Nanostruktury materii miękkiej

Profil badawczy   

Grupa Nanostruktur Materii Miękkiej (NMM) to interdyscyplinarny zespół integrujący kompetencje z zakresu nanotechnologii, fizykochemii powierzchni, biologii komórkowej, elektrochemii oraz nauki o materiałach. Dzięki unikalnemu połączeniu czterech wyspecjalizowanych laboratoriów grupa realizuje badania obejmujące cały cykl rozwoju materiałów – od projektowania i syntezy nanostruktur, poprzez ich zaawansowaną charakterystykę, aż po walidację biologiczną, ocenę właściwości użytkowych oraz potencjału wdrożeniowego.

Naszym celem jest zrozumienie procesów zachodzących w układach miękkiej materii oraz wykorzystanie tej wiedzy do projektowania innowacyjnych materiałów i technologii dla zastosowań biomedycznych, energetycznych i przemysłowych. Prowadzone badania łączą aspekty fundamentalne z praktycznymi rozwiązaniami odpowiadającymi na współczesne wyzwania w obszarze zdrowia, zrównoważonej energetyki i nowoczesnych materiałów funkcjonalnych.

 Obszary badawcze

 Nanotechnologia i nanomedycyna

Projektowanie polimerowych i hybrydowych nanonośników oraz układów teranostycznych do kontrolowanego dostarczania substancji aktywnych. Badania obejmują rozwój systemów zdolnych do pokonywania barier biologicznych, w tym bariery krew–mózg, oraz zastosowania w terapiach neurodegeneracyjnych, przeciwnowotworowych i przeciwzapalnych.

Funkcjonalne nanomateriały i cienkie warstwy

Otrzymywanie wielowarstw polielektrolitowych, materiałów nanokompozytowych oraz funkcjonalnych powłok o kontrolowanych właściwościach mechanicznych, elektrycznych, optycznych i biologicznych. Szczególną uwagę poświęcamy zależności pomiędzy strukturą materiału a jego funkcjonalnością.

Układy wielofazowe i zjawiska międzyfazowe

 Badania adsorpcji, samoorganizacji oraz reologii międzyfazowej w układach zawierających surfaktanty, biosurfaktanty, polimery i nanocząstki. Analizujemy stabilność pian, emulsji i układów koloidalnych oraz mechanizmy odpowiedzialne za ich właściwości użytkowe.

Elektrochemia, korozja i materiały dla energetyki

Badania procesów elektrochemicznych związanych z korozją materiałów, ochroną powierzchni oraz modyfikacją właściwości materiałów. Obejmują one rozwój powłok ochronnych i funkcjonalnych, elektroosadzanie metali i stopów, anodowanie, plazmowo-elektrolityczne utlenianie (PEO) oraz projektowanie materiałów odpornych na degradację. Badania materiałów i procesów istotnych dla konwersji i magazynowania energii, obejmujące wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe, katalityczne procesy spalania wodoru, materiały elektrodowe oraz elektrochemiczne technologie energetyczne.

Badania komórkowe i bioewaluacja

 Ocena biozgodności, cytotoksyczności oraz interakcji materiał–komórka z wykorzystaniem modeli komórek ssaczych. Badania obejmują również obrazowanie procesów zachodzących na granicy materiał–układ biologiczny.

Laboratoria i infrastruktura

 Laboratorium Nanotechnologii

 Laboratorium Nanotechnologii jest ogólnoinstytutową jednostką infrastrukturalną wspierającą realizację projektów badawczych oraz świadczącą specjalistyczne usługi badawcze dla partnerów akademickich i przemysłowych. Laboratorium oferuje możliwości syntezy nanocząstek polimerowych, metalicznych i typu core–shell, a także zaawansowaną charakterystykę fizykochemiczną, badania biologiczne oraz testy korozyjne.

Laboratorium Mikroskopii i Elipsometrii

 Laboratorium zapewnia zaawansowaną charakterystykę materiałów i powierzchni z wykorzystaniem mikroskopii konfokalnej, mikroskopii optycznej, spektroskopii i mikroskopii IR, elipsometrii oraz mikrowagi kwarcowej z monitorowaniem dyssypacji energii (QCM-D). Umożliwia badania procesów adsorpcji, wzrostu warstw oraz interakcji biomolekuł z powierzchniami.

 

Laboratorium Elektrochemii i Badań Korozyjnych

 Laboratorium prowadzi badania procesów elektrochemicznych, korozji oraz ochrony materiałów. Dysponuje nowoczesną aparaturą do elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej, badań korozyjnych, anodowania, elektroosadzania i testów środowiskowych zgodnych z normami przemysłowymi. Realizuje również projekty związane z materiałami dla energetyki, technologiami wodorowymi oraz ochroną materiałów konstrukcyjnych.

 

Laboratorium Układów Wielofazowych Materii Miękkiej

 Laboratorium prowadzi badania nad emulsjami, pianami, układami koloidalnymi oraz procesami adsorpcji i samoorganizacji na granicach faz. Wykorzystywane techniki umożliwiają analizę napięcia powierzchniowego i międzyfazowego, reologii międzyfazowej, zwilżalności oraz stabilności układów rozproszonych.

 

Najważniejsze osiągnięcia naukowe

• Opracowanie polimerowych i hybrydowych nanonośników theranostycznych do dostarczania substancji aktywnych o potencjale neuroprotekcyjnym i przeciwnowotworowym.
• Rozwój nanonośników zdolnych do przekraczania modeli bariery krew–mózg.
• Otrzymanie funkcjonalnych filmów polielektrolitowych i nanokompozytowych o kontrolowanych właściwościach powierzchniowych, magnetycznych i przewodzących.
• Rozwój struktur metalicznych typu core–shell dla zastosowań w materiałach przewodzących i elektronice drukowanej.
• Wkład w zrozumienie mechanizmów adsorpcji, samoorganizacji oraz stabilizacji układów dyspersyjnych.
• Opracowanie metod bioewaluacji nanomateriałów obejmujących ocenę cytotoksyczności i oddziaływań komórka–materiał.
• Rozwój powłok ochronnych, konwersyjnych i biokompatybilnych dla stopów metali.
• Badania nad korozją i ochroną materiałów dla zastosowań przemysłowych, biomedycznych i energetycznych.

 

Współpraca

 Grupa aktywnie współpracuje z krajowymi i zagranicznymi ośrodkami naukowymi, instytutami badawczymi oraz partnerami przemysłowymi. Prowadzimy projekty obejmujące zarówno badania podstawowe, jak i działania ukierunkowane na transfer technologii, rozwój nowych materiałów oraz wdrażanie innowacyjnych rozwiązań dla sektora biomedycznego, energetycznego i przemysłowego.

 

Współpraca przemysłowa

 Oferujemy wsparcie badawczo-rozwojowe w zakresie:

• nanomateriałów i nanotechnologii,
• systemów dostarczania leków i biomateriałów,
• materiałów przewodzących i elektroniki drukowanej,
• badań korozyjnych i ochrony powierzchni,
• funkcjonalnych powłok i materiałów kompozytowych,
• badań biologicznych i bioewaluacji materiałów,
• zaawansowanej charakterystyki fizykochemicznej materiałów.

 

Zapraszamy do współpracy partnerów akademickich i przemysłowych zainteresowanych rozwojem innowacyjnych technologii oraz wdrażaniem nowoczesnych rozwiązań materiałowych.

Kontakt
Kierownik Grupy
dr hab. Krzysztof Szczepanowicz, Prof. IKiFP PAN
📧 krzysztof.szczepanowicz@ikifp.edu.pl
🌐 https://ikifp.edu.pl/user/krzysztof-szczepanowicz/