KUŹNIK Wojciech - Stypendia Wspomagające Innowacyjne

Projekt stypendialny
SWIFT
(Stypendia Wspomagające Innowacyjne Forum Technologii)
POKL.08.02.01-24-005/10
Temat:
Emission and electroluminescent spectra of selected pyrazoloquinoline derivatives
incorporated in polymer matrices
Obszar technologiczny:
Nanotechnologie i nanomateriały
Imię, nazwisko:
WOJCIECH KUŹNIK
Instytucja, Wydział, Instytut/Katedra:
Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny, Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów
Krótka charakterystyka badań
Celem naukowym projektu realizowanego w ramach POKL.08.02.01-24-005/10 było określenie
przydatności kilkudziesięciu cząsteczek z grupy pochodnych 2,3-dicyjanopirazyny do produkcji
urządzeń optoelektronicznych, których działanie opiera się na zjawiskach nieliniowo-optycznych,
takich jak sensory lub przełączniki optyczne czy też modulatory światła. Molekuły wybrane do badań
należą do grupy chromoforów typu push-pull, które złożone są z grupy elektronoakceptorowej
(w tym wypadku ugrupowanie 2,3-dicyjanopirazyny), elektronodonorowej (m.in. podstawnik
metoksylowy, izopropylowy, dimetyloaminowy, tiofenowy, furanowy oraz atom fluoru i atom
bromu) połączonych układem sprzężonym (ang. π-linker). Łącznie grupę przeznaczoną do badań in
silico w ramach realizowanego projektu SWIFT stanowi 36 cząsteczek. Chromofory push-pull
wykazują dobre parametry nieliniowo-optyczne ze względu na efektywne wewnątrzcząsteczkowe
przeniesienie ładunku (ang. Intramolecular Charge Transfer - ICT). Substancje tego typu mają
potencjalne zastosowanie w sensorach i przełącznikach optycznych. Odpowiedź nieliniowa
molekuły jest również zależna od jej bezpośredniego otoczenia, czyli od zmian zachodzących
w odległości kilku nanometrów od cząsteczki. Przeprowadzone badania mają zatem związek ze
zjawiskami zachodzącymi na poziomie "nano-" i mogą być potencjalnie zastosowanie
w nanotechnologii, a materiał kompozytowy powstały w oparciu o badane substancje należy
traktować jako nanomateriał.
Głównym parametrem przebadanych molekuł wyznaczonym w toku realizacji projektu jest
hiperpolaryzowalności dynamiczna β (ω, ω, -2ω), gdzie ω oznacza częstotliwość fali. Parametr ten
jest skorelowany z wydajnością danej cząsteczki w procesie generacji drugiej harmonicznej światła
(ang. Second Harmonic Generation - SHG). W obliczeniach kwantowo-chemicznych
przeprowadzonych w projekcie przyjęto ω= 0.04282 a.u., co odpowiada długości fali λ=1064 nm
generowanej przez powszechnie stosowany laser Nd: YAG. Porównanie wartości parametru
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
β (ω, ω, -2ω) pozwoliło wskazać najbardziej perspektywiczne molekuły spośród wybranej grupy 36
pochodnych 2,3-dicyjanopirazyny.
Zastosowanie metod chemii kwantowej pozwoliło na porównanie ze sobą znacznie większej liczby
molekuł, niż byłoby to możliwe metodami konwencjonalnymi. Takie podejście jest powszechnie
stosowane przez działy badawczo-rozwojowe firm poszukujących nowych materiałów i związków
optycznie czynnych oraz koncernów farmaceutycznych, które dzięki temu ograniczają wyjątkowo
kosztowne i czasochłonne badania laboratoryjne i kliniczne. Podjęcie takiego tematu badawczego
w Polsce, a szczególnie w regionie śląskim, jest szczególnie uzasadnione ze względu na
przebiegającą właśnie transformację gospodarki kraju i regionu. Technologie średnio-wysokie oraz
wysokie muszą stopniowo wypierać technikę niską i średnio-niską. W przeciwnym razie region nie
będzie wystarczająco konkurencyjny i następować będzie jego stopniowa degradacja zarówno pod
względem ekonomicznym jak i społecznym. Projekt wykorzystuje innowacyjne metody do
opracowania nowych materiałów na potrzeby sektora techniki wysokiej, a zatem doskonale wpisuje
się w Regionalną Strategię Innowacji oraz jest zgodny z Programem Rozwoju Technologii
Województwa Śląskiego na lata 2010-2020.
Wsparcie stypendialne w ramach programu SWIFT zaowocowało trzema publikacjami
w czasopismach o obiegu międzynarodowym (jedna ukazała się już w druku w Asian Journal of
Organic Chemistry, 2, 2013, 422 – 431, a dwie zostały zgłoszone do czasopisma Dyes and Pigments
oraz Electrochimica Acta), a także udziałem w międzynarodowej konferencji „11th International
Symposium on Functional π Electron Systems”, 2-7 lipca 2013 r., Arcachon (Bordeaux Area),
Aquitaine, Francja. Dobra intelektualne powstałe podczas realizacji projektu będą chronione przede
wszystkim jako know-how głównego wykonawcy. Prawdopodobne jest również zgłoszenie wzoru
użytkowego przez wykonawcę projektu w ciągu roku od zakończenia projektu.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego