymer Research w Dreźnie, czy Institute of Macromolecular Chemistry Czeskiej Alademii Nauk w Pradze. Katedra Fizyki Molekularnej jest także członkiem-założycielem konsorcjum European Centre for Nanostructured Polymers (ECNP) oraz Narodowego Laboratorium Fotowoltaiki wpisanego na Krajową Mapę Infrastruktury Badawczej,
Przyszłe działania:
- Opracowanie oryginalnej technologii druku diod elektroluminescencyjnych z warstwami emitującymi światło, zawierającymi kropki kwantowe,
- Modyfikacja powierzchni elektrod oraz badanie interfejsów elektroda-półprzewodnik w drukowanych organicznych urządzeniach optoelektronicznych,
- Wytwarzanie metodą druku atramentowego o bardzo wysokiej rozdzielczości metamateriałów czułych na promieniowanie w zakresie przerwy terahercowej oraz badanie ich właściwości,
- Wytwarzanie i badanie wysokowydajnych organicznych ogniw słonecznych trzeciej generacji i modelowanie ich działania z zastosowaniem metod symulacyjnych,
- Wytwarzanie ultracienkich i elastycznych OFETów do zastosowań m.in. w elektronice noszonej i sensorach
Publikacje/patenty/nagrody/granty:
Publikacje:
- Yuan J., Zhang Y., Zhou L., Zhang G., Yip H.-L., Lau T.-K., Lu X., Zhu C., Peng H., Johnson P.A., Leclerc M., Cao Y., Ulanski J., Li Y., Zou Y., Single-Junction Organic Solar Cell with over 15% Efficiency Using Fused-Ring Acceptor with Electron-Deficient Core, Joule 3, 4, 17 April 2019, 1140-1151.
- C A., Szymanski M. Z., Luszczynska B., Ulanski J., “Inkjet Printing of Super Yellow: Ink Formulation, Film Optimization, OLEDs Fabrication, and Transient Electroluminescence”, Scientific Reports, 9, 2019, 8493.
- Li M., An C., Marszalek T., Baumgarten M., Müllen K. and Pisula W., Impact of Interfacial Microstructure on Charge Carrier Transport in Solution-Processed Conjugated Polymer Field-Effect Transistors, Adv. Mater., 2016, 28: 2245-2252.
- Janasz L., Luczak A., Marszalek T., Dupont B. G. R., Jung J., Ulanski J., and Pisula W., Balanced Ambipolar Organic Field-Effect Transistors by Polymer Preaggregation, ACS Applied Materials & Interfaces, 2017 9 (24), 20696-20703
- Chapran M., Pander P., Vasylieya M., Wiosna-Salyga G., Ulanski J., Dias F., Data P., Realizing 20% External Quantum Efficiency in Electroluminescence with Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence from an Exciplex. Acs Applied Materials & Interfaces 2019, 11 (14), 13460-13471
Patenty:
- Sposób wytwarzania organicznego kompozytu półprzewodnik/dielektryk, 29.08.2014, P.217785
- Nowe związki, tetrafunkcyjne azaaceny, sposób ich otrzymywania oraz ich zastosowanie, 31.12.2013, P.215602
- Sposób wytwarzania organicznej wartswy ambipolarnej w organicznych tranzystorach z efektem polowym, 22.01.2021, P.236348
- Sposób wytwarzania hybrydowych warstw dielektrycznych przeznaczonych do zastosowania w organicznych tranzystorach z efektem polowym, 29.01.2021, P.236422
- Organiczny tranzystor polowy z izolowaną bramką, 29.08.2014, P.217791
- Sposób wytwarzania organicznej warstwy ambipolarnej, 28.04.2017, P.225444
- Organiczne diody elektroluminescencyjne z nowymi warstwami emisyjnymi, 11.08.2021, 239386
Nagrody:
- Nagroda Rady Miasta Łodzi dla : Jacka Ulańskiego, Beaty Łuszczyńskiej i Jarosława Junga przyznana przez Radę Miejską zespół badawczy, który przyczynił się do powstania w BioNanoParku nowatorskiego Laboratorium Elektroniki Organicznej,
Projekty (obecnie realizowane):
- „Modyfikacja powierzchni elektrod przy pomocy nowych pochodnych perylenu oraz badanie interfejsów elektrodapółprzewodnik w drukowanych organicznych urządzeniach optoelektronicznych” - projekt OPUS20/UMO/2020/37/B/ST5/03929 realizowany w konsorcjum z Uniwersytetem Łódzkim i z Uniwersytetem Adama Mickiewicza w Poznaniu,
- „Hybrydowy układ grafen-tlenek metalu przejściowego: synteza i zastosowanie jako anody oraz katody w organicznych diodach emitujących światło” - OPUS 11 NCN, UMO-2016/21/B/ST5/00984, realizowany w konsorcjum z Uniwersytetem Łódzkim i z Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie,
- „Ultra-cienkie tranzystory na bazie samonośnych kompozytów dielektryk/półprzewodnik do zastosowania jako podstawowy element w konstrukcji elastycznych układów elektronicznych” - projekt First Team finansowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, nr POIR.04.04.00-00-3ED8/17-00
- „Nowe, polimerowe fotodetektory dla zakresu Vis-NIR- synteza nowych półprzewodników i optymalizacja parametrów pracy fotodetektorów” - projekt we współpracy z Chińską Republiką Ludową finansowany przez NAWA, PPN/BCN/2019/1/00031/U/00001,
- „Organiczne półprzewodniki w elastycznej elektronice” - projekt OPUS 17 NCN, UMO-2019/33/B/ST3/01550,
- European Centre for Nanostructured Polymers (ECNP)
- Narodowe Laboratorium Fotowoltaiki
Słowa kluczowe:
półprzewodniki organiczne, cienkie warstwy, , charakteryzacja cienkich warstw i urządzeń, organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED), organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV), organiczne fotodiody (OPD) i organiczne tranzystory z efektem polowym (OFET).
Lista propozycji staży w danej grupie badawczej (udział w realizacji zadań projektów badawczych):
- Opracowanie metody nadrukowywania układów wielowarstwowych,
- Fotofizyczna charakterystyka drukowanych warstw emisyjnych kropek kwantowych,
- Badania właściwości urządzeń elektroniki organicznej metodą spektroskopii impedancyjnej,
- Badanie charakterystyk elastycznych tranzystorów OFET poddanych naprężeniom zginającym.
The portfolio of research groups was created as part of the Programme "STER" – Internationalisation of doctoral schools” as part of the realization of the project “Curriculum for advanced doctoral education & taining – CADET Academy of Lodz University of Technology”.
Katedra Fizyki Molekularnej Politechniki Łódzkiej K-31
Kierownik:
Dr hab. Piotr Polanowski, prof. uczelni
Potencjalni promotorzy:
Dr hab. Piotr Polanowski, prof. uczelni Dr inż. Krzysztof Hałagan
Osoba do kontaktu:
Dr Krzysztof Hałagan, tel: 42-631-32-88, krzysztof.halagan@p.lodz.pl
Zakres działalności:
Główny nurt badań obejmuje symulacje komputerowe metodami Monte Carlo złożonych układów polimerowych. W symulacjach cieczy prostych i złożonych wykorzystujemy głównie model dynamicznej cieczy sieciowej (ang. Dynamic Lattice Liquid - DLL). DLL jest prostym modelem dynamiki cieczy zakładającym kooperatywny ruch cząstek w postaci zamkniętych pętli. W układzie nie są wymagane puste miejsca, co pozwala symulować układy gęste, natomiast skala czasowa jest zawarta w sposób naturalny, gdyż pętle generowane są równolegle w całym systemie. Model ten pomyślnie znalazł zastosowanie w wielu zagadnieniach badawczych: dynamice łańcuchów, szczotek, gwiazd i sieci polimerowych oraz rozpuszczalnika, procesu separacji faz, agregacji molekularnej, zagadnień dyfuzji polimeru, modelowania reakcji chemicznych, w tym kontrolowanej polimeryzacji, transportu molekularnego w układach o ograniczonej geometrii. Dodatkowo zajmujemy się symulacjami dynamiki molekularnej (MD) mieszanin i roztworów polimerowych oraz obliczeniami kwantowymi dla związków organicznych do zastosowania w elektronice organicznej i biologicznie aktywnych. Kolejnym polem zainteresowań jest wykorzystanie w symulacjach molekularnych dedykowanych maszyn obliczeniowych, takich jak zbudowany w łódzkim Bionanoparku, oparty o układy FPGA Analizator Rzeczywistych Układów Złożonych (ARUZ). Prowadzimy również prace nad implementacją nowych modeli komputerowych, także z wykorzystaniem technik obliczeń równoległych. Posiadamy ścisłą współpracę z eksperymentatorami w dziedzinie chemii i fizyki polimerów oraz elektronikami.
Działalność obecna:
- Symulacje komputerowe dynamiki szczotek polimerowych i rozpuszczalnika.
- Badanie relacji między strukturą i dynamiką w układach polimerowych o różnych geometriach.
- Modelowanie kontrolowanej reakcji polimeryzacji makrocząsteczek.
- Symulacje transportu molekularnego w układach o ograniczonej geometrii.
- Zastosowanie maszyn dedykowanych (ARUZ) w symulacjach molekularnych.
- Obliczenia kwantowe dla związków organicznych do zastosowania w elektronice organicznej i biologicznie aktywnych (pochodne adenozyny, metalokarborany).
- Symulacje dynamiki molekularnej mieszanin polimerowych, np. PMMA, PLA i pochodnych oraz układów wodnych.
- Korelacja wyników eksperymentalnych i symulacyjnych uzyskanych z wykorzystaniem modeli o różnych poziomach ogólności.
Przyszłe działania:
Rozwój modeli komputerowych do symulacji układów złożonych, rozwój metod do zastosowania w maszynach dedykowanych
Publikacje/patenty/nagrody/granty:
- K. Hałagan, M. Banaszak, J. Jung, P. Polanowski, A. Sikorski, “Polymerization and Structure of Opposing Polymer Brushes Studied by Computer Simulations”; Polymers 13(24), 4294 (2021). DOI: 10.3390/polym13244294
- P. Filipczak, K. Hałagan, J. Ulanski, M. Kozanecki, “Surface-Enhanced Raman Scattering of Water in Aqueous Dispersions of Silver Nanoparticles”; Beilstein J. Nanotechnol. 12, 497-506 (2021). DOI: 10.3762/bjnano.12.40
- P. Polanowski, A. Sikorski; "The structure of polymer brushes: The transition from dilute to dense systems: A computer simulation study"; Soft Matter 17(46), 10516–10526 (2021). DOI: 10.1039/d1sm01306h
- R. Kiełbik, K. Hałagan, W. Zatorski, J. Jung, J. Ulański, A. Napieralski, K. Rudnicki, P. Amrozik, G. Jabłoński, D. Stożek, P. Polanowski, Z. Mudza, J. Kupis, P. Panek; „ARUZ - Large-scale, Massively Parallel FPGA-based Analyzer of Real Complex Systems”; Computer Physics Communications 232, 22 – 34 (2018). DOI: 10.1016/j.cpc.2018.06.010
Słowa kluczowe:
symulacje komputerowe, dynamika kooperatywna, dynamika molekularna, złożone układy polimerowe
Lista propozycji staży w danej grupie badawczej
- Współpraca w zakresie symulacji dynamiki molekularnej właściwości makroskopowych mieszanin polimerowych.
- Implementacja nowych modeli numerycznych dla symulacji Monte Carlo
The portfolio of research groups was created as part of the Programme "STER" – Internationalisation of doctoral schools” as part of the realization of the project “Curriculum for advanced doctoral education & taining – CADET Academy of Lodz University of Technology”.
Katedra Fizyki Molekularnej Politechniki Łódzkiej K-31
Kierownik:
Dr hab. inż. Marcin Kozanecki, prof. uczelni
Potencjalni promotorzy:
Dr hab. inż. Marcin Kozanecki, prof. uczelni
Dr hab. inż. Lidia Okrasa
Dr Aleksandra Wypych-Puszkarz
Dr Izabela Bobowska
Dr inż. Paulina Filipczak
Dr inż. Adam Łuczak
Osoba do kontaktu:
Dr Izabela Bobowska, tel: 48-42-631-32-05, izabela.bobowskai@p.lodz.pl
Zakres działalności:
Badania skupione są na poszukiwaniu korelacji pomiędzy strukturą, oddziaływaniami międzycząsteczkowymi oraz właściwościami fizycznymi i fizykochemicznymi różnorodnych materiałów i nanomateriałów funkcjonalnych (organicznych, w tym polimerowych, nieorganicznych i hybrydowych) i obejmują:
- projektowanie, wytwarzanie i charakteryzowanie nowych materiałów i nanomateriałów o określonych właściwościach optycznych, fotokatalitycznych, elektrycznych, magnetycznych i barierowych, (m. in. transparentne warstwy przewodzące, cienkie warstwy dielektryczne poprawiające efektywność urządzeń optoelektronicznych, wielowarstwowe kompozyty polimerowe o bardzo niskiej przepuszczalności gazów);
- projektowanie, wytwarzanie i charakteryzowanie nowych polimerowych układów czułych na bodźce (temperaturę, pH, pole magnetyczne) do zastosowań biomedycznych i technicznych;
- zaawansowane badania spektroskopowe struktury (analiza jakościowa i fazowa) oraz oddziaływań międzycząsteczkowych w materiałach funkcjonalnych.
Działalność obecna:
- synteza, charakterystyka i analiza właściwości elektrycznych kompozytów hybrydowych na bazie poli(dimetylosiloksanu) jako dielektryka w cienkowarstwowych tranzystorach polowych;
- analiza zmian stopnia hydratacji polimeru w czasie przemian fazowych w hydrożelach z poli(metakrylanów oligoeterów) (PEOGMA) o różnej długości grup bocznych;
- fotochemiczna synteza i charakterystyka hydrożeli na bazie poli(kwasu akrylowego) jako zmiataczy metali ciężkich ze środowiska wodnego;
- opracowanie metodyki wczesnego diagnozowania choroby zwyrodnieniowej stawów metodami spektroskopowymi;
- charakterystyka materiałów polimerowych o topologii szczotki pod kątem leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów;
- badanie właściwości barierowych różnych materiałów z wykorzystaniem testu wapniowego.
Przyszłe działania:
- synteza i badanie właściwości fizykochemicznych organożeli polimerowych napełnianych cieczami jonowymi (układy czułe na pole elektryczne jako potencjalne mikrosiłowniki, sztuczne mięśnie)
- analiza wpływu obecności hydrofobowych komonomerów na właściwości fizyko-chemiczne termoczułych żeli polimerowych na bazie POEGMA
- projektowanie i wytwarzanie nowych materiałów barierowych o bardzo niskiej przepuszczalności wodoru
Publikacje/patenty/nagrody/granty:
- od 2020 „Cartilage protection and regeneration consortium”, CaPReCon, EURONANOMED 2020-057 (ERA-NET, EURONANOMED3
- od 2019 „Nowe kopolimery typu Bottle-Brush, a choroba zwyrodnieniowa stawów” projekt OPUS (NCN)
- Wrzesińska, A. et al., „Effects of counter anions on AC and DC electrical conductivity in poly(dimethylsiloxane) crosslinked by metalligand coordination” (2021) Polymers, 13 (6), art. no. 956, DOI: 10.3390/polym13060956
- Budzałek K. et al., “Star polymers -TiO2 nanohybrids to effectively modify surface of PMMA dielectric layer for solution processable OFETs” (2021) J. Mater. Chem. C, 9, 1269 – 1278, DOI: 10.1039/D0TC03137B
- Piechocki K. et al., “Water structure and hydration of polymer network in PMEO2MA hydrogels” (2020) Polymer 210 art. no. 122974, DOI: 10.1016/j.polymer.2020.122974
Słowa kluczowe:
nanomateriały, nanocząstki, nanopręty, nanowarstwy, nanokompozyty, materiały hybrydowe, materiały polimerowe czułe na bodźce, hydrożele, organożele, materiały barierowe
Lista propozycji staży w danej grupie badawczej
- synteza i badanie właściwości fizykochemicznych organożeli polimerowych napełnianych cieczami jonowymi
- wytwarzanie i badanie właściwości barierowych wielowarstwowych laminatów polimer/tlenek metalu i polimer/grafen
The portfolio of research groups was created as part of the Programme "STER" – Internationalisation of doctoral schools” as part of the realization of the project “Curriculum for advanced doctoral education & taining – CADET Academy of Lodz University of Technology”.
Katedra Fizyki Molekularnej Politechniki Łódzkiej K-31
Kierownik:
Dr hab. inż. Marcin Kozanecki, prof. uczelni
Potencjalni promotorzy:
Dr hab. inż. Marcin Kozanecki, prof. uczelni
Dr hab. Piotr Polanowski, prof. uczelni
Dr hab. inż. Lidia Okrasa
Dr inż. Krzysztof Hałagan
Dr Aleksandra Wypych-Puszkarz
Osoba do kontaktu:
Dr hab. inż. Marcin Kozanecki, tel: 48-42-631-32-05, marcin.kozanecki@p.lodz.pl
Zakres działalności:
Tematyka prac obejmuje wpływ budowy chemicznej i topologii łańcucha polimerowego na właściwości dynamiczne i statyczne polimerów w masie i w roztworze. Obiektem badań są zaawansowane materiały polimerowe o złożonej architekturze (polimery rozgałęzione: gwiazdy, szczotki, sieci polimerowe. Szczególne zainteresowanie zogniskowane jest na badaniach dynamiki molekularnej oraz przejść fazowych w materiałach polimerowych w tym w sieciach, kompozytach i hydrożelach.
Drugi istotny obszar badań poświęcony jest właściwościom elektrycznym materiałów polimerowych i ich zależności od temperatury i częstotliwości. Badania obejmują zarówno prace eksperymentalne, jak i symulacje komputerowe w szerokiej skali czasu i rozmiaru.
Działalność obecna:
- charakterystyka dynamiki molekularnej materiałów polimerowych o topologiach gwiazdy i szczotki;
- badanie właściwości dyfuzyjnych roztworów i żeli polimerowych;
- badanie krystalizacji i topnienia wody w sieciach polimerowych;
- badanie przejść fazowych w zdolnych do krystalizacji sieciach wytworzonych z poli(metakrylanów oligoeterów) (POEGMA);
- badanie dynamiki molekularnej szczotek polimerowych w ograniczonej przestrzeni.
Przyszłe działania:
- analiza wpływu obecności hydrofobowych komonomerów na dynamikę molekularną i przejścia fazowe w kopolimerach na bazie POEGMA
- badanie przemian fazowych i właściwości elektrycznych w układach trójskładnikowych polimer – woda – ciecz jonowa
Publikacje/patenty/nagrody/granty:
- od 2018 „Rola dyfuzji w procesie syntezy i jej wpływ na właściwości fizyko-chemiczne hydrożeli polimerowych - symulacja i eksperyment” projekt OPUS (NCN)
- Wrzesińska, A., et al. Effect of metal-ligand coordination complexes on molecular dynamics and structure of cross-linked poly(dimethylosiloxane) (2020) Polymers, 12 (8), art. no. 1680, DOI: 10.3390/POLYM12081680
- Czaderna-Lekka A., Kozanecki M. “Molecular dynamics of poly(2-(2-methoxyethoxy)ethyl methacrylate) hydrogels studied by broadband dielectric spectroscopy” (2021) Polymer 222, art. no. 123618 DOI:10.1016/j.polymer.2021.123618
Słowa kluczowe:
szczotki polimerowe, gwiazdy polimerowe, dynamika molekularna polimerów, procesy relaksacyjne w polimerach, sieci polimerowe, przejścia fazowe w polimerach
Lista propozycji staży w danej grupie badawczej:
- badanie właściwości fizykochemicznych organożeli polimerowych napełnianych cieczami jonowymi
The portfolio of research groups was created as part of the Programme "STER" – Internationalisation of doctoral schools” as part of the realization of the project “Curriculum for advanced doctoral education & taining – CADET Academy of Lodz University of Technology”.