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
[email protected]
MI A KÖZÖS BENNÜK ? FELÜLETÜK NAGYSÁGA Már az ókorban is használták…. DE !!!
5 g pórusos szén
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)
[email protected]
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
hőmérsékletérzékeny gél
redox gél (video)
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
Kísérleti technikák: dinamikus fényszórás, fagyasztva töréssel kombinált elektronmikroszkópia, IR spektroszkópia és kisszögű röntgenszórás Liposzómák fagyasztvatöréssel kombinált TEM képe 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 (HO2·) 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
40 %
Viscosity, " (Pas)
2000
50 % MAPP
1500
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
Pektindegradáció – pektinázok hidrofil szálfelület
Biokikészítés
Koptatott kelmefelület, hamvas szín – cellulázok
Tiszta, elemi szál mentes kelmefelület – cellulázok
Enzimelőállítás – szilárdfázisú fermentáció
Referencia
Enzimmel kezelt
Enzimes technológiák – környezetvédelem – 2006 üzemesítés 20
Témák – természetes polimerek, biológia
Biológiailag lebontható polimerek (PLA), természetes és mesterséges polimerek (keményítő, fa). 21
