strona w budowie...
 
Kierownik - dr hab. Elżbieta Stefaniak, prof. KUL

dr Marek Florek, asystent
dr Anna Stachniuk, asystent
dr Agnieszka Szmagara, specjalista naukowo-techniczny

 

Katedra Chemii prowadzi badania naturalnych materiałów o budowie periodycznej, zarówno występujących obecnie w przyrodzie, jak również sfosylizowanych. Są to skamieniałe drzewa, minerały o uwzorcowaniu regularnym lub periodycznym, korale, muszle i szkielety organizmów żyjących współcześnie oraz skamieniałe pozostałości głowonogów, takich jak belemnity czy amonity. Skład chemiczny badanych obiektów oparty jest głównie na różnych odmianach polimorficznych węglanu wapnia, krzemionki, apatytów, jak również minerałów żelazistych lub na organicznych biopolimerach takich jak chityna, konchiolina, gorgonina i białka.

Pracownicy Katedry prowadząc kompleksowe badania tych materiałów stosują mikroanalityczne metody analizy, gdzie do wiadomości jakie to są składniki i ile ich jest, dochodzi odpowiedź na pytanie, gdzie są zlokalizowane (z dokładnością do mikrometrów). Podstawowymi technikami są: mikrosonda elektronowa, mikrosonda rentgenowska ze źródłem synchrotronowym, mikrosonda protonowa i mikroskopia optyczna z programem analizy obrazów. Badania te są dopełniane studiami strukturalnymi opartymi na technikach dyfrakcyjnych oraz chemicznymi, bazującymi na standardowych analizach chemicznych (ASA, ICP-OES). Część badań prowadzona jest w oparciu o sieć wielkich laboratoriów synchrotronowych: w do niedawna istniejącym laboratorium LURE w Orsay pod Paryżem, laboratorium HASYLAB w Hamburgu oraz sporadycznie w Pohang w Korei. W najbliższym czasie chcielibyśmy korzystać z nowego urządzenia synchrotronowego w Instytucie Paula Scherrera w Szwajcarii, oraz z ośrodka SOLEIL w Saclay, którego otwarcie jest niedługo planowane.

Nadrzędnym celem badań jest próba odtworzenia/odczytania zapisów chronologicznych, środowiskowych i paleoklimatycznych utrwalonych często w materiałach periodycznych, żywych i sfosylizowanych. Dlatego zajmujemy się również paleoklimatem odszyfrowanym z analizy skamieniałości – tu nasze zainteresowania pokrywają okres całego eonu fanerozoicznego (do ~570 milionów lat wstecz). W zakresie naszych zainteresowań jest również poznanie procesu fosylizacji i diagenezy naturalnych pozostałości roślin i zwierząt, oraz procesu biomineralizacji czyli wytwarzania minerałów przez organizmy żywe. W tym celu niezbędna jest wiedza, w jaki sposób następuje proces krystalizacji minerałów w obecności różnych biopolimerów, oraz jak przebiega proces fosylizacji, czyli wymiany pierwotnej materii organicznej przez różne związki mineralne, takie jak opal czy kwarc, kalcyt oraz związki żelaza.

Do głównych osiągnięć pracowników Katedry należy odkrycie procesów fosylizacji prowadzących do utworzenia negatywowych kopii materii pierwotnej na przykładzie niektórych sfosylizowanych drzew krzemionkowych oraz odkrycie kompozytowych struktur skamieniałych drzew, gdzie jeden z minerałów osadza się w ścianie komórkowej na częściowo zachowanym szkielecie ligninowym, a drugi zlokalizowany jest we wnętrzu pierwotnej komórki. Posługując się spektroskopią Ramana udało się udowodnić, że w ścianach komórkowych skamieniałych drzew w ciągu milionów lat uchroniły się resztki ligniny (Jakub Nowak). Innym pionierskim badaniem było ustalenie wewnętrznej struktury nieorganicznej czarnych korali oraz korali bambusowych. Są to materiały bardzo słabo dotąd poznane, a niezwykle ciekawe od strony strukturalnej i prawdopodobnie posiadające wielką perspektywę praktyczną, w wypadku przeprowadzenia ich syntezy w laboratorium. Jest to temat przyszłej pracy doktorskiej mgr Doroty Nowak.

Te odkrycia prowadzą nas do wszczęcia badań w zakresie chemii materiałów bionieorganicznych oraz polimerów naturalnych. Dziedzina materiałów naturalnych jest jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi nauki o materiałach, z implikacjami w zakresie implantologii, transplantacji organów i syntez biomimetycznych. Dlatego też we współpracy z Wydziałem Stomatologii Akademii Medycznej w Lublinie zajęliśmy się chemicznymi badaniami zębów, wypełnień dentystycznych i implantów, oraz współdziałania tych ostatnich materiałów z oryginalną zębiną (tutaj aktywny jest mgr Jakub Nowak).

Katedra Chemii prowadzi również badania z zakresu rentgenowskiej optyki kapilarnej, obejmujące stworzenie analitycznego i numerycznego programu symulacji przejścia promieni rentgenowskich przez kapilary oraz praktycznego wytwarzania metalicznych kapilar ogniskujących promieniowanie X. Takie precyzyjnie ukształtowane kapilary metaliczne do zastosowań optycznych pracownicy Katedry wytworzyli jako drudzy na świecie i są one obecnie testowane w laboratorium HASYLAB. Interesujemy się również pseudosoczewkami polikapilarnymi Kumachowa i soczewkami Snigiriewa. W zakres badań wchodz również teoretyczne rozważania dotyczące trajektorii elektronów, pozytonów i protonów w bombardowanej materii, oparte na nieliniowej statystyce Weibulla, czym zajmuje się mgr Robert Mroczka.

Nasze prace publikujemy właściwie wyłącznie w czasopismach zagranicznych: „Journal of Analytical and Atomic Spectroscopy”, „Spectrochimica Acta B”, „X-ray Spectrometry”, „Applied Optics”, „Journal of Alloys and Compounds”, „Microchimica Acta”. Powodem naszej dumy jest współautorstwo II rozdziału „Wavelength-Dispersive XRF” w „Handbook on X-Ray Spectrometry”, podstawowej monografii dotyczącej spektrometrii rentgenowskiej, wydanej przez Marcela Dekkera w 2002 r.

Katedra Chemii KUL współpracuje z szeregiem jednostek naukowych z całego świata: z Katedrą Chemii Uniwersytetu w Antwerpii w Belgii, Katedrą Chemii Uniwersytetu w Inha w Korei Południowej, Katedrą Materiałów w Politechnice w Sydney w Australii, Katedrą Chemii Uniwersytetu w Gandawie w Belgii, Ośrodkiem Synchrotronowym HASYLAB w Hamburgu w Niemczech, Ośrodkiem Synchrotronowym w Pohang w Korei, Instytutem Fizyki PAN w Warszawie.

Pracownicy Katedry prowadzą zajęcia z chemii ogólnej, nieorganicznej, analitycznej, z metod mikrospektralnych, chemii materiałów nieorganicznych w biologii i monitoringu środowiska dla studentów ochrony środowiska i filozofii. Wielu z nich podejmuje się przygotowania prac magisterskich w naszej Katedrze – takich obron było już ponad 20.
W planach na najbliższą przyszłość znajdują się obrony prac doktorskich kilku pracowników Katedry (A. Stachniuk, D. Nowak) oraz zorganizowanie własnej Pracowni Metod Mikrospektralnych, a także liczne dalsze publikacje.

Autor: Liliana Kycia
Ostatnia aktualizacja: 27.02.2015, godz. 10:28 - Anita Marszelewska