Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Wiadomości

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Zespół naukowców z synchrotronu SOLARIS opublikował w JACS wyniki przełomowych badań

Zespół naukowców z synchrotronu SOLARIS opublikował w JACS wyniki przełomowych badań

Wyniki badań dotyczących orientacji molekuł w materiałach i tworzenia ich trójwymiarowych map, które pozwalają na uzyskanie wcześniej niedostępnych informacji o badanym materiale zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Journal of the American Chemical Society". Badania prowadził zespół badawczy pracujący pod kierownictwem dr. hab. Tomasza Wróbla przy linii CIRI Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego Solaris.

Dogłębna charakterystyka próbki, przy jednoczesnym nieniszczeniu preparatu, ma kluczowe znaczenia dla badań z dziedziny materiałoznawstwa czy nauk przyrodniczych i pozwoli na wyciąganie wcześniej nieosiągalnych informacji ze złożonych układów.

Jeśli z pospolitego izolatora jesteśmy w stanie uzyskać przewodnik cieplny dzięki zmianie orientacji cząstek w badanym materiale, czy badania nad poznaniem i wizualizacją przestrzenną makromolekuł nie są kluczową informacją dla zrozumienia układu? To pytanie zadali sobie naukowcy z NCPS SOLARIS i wykorzystując znane techniki zastosowali niestandardową analizę matematyczną do tego typu danych dzięki czemu udało im się przekroczyć granice techniki i uzyskać wysokiej rozdzielczości obrazy wizualizujące orientacje przestrzenną molekuł w badanym polimerze sferulitu.

Spektroskopia w podczerwieni (IR) pozwala na uzyskanie bogatych informacji na temat badanej próbki bez niszczenia jej czy wykorzystywania barwienia próbki. Technika ta od lat z powodzeniem stosowana jest w wielu dziedzinach nauki, a kluczowa jest w dziedzinach badań nad nowymi materiałami. Naukowcy z Synchrotronu SOLARIS, pod kierownictwem dr. hab. Tomasza Wróbla, po raz pierwszy zastosowali tzw. analizę równoczesną (4P-3D) do danych spektromikroskopowych w podczerwieni. Dzięki temu uzyskali oni informację o kątach orientacji makromolekuł w próbce sferulitu polikaprolaktonu. Okazało się to możliwe dzięki jednoczesnej analizie dwóch pasm o mniej więcej prostopadłych orientacjach momentu przejścia mierzonych przy 4 różnych polaryzacjach liniowych.

- Ustrukturyzowanie materiału obok składu chemicznego, jest podstawową informacją jaką chcemy uzyskać o badanym materiale. Wpływa na właściwości mechaniczne (rozciąganie, pękanie), chemiczne, fizykochemię powierzchni, przewodnictwo, dyfuzję np. leku przez tkankę i wiele innych. Jest to cała masa różnych właściwości próbki i niezbędne nam są narzędzia do ich badania i wyznaczania ” - mówi dr hab. Tomasz Wróbel.

Do tej pory możliwe były badania orientacji wiązań w badanym materiale, ale tylko do pewnego stopnia, np. na dużych obszarach, w cienkich warstwach materiałów czy przy użyciu tomografii. Dzięki najnowszemu odkryciu możliwe jest uzyskanie wysokorozdzielczego obrazu 3D i co ważne, bez niszczenia badanego materiału oraz bez użycia dodatkowych barwników czy znakowania.

- Ponadto pokazujemy, że metoda ta może być zastosowana do wysokorozdzielczego (ograniczonego limitem dyfrakcji) obrazowania FT-IR i ramanowskiego, a nawet do superrozdzielczego obrazowania O-PTIR - podkreśla Paulina Kozioł, pierwszy autor publikacji. Pomiary O-PTIR udało się wykonać w synchrotronie SOLEIL dzięki współpracy z dr. Ferencem Borondicsem.

Przestrzenne, nieniszczące badania orientacji będą miały głęboki wpływ na materiały i nauki przyrodnicze jako metoda wydobywania wcześniej nieosiągalnych informacji ze złożonych układów w skali nanometrycznej. Już teraz wiemy, że wydajność ogniw słonecznych zależy od orientacji i uporządkowania polimerów wewnątrz. Takie badania podstawowe przybliżają nas do bardziej wydajnych i ekologicznych rozwiązań technicznych.

Link do publikacji – https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c05306

Badania były finansowane z grantu NCN Sonata nr 2018/31/D/ST4/01833.

okładka czasopisma JACS

autorka grafiki: Joanna Kowalik

Polecamy również
Na Uniwersytecie Jagiellońskim powstanie Centrum Doskonałości AI
Na Uniwersytecie Jagiellońskim powstanie Centrum Doskonałości AI
Badacze z UJ na najnowszej liście rankingowej konkursu Miniatura
Badacze z UJ na najnowszej liście rankingowej konkursu Miniatura
Stypendia START FNP dla naukowców Uniwersytetu Jagiellońskiego
Stypendia START FNP dla naukowców Uniwersytetu Jagiellońskiego
Zespół badawczy dr Katarzyny Jaśko publikuje wyniki badań nad przemocą i ekstremizmami politycznym
Zespół badawczy dr Katarzyny Jaśko publikuje wyniki badań nad przemocą i ekstremizmami politycznym

Widok zawartości stron Widok zawartości stron