Hallgatói Tájékoztató 2012 Kutatás, témák, TDK lehetőségek Menyhárd Alfréd Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Budapest 2012. április 25. 1 Vázlat Felületkémia Csoport Kolloidkémia Csoport és Szol-gél folyamatok Laboratóriuma Lágy Anyagok Kutatócsoport MTA Kémiai Kutatóközpont, Nanokémia és Katalízis Intézet, Biológiai Nanokémia Osztály Spektroszkópiai Csoport Műanyag- és Gumiipari Laboratórium 2
FELÜLETKÉMIAI CSOPORT LÁSZLÓ KRISZTINA klaszlo@mail.bme.hu MI A KÖZÖS BENNÜK? FELÜLETÜK NAGYSÁGA 5 g pórusos szén Már az ókorban is használták. DE!!! VAN ÚJ A NAP ALATT! 1. HIBRID SZORBENSEK SZINTÉZISE KÖRNYEZETI CÉLOKRA Újsághír (2010): Somogyban 13 olyan település is van, ahol átlépi a megengedett határértéket az ivóvíz arzén tartalma. Segítünk!!! AKTÍV SZÉN HORDOZÓS VAS-OXID NANORÉSZECSKÉK ELŐÁLLÍTÁSA TERMÉSZETES VIZEK ARZÉN-TARTALMÁNAK MEGKÖTÉSÉRE 3 2. SZÉN NANORÉSZECSKÉK A KÖRNYEZETBEN szén nanocső, grafén, grafén-oxid 1.nagy fajlagos felület a szennyezőanyagokat dúsítja 2. felületi funkciós csoportok hidrofil/hidrofób szelekció 3. mobilisak szállítják a szennyezőt is 3. ÚJ TÍPUSÚ POLIMER ALAPÚ SZENEK Orvosbiológiai célokra: fehérjék megkötése pl. vérből 4
CELLULÓZ ALAPÚ SZÁLAK MÓDOSÍTÁSA felhasználásuk bővítésére A kender nem csak fű pamut len rostkender TANSZÉKI KUTATÁSOK Témavezető: BORSA JUDIT len- és kenderrost kíméletes finomítása textil, szálerősítésű kompozit cellulóz szál nagy energiájú sugárzással iniciált ojtása hidrogélek (szennyvíztisztításhoz) szálerősítésű kompozitok cellulóz duzzasztása, kémiai módosítása természetes alapú kompozitok új funkciós csoportok KENDERFELHASZNÁLÁS Papír Textil Műanyagok Szerkezeti anyagok 5 Funkcionális nanobevonatok Hórvölgyi Zoltán, Deák András és Nagy Norbert BME, FKAT, Kolloidkémia Csoport és Szol-gél Folyamatok Laboratóriuma (BME-MFA) zhorvolgyi@mail.bme.hu Nanostrukturált bevonatok előállítása Kolloid TDK,2012 6
A különféle bevonatképzési technikák egymást követő alkalmazása Érdesítés - planarizálás Szabályozott morfológia Nanorészecskés litográfia A szol-gél bevonat vastagságának növelésével tervezhető a felület nanoléptékű morfológiája AFM kép: ~500 nm-es részecskék duplarétegén keresztül leválasztott Au Kolloid TDK,2011 7 Alkalmazások Antireflexiós bevonatok Szenzorok Napelemek Membránok-szűrők Öntisztító bevonatok Kolloid TDK,2011 8
Lágy Anyagok Kutatócsoport Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Témavezetők: Dr. Szilágyi András, Gere Viktor, Gyarmati Benjámin, Némethy Árpád Hallgatók:minden szakirányról (bio- és vegyészmérnök) Elérhetőség: web.fkt.bme.hu/~matter/index_h.html Kutatási területünk: Polimer gélek: nincs még egy olyan anyagi rendszer, amely ilyen sokféle környezeti hatásra reagálna. ph érzékeny gél redox gél (video) hőmérsékletérzékeny gél fényérzékeny gél 9 Kiemelt kutatási témák: 1. Biokompatibilis és természetes úton lebontható poliaminosav gélek (orvosi alkalmazások) - oligopeptidek szintézise (szerves kémia!); partner: ELTE; - poliaminosav gélek előállítása, mérettartomány: nanomérettől a kézzelfoghatóig; - injektálható polimer gélek. 2. Hőmérsékletérzékeny polimer gélek vizsgálata 3. Nemkonvencionális anyagok orvosbiológiai, gyógyszerészeti és kozmetikai célokra. Poli(vinilalkohol) alapú gélimplantátumok, tapaszok, maszkok fejlesztése elsősorban (gyógyszer)- hatóanyag-leadás céljára. Emlékező anyagok: sztentek, sztent bevonatok fejlesztése 4. Polimer agyagásvány nanokompozit gélek: Fizikai kémiai tulajdonságok, főként mechanikai és duzzadásfok vizsgálata, alakmemória jelensége. 10
MTA Kémiai Kutatóközpont, Nanokémia és Katalízis Intézet, Biológiai Nanokémia Osztály Témavezetők: Dr. Varga Zoltán, Dr. Bóta Attila Kutatási téma: Gyógyszerhordozó liposzómák előállítása és jellemzése (nanomedicina). - Új típusú sztérikusan stabilizált liposzómák előállítása és jellemzése - Diagnosztikai célú liposzómák előállítása A liposzómák előállításához használt extruder Liposzómák fagyasztvatöréssel kombinált TEM képe Kísérleti technikák: dinamikus fényszórás, fagyasztva töréssel kombinált elektronmikroszkópia, IR spektroszkópia és kisszögű röntgenszórás 11 A Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Spektroszkópia Csoportjának témái Királis molekulák szerkezetvizsgálata CDspektroszkópiával A fotokémia gyógyászati alkalmazási lehetőségeinek tanulmányozása (fluoreszcens jelzőmolekulák fotofizikai jellemzése, fényérzékenyítés, fototoxicitás) Fotokróm átalakulások vizsgálata Szupramolekuláris rendszerek egyensúlyi folyamatainak vizsgálata spektroszkópiai módszerekkel Lézerrel keltett kémiai reakciók spektroszkópiai analízise Légköri reakciók paramétereinek elméleti számítása Kvantumkémiai módszerek fejlesztése 12
Vizsgálati módszerek Villanófény-fotolízis: Időfelbontásos emisszió- vagy abszorbanciamérés. Az időfelbontás korlátja a gerjesztő Nd:YAG lézer impulzusának hossza, ~10 ns (10-8 s); Hagyományos spektroszkópiai módszerek: UV-látható abszorbanciamérés; fluoreszcencia spektroszkópia; CD-ORD. Nagy pontosságú kvantumkémiai számítási eljárások. 13 Példák Fotokróm jelzőcsoport használata szupramolekuláris komplexképzésnél: a fémion a nyitott formát stabilizálja, színváltozást eredményez. Spiropiránt tartalmazó komplexképző spektruma változó magnézium ion koncentrációknál. Sejtmembrán-modellbe ágyazott profirin gerjesztett állapotának deaktiválási sebessége jellemzi a membrán fluiditását. A triplett lecsengése a hőmérséklet függvényében. A hidroperoxi gyök (HO 2 ) az egyik legfontosabb köztitermék légköri reakciókban. Elméleti úton meghatároztuk a gyök képződéshőjét és reakcióinak paramétereit a kísérletnél egy nagyságrenddel nagyobb pontossággal. 14
Műanyag- és Gumiipari Laboratórium Témák Kristályos polimerek Heterogén polimer rendszerek nano, fa, szemcse mikromechanika akusztikus emisszió adhézió, kölcsönhatás, felületkezelés Orvosi alkalmazások érsebészet, csont Textiltechnológia enzimes kezelés Természetes polimerek, bio politejsav keményítő, fa, cellulóz Degradáció, stabilizálás Folyadékkristályos polimerek 15 Témák kristályos polimerek alap- és alkalmazott kutatás Olvadás, kristályosodás, gócképzés, szerkezet. 16
Témák heterogén polimerek 2500 2000 40 % Viscosity, " (Pas) 1500 50 % MAPP 30 % 1000 500 0 % 20 % 10 % 0 0 1000 2000 3000 4000 Viscosity, ' (Pas) Nano, fa, szemcse reológia, mikromechanikai deformációk (akusztikus emisszió, térfogatváltozás) 17 Akusztikus emisszió Érzékeny módszer az anyagon belül lezajló folyamatok követésére. 18
Témák orvosi alkalmazások PU embolizáló szer, agyérsebészet 19 Témák textiltechnológia Bioelőkészítés Biokikészítés Pektindegradáció pektinázok hidrofil szálfelület Koptatott kelmefelület, hamvas szín cellulázok Enzimelőállítás szilárdfázisú fermentáció Referencia Enzimmel kezelt Tiszta, elemi szál mentes kelmefelület cellulázok Enzimes technológiák környezetvédelem 2006 üzemesítés 20
Témák természetes polimerek, biológia Biológiailag lebontható polimerek (PLA), természetes és mesterséges polimerek (keményítő, fa). 21