Rekrutacja

Promotor: prof. dr hab. Artur Bednarkiewicz
Promotor pomocniczy: dr Małgorzata Misiak

Dane kontaktowe:  ||  

Opis:

Dynamiczny rozwój diagnostyki molekularnej, biologii systemowej oraz medycyny precyzyjnej wymaga nowych klas czujników biologicznych i biochemicznych o ekstremalnie wysokiej czułości, zdolnych do detekcji pojedynczych zdarzeń molekularnych oraz bardzo niskich stężeń analitów. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest wykorzystanie zjawisk nieliniowych w fotofizyce i fotonice, w szczególności lawinowej emisji fotonów oraz Försterowskiego Transferu Energii (FRET).

Celem pracy doktorskiej jest opracowanie i zbadanie nowych koncepcji ultraczułych czujników optycznych, w których sygnał detekcyjny wzmacniany jest poprzez lawinowe procesy emisji fotonów, sprzężone z mechanizmami bezpromienistego transferu energii typu FRET pomiędzy odpowiednio zaprojektowanymi donorami i akceptorami energii. Połączenie tych dwóch zjawisk stwarza możliwość znaczącego zwiększenia stosunku sygnał–szum, obniżenia granicy detekcji oraz uzyskania nowych funkcjonalności sensorycznych.

Zakres pracy doktorskiej obejmować będzie w szczególności:

• projektowanie i syntezę układów luminescencyjnych (materiałowych lub hybrydowych) wykazujących lawinową emisję fotonów,
• badania mechanizmów Försterowskiego Transferu Energii w układach zawierających znaczniki biologiczne, biomolekuły lub sondy chemiczne,
• sprzężenie procesów lawinowych z FRET w celu nieliniowego wzmocnienia sygnału detekcyjnego,
• charakterystykę optyczną, czasową i spektralną opracowanych układów,
• analizę czułości, selektywności i stabilności czujników w środowiskach biologicznych i biochemicznych,
• demonstrację działania czujników w modelowych zastosowaniach (np. detekcja białek, kwasów nukleinowych, metabolitów lub jonów).

W pracy wykorzystywane będą nowoczesne metody doświadczalne i analityczne, obejmujące m.in.:

• spektroskopię absorpcyjną i luminescencyjną (stacjonarną oraz czasowo‑rozdzielczą),
• techniki charakteryzacji procesów nieliniowych i zjawisk lawinowych,
• badania kinetyki i efektywności FRET,
• modelowanie procesów transferu energii i dynamiki wzbudzeń,
• podstawowe techniki biofunkcjonalizacji i przygotowania próbek biologicznych.

Rezultatem pracy będzie opracowanie nowej klasy ultraczułych czujników optycznych opartych na synergii lawinowej emisji fotonów i Försterowskiego Transferu Energii, a także pogłębione zrozumienie sprzężonych mechanizmów fotonicznych i biofizycznych odpowiedzialnych za ich działanie. Oczekuje się uzyskania wyników o wysokim potencjale publikacyjnym oraz aplikacyjnym w obszarze diagnostyki, biosensoryki i fotoniki biomedycznej.

Profil kandydata

Od kandydata oczekuje się:

• ukończonych studiów magisterskich z fizyki, fizyki technicznej, inżynierii materiałowej, biofizyki lub dziedzin pokrewnych (głównie inżynieryjno-techncznych),
• znajomość podstaw optyki, elektroniki i programowania (Matlab, LabView, Phyton)
• zainteresowania fotofizyką, nanomateriałami, biosensoryką lub optyką,
• gotowości do pracy eksperymentalnej oraz analizy danych,
• motywacji do prowadzenia badań interdyscyplinarnych.

Promotor: dr hab. Paweł Głuchowski, prof. INTiBS PAN

Dane kontaktowe: 

Opis:

Dynamiczny rozwój laserów opartych na Nd³⁺:YAG stworzył rosnące zapotrzebowanie na wydajne i stabilne absorbenty nasycalne, w szczególności materiały Cr⁴⁺:YAG stosowane w generacji ultrakrótkich impulsów. Choć monokryształy tego typu są znane i wykorzystywane od dekad, ich właściwości wciąż nie są w pełni zoptymalizowane, a ograniczenia takie jak resztkowa absorpcja czy efektywne kanały relaksacji bezpromienistej nadal stanowią istotne wyzwanie technologiczne. Wskazuje to na istnienie niewykorzystanego potencjału w zakresie inżynierii lokalnego otoczenia centrów optycznych Cr⁴⁺.

Projekt doktorski koncentruje się na zrozumieniu i kontrolowaniu zależności pomiędzy strukturą lokalną centrum (CrO₄)^6- a jego właściwościami spektroskopowymi i laserowymi. Szczególny nacisk zostanie położony na wpływ deformacji strukturalnych, symetrii oraz oddziaływań sieciowych na procesy absorpcji i relaksacji energii. W przeciwieństwie do klasycznych monokryształów, materiały nanoceramiczne otwierają zupełnie nowe możliwości, umożliwiają precyzyjne sterowanie mikrostrukturą, defektami oraz lokalnym środowiskiem jonów aktywnych, co pozwala na świadome projektowanie właściwości optycznych.

Jednym z kluczowych kierunków badań podczas doktoratu będzie wykorzystanie efektów ciśnienia (zewnętrznego lub wewnętrznego, generowanego na poziomie mikrostruktury) do modyfikacji geometrii centrów Cr⁴⁺. Takie podejście daje unikalną możliwość „strojenia” poziomów energetycznych, szerokości pasm absorpcyjnych oraz efektywności procesów bezpromienistych, a więc parametrów krytycznych z punktu widzenia pracy laserów impulsowych.

Doktorant będzie zaangażowany w pełen cykl badawczy: od syntezy nanoceramicznych materiałów laserowych, przez ich zaawansowaną charakterystykę strukturalną i spektroskopową, aż po analizę mechanizmów fizycznych odpowiedzialnych za obserwowane właściwości. Nie oferujemy jedynie miejsca w laboratorium, ale możliwość prowadzenia badań na styku nowoczesnej inżynierii materiałowej i fizyki ciała stałego, których celem jest zdefiniowanie na nowo granic wydajności laserów impulsowych. Praca daje możliwość realnego wkładu w rozwój nowej generacji materiałów dla fotoniki i technologii laserowych oraz publikacji wyników w renomowanych czasopismach naukowych.

Promotor: dr hab. Paweł Głuchowski, prof. INTiBS PAN

Dane kontaktowe: 

Opis:

Dynamiczny rozwój zaawansowanych metod oczyszczania wody sprawia, że szczególnego znaczenia nabierają procesy wykorzystujące światło oraz ultradźwięki do inicjowania reakcji chemicznych. Fotokataliza i sonokataliza, choć często badane oddzielnie, wykazują potencjał synergiczny, którego podstawy fizykochemiczne wciąż nie są w pełni poznane. Kluczowym, a jednocześnie słabo zrozumianym zagadnieniem jest transfer energii pomiędzy nanostrukturami aktywnymi w tych procesach oraz jego wpływ na generację reaktywnych form tlenu i efektywność degradacji związków organicznych.

Celem pracy doktorskiej będzie zaprojektowanie i synteza zaawansowanych nanostruktur (w tym układów heterostrukturalnych, materiałów 2D oraz kompozytów) zdolnych do efektywnego działania zarówno w warunkach foto-, jak i sonokatalitycznych. Szczególny nacisk zostanie położony na identyfikację i kontrolę mechanizmów transferu energii pomiędzy komponentami materiału, takich jak transfer elektronów, energii wzbudzeń czy procesy sprzężone z efektami kawitacyjnymi wywołanymi ultradźwiękami.

Projekt obejmuje kompleksowe badania eksperymentalne, w tym syntezę materiałów o kontrolowanej strukturze i morfologii, ich zaawansowaną charakterystykę (techniki spektroskopowe, mikroskopia elektronowa, badania właściwości optycznych), a także analizę aktywności katalitycznej w procesach degradacji zanieczyszczeń organicznych w wodzie. Istotnym elementem będzie korelacja właściwości strukturalnych i elektronowych z efektywnością procesów generacji reaktywnych form tlenu oraz kinetyką reakcji degradacji.

Doktorant będzie miał możliwość pracy na styku inżynierii materiałowej, chemii fizycznej i nanotechnologii, rozwijając kompetencje w zakresie projektowania funkcjonalnych nanomateriałów oraz badania złożonych procesów transferu energii. Tematyka pracy wpisuje się w aktualne wyzwania związane z oczyszczaniem środowiska i oferuje realną szansę na wkład w rozwój nowoczesnych technologii katalitycznych oraz na publikacje w renomowanych czasopismach naukowych.

Promotor: dr hab. Paweł Głuchowski, prof. INTiBS PAN

Dane kontaktowe: 

Opis:

Praca doktorska będzie miała na celu pełne zrozumienie zależności pomiędzy strukturą kropek węglowych, ich właściwościami elektronowymi oraz efektywnością w procesach fotokatalitycznych aktywowanych światłem widzialnym. Badania rozpoczną się od kontrolowanej syntezy CDs z wykorzystaniem różnych metod, takich jak podejście hydrotermalne, mikrofalowe czy pirolityczne, co umożliwi precyzyjne sterowanie wielkością, stopniem grafityzacji oraz funkcjonalizacją powierzchni. Szczególny nacisk zostanie położony na celowany doping heteroatomami oraz tworzenie złożonych układów hybrydowych z materiałami półprzewodnikowymi, w tym TiO₂, ZnO i g-C₃N₄, co pozwoli na modulację struktury pasmowej i właściwości redoks.

Kluczowym elementem doktoratu będzie zaawansowana charakterystyka fizykochemiczna, obejmująca zarówno techniki strukturalne, jak i spektroskopowe oraz elektrochemiczne. Analiza poziomów energetycznych, dynamiki rekombinacji nośników ładunku oraz obecności stanów pułapkowych pozwoli na ilościowe powiązanie struktury materiału z jego właściwościami optoelektronicznymi. Istotnym aspektem będzie również identyfikacja mechanizmów odpowiedzialnych za poprawę aktywności fotokatalitycznej, takich jak rozszerzenie aktywności katalizatora przy wzbudzeniu światłem widzialnym, transfer ładunku czy udział reaktywnych form tlenu.

Badania aplikacyjne obejmą zarówno degradację zanieczyszczeń organicznych, jak i bardziej zaawansowane procesy, takie jak fotokatalityczna produkcja wodoru czy redukcja CO₂. Całość pracy będzie zmierzać do opracowania ogólnych zasad projektowania materiałów opartych na kropkach węglowych, które umożliwiają kontrolowane przesunięcie absorpcji do zakresu widzialnego oraz maksymalizację wydajności procesów fotokatalitycznych.

Promotor: prof. dr hab. Rafał Wiglusz
Promotor pomocniczy: dr Adam Watras

Dane kontaktowe:  ||  

Opis:

Głównym celem pracy doktorskiej jest zaprojektowanie, synteza i zbadanie, w jaki sposób skład materiału macierzystego wpływa na proces przenoszenia ładunku między metalami (MMCT) w mieszanych związkach YV_1-x-yP_xAs_yO₄ (0 ≤ x + y ≤ 1) z domieszką jonów typu s² (Bi³⁺, Sb³⁺, Pb²⁺), metali przejściowych (Mn²⁺, Ti³⁺, Cr⁵⁺) oraz jonów metali ziem rzadkich (Ce³⁺, Eu³⁺, Tb³⁺, Pr³⁺).
Praca ta skoncentruje się na związkach mieszanych w celu zbadania roli zawartości jonów d0 (V⁵⁺, P⁵⁺, As⁵⁺) w określaniu mechanizmu i charakteru procesów przenoszenia ładunku między jonami domieszki a jonami macierzy. Skład matrycy zmienia siłę pola krystalicznego, co jest kluczowym czynnikiem determinującym położenie pasma absorpcyjnego jonów typu s2 oraz jonów metali przejściowych. Badania te pozwolą na lepsze zrozumienie procesów MMCT oraz innych mechanizmów transferu ładunku.

Promotor: prof. dr hab. Rafał Wiglusz
Promotor pomocniczy: dr Adam Watras

Dane kontaktowe:  ||  

Opis:

Głównym celem pracy doktorskiej jest zaprojektowanie, synteza i zbadanie właściwości spektroskopowych nowych nanorozmiarowych układów mieszanych związków fluorkowych o strukturze fluorytu o wzorze chemicznym X_1-xZ_xF₂ (gdzie X, Z = jony Ca²⁺, Sr²⁺ lub Ba²⁺)  domieszkowanych i współdomieszkowanych jonami lantanowców i alkalicznymi (np. jonami Li⁺ i/lub Na⁺) w postaci nanomateriałów i nanoceramiki. Właściwości strukturalne i luminescencyjne uzyskanych materiałów zostaną porównane ze sobą w zależności od pożądanego zastosowania.
Badania będą obejmować potencjalne zastosowania nanorozmiarowych materiałów jako sensorów optycznych i nanoceramik jako losowych materiałów laserowych. Najważniejszym aspektem tego projektu jest zbadanie i wyjaśnienie, w jaki sposób skład i metoda syntezy mieszanych układów X_1-xZ_xF₂ domieszkowanych i współdomieszkowanych jonami ziem rzadkich i alkalicznymi wpływają na zjawisko klasteryzacji.

Promotor: prof. dr hab. Rafał Wiglusz

Dane kontaktowe: 

Opis:

Głównym celem pracy doktorskiej jest zaprojektowanie i opracowanie inteligentnego biokompozytu opartego na inteligentnych trójwymiarowych (3D) drukowanych hydrożelach kopolimerów blokowych i ich biokompozytach jako swoiste rusztowanie dla zdyspergowanych w nim nanorozmiarowych fosforanów domieszkowanych jonami metali (np. jonami litu).
Uzyskane biokompozyty zostaną wykorzystane w dalszych etapach projektu do oceny właściwości regeneracyjnych i proliferacyjnych dla komórek nerwowych, np. komórek węchowych. Dodatkowo w pracy będą podjęte zadania odbudowy uszkodzonego szlaku neuronalnego. Praca skupi się na otrzymaniu nanorozmiarowych fosforanów domieszkowanych różnymi jonami, np. litu (I), zdyspergowanych w nośniku hydrożelowym kopolimeru blokowego i ocenie jego działania na komórki węchowe w celu pobudzenia ograniczonych właściwości regeneracyjnych nerwów i wzrostu neuronów, a w konsekwencji przywrócenia zmysłu węchu.

Promotor: prof. dr hab. Leszek Kępiński
Promotor pomocniczy: dr inż. Karolina Ledwa

Dane kontaktowe:  ||  

Opis:

Globalne ocieplenie spowodowane antropogeniczną emisją gazów cieplarnianych stanowi jedno z największych wyzwań naszego pokolenia. Dwutlenek węgla, będący zdecydowanie najistotniejszym czynnikiem przyczyniającym się do tego zjawiska, jest obecnie postrzegany jako obiecujący surowiec do potencjalnego wykorzystania w produkcji związków chemicznych o wysokiej wartości dodanej, takich jak węglowodory, alkohole, etery i inne.

Celem proponowanej pracy doktorskiej jest opracowanie dobrze zdefiniowanych, wysoce aktywnych nanostrukturalnych katalizatorów heterogenicznych przeznaczonych do uwodornienia CO₂ do bardziej wartościowych produktów chemicznych. Katalizatory będą składać się z nośnika o wysokiej powierzchni właściwej i dobrze zdefiniowanej trójwymiarowej geometrii (np. amorficznych mezoporowatych materiałów o uporządkowanej strukturze porów lub różnych typów trójwymiarowych, hierarchicznych struktur typu „flower-like”), a także zoptymalizowanego składu chemicznego i struktury oraz nanometrycznej fazy aktywnej o jednorodnym rozkładzie wielkości cząstek (tanie metale przejściowe w układach mono- lub bimetalicznych).

Otrzymane układy będą charakteryzowane z wykorzystaniem szerokiego zakresu metod eksperymentalnych (mikroskopia elektronowa, dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego, NMR, FTIR, spektroskopia Ramana, XPS, adsorpcja gazów itp.) w celu określenia wpływu struktury katalizatora, jego architektury chemicznej oraz geometrii na właściwości chemiczne. Następnie sprawdzona zostanie aktywność katalityczna i selektywność katalizatorów w odpowiednich reakcjach uwodornienia CO₂, zależnie od właściwości zastosowanej fazy aktywnej. Istotnym etapem pozwalającym na wyjaśnienie zachowania katalizatorów w warunkach reakcyjnych będą badania in situ/operando (np. in situ TEM oraz in situ DRIFTS), które planuje się realizować we współpracy z innymi jednostkami naukowymi.

Promotor: prof dr hab. Jan Janczak

Dane kontaktowe: 

Opis:

Kompleksy metalotalocyjanin z metalami na +2 stopniu utlenienia  (m.in. MgPc, ZnPc, MnPc, FePc, CoPc) mimo że są znane jest od kilku dziesięcioleci, to jednak ciągle budzą duże zainteresowanie z uwagi na różnorodne ich zastosowanie. Właściwości metaloftalocyjanin metali przejściowych, jako przedstawicieli rodziny metaloftalocyjanin metali na +2 stopniu utlenienia, znacznie odbiegają od ftalocyjanin magnezu i cynku (Mg, d⁰, Zn, d¹⁰) ze względu na strukturę elektronową jonu centralnego (Mn²⁺ (Ar)3d⁵; Fe²⁺, (Ar)3d⁶ Co²⁺, (Ar)3d⁷). Dlatego celem pracy będzie otrzymanie i charakterystyka nowych funkcjonalizowanych metaloftalocyjanin poprzez aksjalną koordynację ligandów N- i O-donorowych, przeprowadzenie krystalizacji, pomiarów dyfrakcyjnych na monokryształach  i przeprowadzenie ich analizy strukturalnej oraz zbadanie ich właściwości optycznych w tzw. ”oknie terapeutycznym”. Ponadto, przeprowadzenie obliczeń DFT geometrii otrzymanych pochodnych oraz TD-DFT i korelacji z widmami eksperymentalnymi UV-Vis.

Promotor: Dr hab. inż. Daniel Gnida
Promotor pomocniczy: dr Piotr Sobota (Uniwersytet Wrocławski)

Dane kontaktowe:  

Opis:

Proponowana praca doktorska dotyczy badań nad nadprzewodnictwem w stopach wysokiej entropii (HEA), ze szczególnym uwzględnieniem cienkich warstw otrzymywanych techniką ablacji laserowej (PLD) oraz analizy zależności między strukturą, składem chemicznym i własnościami nadprzewodzącymi w silnie nieuporządkowanych układach wieloskładnikowych.

Głównym celem badań będzie wytwarzanie i charakterystyka cienkich warstw nadprzewodzących HEA o kontrolowanym składzie oraz mikrostrukturze, a następnie określenie wpływu kluczowych czynników technologicznych i strukturalnych na podstawowe parametry nadprzewodzące, takie jak pole krytyczne i gęstość prądu krytycznego. W szczególności analizowany będzie wpływ temperatury podłoża, grubości warstwy, naprężeń sieciowych, obróbki cieplnej oraz obecności defektów i centrów pinningowych (naturalnych i sztucznie wprowadzonych) na mechanizmy pinningu strumieni magnetycznych i transport prądu.

Drugim istotnym kierunkiem badań będzie opis kwantowego transportu elektronowego w tych materiałach, ze szczególnym uwzględnieniem roli nieporządku strukturalnego charakterystycznego dla stopów wysokiej entropii. Analizowane będą efekty fluktuacji nadprzewodzących w pobliżu temperatury krytycznej oraz ich wpływ na przewodnictwo elektryczne i przejście nadprzewodzące. Pozwoli to na lepsze zrozumienie mechanizmów odpowiedzialnych za stabilność stanu nadprzewodzącego w układach o silnych zaburzeniach sieciowych i chemicznych.

Realizacja pracy umożliwi określenie zależności struktura–własności w cienkowarstwowych nadprzewodnikach HEA oraz identyfikację czynników sprzyjających optymalizacji parametrów krytycznych. Uzyskane wyniki będą istotne zarówno z punktu widzenia fizyki materii skondensowanej, jak i potencjalnych zastosowań technologicznych, w szczególności w projektowaniu nowej generacji materiałów nadprzewodzących o wysokiej odporności mechanicznej i stabilności w ekstremalnych warunkach.

Badania w ramach pracy doktorskiej będą prowadzone przy współpracy z prof. Rafałem Idczakiem z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Wrocławskiego. Planowanym promotorem pomocniczym ze strony Uniwersytetu będzie dr Piotr Sobota ().

Promotor: Dr hab. Jacek Ćwik

Dane kontaktowe:  

Opis:

Wodór szybko staje się preferowanym rodzajem paliwa, jednak jego skroplenie przy użyciu dzisiejszej technologii sprężania par jest energochłonne i kosztowne. Chłodzenie magnetyczne oparte na efekcie magnetokalorycznym (MCE) jest energooszczędną i przyjazną dla środowiska alternatywą, ale kluczowe znaczenie dla jego powodzenia ma udoskonalenie czynników chłodniczych. Metoda chłodzenia magnetycznego może być stosowana w szerokim zakresie temperatur, od bardzo niskich do kilkuset stopni Kelvina. Idealny magnetyczny czynnik chłodniczy powinien wykazywać odpowiednio wysokie właściwości magnetokaloryczne w całym zakresie temperatur roboczych systemu. Proponowana praca doktorska będzie obejmowała średnio oraz wysokopolowe badania magnetyczne, międzymetalicznych połączeń lantanowców o strukturze faz Lavesa, tj. R(Ni_1‑xAl_x)₂ (gdzie R – wybrane lantanowce oraz 0,0 ≤ x ≤ 1,0) mające na celu zaproponowanie wielowarstwowego magnetycznego materiału magnetokalorycznego do zastosowań w technice kriogenicznej. Wybrane związki wyjściowe będące bazą dla proponowanych roztworów stałych wykazują magnetyczne przejścia fazowe drugiego rzędu i cechują się dużymi odwracalnymi wartościami efektu magnetokalorycznego w zakresie temperatur kriogenicznych ze względu na szczególne właściwości związane z wysokimi zlokalizowanymi momentami magnetycznymi pochodzącymi z niekompletnie wypełnionej powłoki 4f-elektronowej atomów ziem rzadkich, podczas gdy wybrane atomy Ni oraz Al w tych związkach pozostają w stanie niemagnetycznym. Przeprowadzone badania pozwolą na zaproponowanie magnetycznych czynników chłodniczych, które będą mogły znaleźć zastosowanie w materiałach wielowarstwowych cechujących się odpowiednio wysoką stałą wartością MCE w szerokim zakresie temperaturowym.

Promotor: prof. dr hab. Andrzej Jeżowski
Promotor pomocniczy: dr inż. Daria Szewczyk

Dane kontaktowe:  || 

Opis:

Celem rozprawy doktorskiej jest identyfikacja i ilościowy opis wpływu defektów strukturalnych, ciśnienia zewnętrznego oraz składu chemicznego na mechanizmy transportu ciepła w wybranych materiałach, ze szczególnym uwzględnieniem roli kwantowego tunelowania wzbudzeń drgań. Praca koncentruje się na dyfuzyjnym przewodnictwie cieplnym w ciałach stałych o różnym stopniu uporządkowania, takich jak nieuporządkowane kryształy molekularne, materiały amorficzne, kompozyty oraz kryształy silnie anizotropowe. Badania mają na celu rozwinięcie uniwersalnego podejścia eksperymentalno‑teoretycznego do opisu temperaturowej zależności współczynnika przewodnictwa cieplnego κ(T), opartego na weryfikacji nowoczesnej teorii przewodnictwa cieplnego zaproponowanej przez Simoncellego, Marzariego i Mauriego. Istotnym elementem rozprawy będzie poszukiwanie eksperymentalnych przejawów kwantowego tunelowania w przewodnictwie cieplnym, w szczególności w niskich temperaturach. Metodologia obejmuje badania izochorycznego i izobarycznego przewodnictwa cieplnego oraz analizę danych literaturowych. Dodatkowym celem będzie wykazanie korelacji pomiędzy pikiem bozonowym, przewodnictwem cieplnym i pojemnością cieplną.