Kierownik laboratorium

dr Robert Mroczka rmroczka@kul.pl

tel. 81 454 56 39

 

  

Laboratorium Optyki Rentgenowskiej (LOR)  specjalizuje się w badaniach z zakresu optyki rentgenowskiej, elektrochemii, mikrofluorescencji rentgenowskiej, spektrometrii mas oraz badań interdyscyplinarnych z zakresu nauk biologicznych.

 

Główny nurt badań związany jest z badaniami z zakresu optyki rentgenowskiej.

            Dotyczą one projektowania, wytwarzania i testowania jednoodbiciowych metalicznych kapilar rentgenowskich dla zastosowań w optyce twardego promieniowania rentgenowskiego. Badania w tym obszarze maja charakter interdyscyplinarny, polegający na połączeniu technik preparacyjnych z różnych obszarów nauki i techniki. W technologii wytwarzania metalicznych kapilar rentgenowskich samodzielnie stosujemy techniki preparacyjne:  elektroosadzania warstw metalicznych Cu, Ni i Au, elektropolerowania Cu, osadzania cienkich warstw metalicznych Cu, Au w warunkach wysokiej próżni metodą rozpylania magnetronowego, osadzania polimerów metodą dip-coating, metody galwanoplastyczne. Dodatkowo do projektowania i kontroli parametrów warstw osadzanych elektrolitycznie stosujemy techniki analityczne takie jak m.in. woltamperometria cykliczna, analiza dynamicznych kątów zwilżania, analiza naprężeń wewnętrznych w powłokach elektrolitycznych. Kontrola kształtu, chropowatość i falistość  realizowana jest z wykorzystaniem mikrometru laserowego, mikroskopu sił atomowych i profilometru optycznego. Analiza składu chemicznego na poziomie elementarnym jak i molekularnym wytworzonych warstw odbywa się z wykorzystaniem technik: spektrometrii mas jonów wtórnych z detektorem czasu przelotu (TOF-SIMS) oraz spektometrii fotoelektronów rentgenowskich (XPS).

            Uzyskane metaliczne kapilary rentgenowskie skupiają tzw. twarde promieniowanie rentgenowskie do rozmiarów wiązki poniżej 25 µm dla źródeł rentgenowskich z wykorzystaniem lamp z anodą Cu (E = 8.9 keV) i Mo(E = 17 keV). Widmo spektralne skupionej wiązki charakteryzuje sie niskim poziomem szumów.

            W laboratorium skonstruowaliśmy prototypowy spektrometr do mikrofluorescencji rentgenowskiej z wykorzystaniem wytwarzanych w naszym laboratorium kapilar metalicznych, które umożliwia również analizę pierwiastków lekkich (B, Na, C), dzięki zastosowaniu komory próżniowej.

            Komplementarnie do prowadzonych prac prowadzimy zaawansowane badania z zakresu analizy molekularnej dodatków organicznych stosowanych w trakcie osadzania elektrolitycznego miedzi, które wbudowują sie w warstwę miedzi. Są to badania nowatorskie,  prowadzone w trybie statycznym  realizowanych z wykorzystaniem techniki TOF-SIMS. Dzięki tej metodzie i powiązaniu jej za techniką woltamperometrii cyklicznej zidentyfikowaliśmy strukturę molekularną polietylenu glikolowego o dużej masie cząsteczkowej tworzącego warstwę o grubości poniżej 1 nm, która wbudowuje się warstwę miedzi elektrolitycznej. Badania podstawowe z tego zakresu mają fundamentalne znaczenie m.in. przy projektowaniu i wytwarzaniu zintegrowanych układów scalonych o bardzo wysokiej gęstości upakowania, integracji trójwymiarowej mikroelementów stosowanych w elektronice i wielu innych obszarach nano- i mikrotechologii w których wykorzystuje sie procesy osadzania elektrolitycznego miedzi.  

 

            Laboratorium realizuje również interdyscyplinarne badania z zakresu nauk biologicznych. Dotyczą one w szczególności tematyki związanej ze skażeniami środowiska, akumulacji różnorodnych pierwiastków i związków chemicznych w tkankach zwierząt oraz ich konsekwencji fizjologicznych. Dodatkowo laboratorium podejmuje współpracę w zakresie badań nad wpływem urbanizacji, rozwoju energetyki odnawialnej, ochrony przyrody i modelowania zjawisk przyrodniczych.

 

Współpraca (wybrane jednostki)

Laboratorium współpracuje z jednostkami/podmiotami naukowymi m.in. w zakresie badań  związanych z nakładaniem i zastosowaniem monowarst fosfolipidowych z wykorzystaniem

technik: spektrometrii mas jonów wtórnych (TOF-SIMS), mikroskopii sił atomowych (AFM), profilometrii optycznej (OP).

Wybrani partnerzy z którymi prowadzimy współprace naukową:

Wydział Chemii UMCS, Wydział Biologii i Biotechnologii UMCS

Zrealizowane Projekty naukowe

  • „Otrzymywanie ultragładkich powierzchni refleksyjnych dla rentgenowskiej optyki kapilarnej”.

    Projekt zrealizowany w okresie od 8 kwietnia 2008 r. do 8 października 2010 r. Kierownik projektu: prof. dr hab. Andrzej Kuczumow, wykonawca: dr Robert Mroczka.
  • „Lacquer-metallic and metallic single bounce capillaries for X-ray optics”.

    Międzynarodowy projekt badawczy nr I-20110881 EC zrealizowany w okresie od października 2011 r. do 31 grudnia 2012 r. Kierownik projektu: dr Robert Mroczka.
  • Metoda wytwarzania ultragładkiej powierzchni refleksyjnej dla potrzeb optyki twardego promieniowania rentgenowskiego”.

    Projekt w ramach wspólnego przedsięwzięcia NCN i NCBiR: TANGO, wniosek nr 267102, realizowany w okresie od 15 maja 2015 r. do 15 czerwca 2016 r., kierownik projektu: dr Robert Mroczka, wykonawca: dr hab. Elżbieta Anna Stefaniak, prof. KUL.
  •  "Projektowanie, wytwarzanie, testowanie i zastosowanie metalicznych kapilar rentgenowskich, jako elementu optycznego do zastosowania w aparaturze naukowo-badawczej"

    Prace przedwdrożeniowe realizowane w okresie od 1 września 2017 r. do 25 czerwca 2018 r. w ramach pozyskanego przez Sekcję ds. Komercjalizacji Wiedzy i Technologii projektu „Inkubator Innowacyjności” współfinansowanego ze środków MNiSW. Wykonawcy: dr Robert Mroczka, dr Rafał Łopucki, mgr Grzegorz Żukociński

 

Wybrane publikacje (za lata 2018-2019)

  1. Mroczka R., Lopucki R., Zukocinski G., Molecular analysis of additives and impurities accumulated on copper electrodeposited layer by time-of-flight secondary ion mass spectrometry, "Applied Surface Science" 2019, 463, p. 412-426
  2. Łopucki R., Klich D., Kitowski I., Are small carnivores urban avoiders or adapters: Can they be used as indicators of well-planned green areas?, „Ecological Indicators” 2019, no. 101, p. 1026-1031.
  3. Jurak  M., Mroczka R., Lopucki R., Properties of Artificial Phospholipid Membranes Containing Lauryl Gallate or Cholesterol, "Journal of Membrane Biology", 2018, Vol. 251, Issue 2, p. 277-294.
  4. Popovych V.D., Bottger R., Heller R., Zhou S.Q., Bester M., Cieniek B., Mroczka R., Lopucki R., Sagan P., Kuzma M., Heavy doping of CdTe single crystals by Cr ion implantation, "Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B-Beam Interactions with Materials and Atoms", Vol. 418, pp. 26-31.
  5. Łopucki R.,  Klich D., Ścibior A., Gołębiowska D.,  Hormonal adjustments to urban conditions: stress hormone levels in urban and rural populations of Apodemus agrarius, „ Urban Ecosystems” 2019, no. 22, p. 1-8.
  6. Klich D., Olech W., Łopucki R., Danik K., Community attitudes to the European bisonBison bonasus in areas where its reintroduction is planned and in areas with existing populations in Northeastern Poland, "European Journal of Wildlife Research" 2018.

 

Aparatura naukowo-badawcza w dyspozycji Laboratorium:

  • System próżniowy do osadzania cienkich warstw metalicznych (PREVAC);
  • Mikroskop sił atomowych LS5600, (Agilent);
  • Profilometr optyczny WYKO 9800NT (Veeco);
  • Galwanostat/Potencjostat  cyfrowy Autolab302N,128N (Eco Chemie);
  • Tensjometr KSV701, (KSV).
  • spektrometr mas jonów wtórnych z detektorem czasu przelotu jonów TOF-SIMS.5 (ION-TOF, Niemcy) wyposażony w  komorę próżniową do pomiaru próbek o maksymalnej długości 10 cm, działo klastrowe bizmutowe z energią wiązki do 30 keV, argonowe działo klastrowe do pomiarów oraz trawienia powierzchni, dwuźródłowe działo jonowe (Cs oraz O2) do trawienia powierzchni,
  • spektrometr fotoelektronów rengtenowskich (VG Scienta R4000)
  • spektrometr mikrofluorescenji rengenowskiej (µ-XRF), konstrukacja własna, rozmiar wiązki poniżej 25 µm dla źródeł rentgenowskich z wykorzystaniem lamp z anodą Cu (E = 8.9 keV) i Mo(E = 17 keV). Widmo spektralne skupionej wiązki charakteryzuje sie niskim poziomem szumów. Istnieje  możliwość analizy pierwiastków lekkich (B, Na, C)

 

Zaproszenie do współpracy

Potencjał aparaturowy i doświadczenie pozwala również na podjęcie współpracy z ośrodkami prowadzącymi i planującymi badania z zakresu wysokich technologii, jak choćby przy osadzaniu grafenu na miedzi (wytwarzanie folii miedziowych) lub przy wytwarzaniu polimerowych warstw przewodzących na panelach słonecznych.

W zakresie badań podstawowych szczególnie zachęcamy do współpracy w zakresie  badań z zakresu analizy molekularnej realizowanych z wykorzystaniem techniki TOF-SIMS.

 

 

Autor: Emil Zięba
Ostatnia aktualizacja: 03.06.2019, godz. 12:06 - Emil Zięba