Mokslas

Elektrocheminės medžiagotyros skyriaus Nanostruktūrų laboratorijos mokslininkai tyrė vandenilio gavybos iš vandens naujų elektrokatalizatorių sintezę ir jų savybes. Šia tema publikavo 8 straipsnius tarptautiniuose Q1 ir Q2 kvartilių žurnaluose. Dalyvavę tyrimuose du doktorantai paruošė ir sėkmingai apgynė daktaro disertacijas. Pirmą kartą buvo nustatyta, kad nanolapelinės 1T/2H-MoS2 struktūros su įterptais histidino amino rūgšties skilimo fragmentais yra ženkliai aktyvesnės ir stabilesnės o dekoruotos vos 6 mg/m2 Pt nanodalelėmis aktyvumu prilygsta grynos Pt elektrokatalizatoriams. Laboratorijos mokslininkams taip pat pavyko susintetinti raudonai fluorescuojančias magnetines nanodaleles. Kol kas jos neturi analogų; jų taikymą nanomedicinoje tiria Nacionalinio vėžio instituto mokslininkai. Naujo dizaino nestechiometrinio TiOx nanodarinių sluoksniai pirmą kartą susintetinti ant Ti paviršiaus, Jų naujos optinės savybės panaudotos dujinių jutiklių gamybai, referuotos keliuose moksliniuose straipsniuose ir tarptautinėse konferencijose, paruošta ir apginta daktaro disertacija.

Katalizės skyriuje yra kuriamos ir vystomos atsinaujinančios ir mažai anglies dvideginio išskiriančios energijos konversijos ir saugojimo technologijos – elektrocheminės vandenilio gamybos, žemos temperatūros kuro elementų, metalo-oro baterijų, ir superkondensatorių. Tyrimai orientuoti į didelio našumo daugiafunkcinių katalizinių medžiagų projektavimą ir kūrimą, naudojant elektrocheminius, cheminio metalų nusodinimo, mikrobangų ir hidroterminės sintezės metodus. Sukurtos tauriųjų ir netauriųjų pereinamųjų metalų ir jų lydinių dangos, turinčios įvairias struktūras, sudėtį bei itin didelį elektrochemiškai aktyvų paviršiaus plotą, nusodintos ant įvairių laidžių ir nelaidžių lanksčių pagrindų (metalo ir jų kietųjų putų, polimerų: polietileno (PE), polipropileno (PP), polivinilchlorido, poliimido, polietermidų), anglies, grafeno miltelių, azotu-legiruotos anglies, susintetintos iš biologinių atliekų, grafitinio anglies nitrido, silicio karbido, kvarco dalelių ir pasižyminčios padidintu aktyvumu įvairaus kuro (natrio borohidrido, metanolio, etanolio, hidrazino, skruzdžių rūgšties ir kt.) oksidacijai, vandenilio ir deguonies išsiskyrimo reakcijoms (HER ir OER), deguonies redukcijos reakcijai (ORR). Katalizės skyriaus mokslininkai turi patirties, tiriant sukurtų medžiagų elektrokatalizinį aktyvumą įvairioms katalizinėms reakcijoms, naudojant elektrocheminius metodus: ciklinę voltamperometriją, chronoamperometriją, chronopotenciometriją, sukamojo disko arba žiedo-disko elektrodo (RDE ir RRDE), ir elektrocheminio impedanso spektroskopijos (EIS) metodus.

Kita svarbi tema, vykdoma Katalizės skyriuje, yra komerciškai perspektyvių ir veiksmingų bioanglies medžiagų kūrimas ir jų taikymas mažai anglies dvideginio išskiriančiose energijos konversijos ir saugojimo technologijose: žemos temperatūros kuro elementuose, metalo-oro baterijose ir superkondensatoriuose. Sukurtos naujos, didelio našumo, labai laidžios, elektrokataliziškai aktyvios, patvarios, nebrangios ir didelio paviršiaus ploto anglies medžiagos su kontroliuojamu porų dydžio pasiskirstymu, susintetintos iš medienos pramonės, biorafinavimo gamyklų, taip pat celiuliozės ir popieriaus pramonės atliekų. Šios bioanglies medžiagos sėkmingai naudojamos superkondensatoriuose, metalo-oro baterijose ir kuro elementuose elektrodų medžiagomis.

Organinės chemijos skyriuje Spektroelektrochemijos laboratorijoje bendradarbiaujant su Lazerinių technologijų skyriaus mokslininkais sukurti magneto-plazmoninių nanodalelių sintezės metodai derinant lazerinę abliaciją ir cheminius sintezės metodus. Tokios nanodalelės pasižymi dvejopomis magnetinėmis ir plazmoninėmis savybėmis ir gali būti plačiai taikomos spektroskopijoje, nanotechnologijoje ir biomedicinoje. Bendradarbiaujant su VU Cheminės fizikos instituto mokslininkais buvo parodytas tokių nanodalelių efektyvumas siekiant atskirti vėžinius audinius nuo sveikų panaudojant paviršiaus sustiprintą Ramano spektroskopiją (SERS), nustatyti spektriniai vėžinių susirgimų žymenys. Laboratorijoje vystomi paviršiaus virpesinės spektroskopijos tyrimo metodai: SERS, paviršiaus sustiprinta infraraudonoji sugerties spektroskopija (SEIRAS) ir suminio dažnio generacijos spektroskopija. Turimas Ramano spektrometras gali veikti su 7 skirtingais lazerinės šviesos šaltiniais taip padengdamas plačią sritį nuo UV iki infraraudonosios šviesos, leidžiančios stebėti skirtingas tiriamos sistemos nanomedžiagas. Papildomai prie sistemos sukurta elektrocheminė celė leidžia matuoti ant paviršiaus esančias medžiagas bei vykstančius procesus keičiant paviršiaus potencialą.

Nanotechnologijų skyriuje vykdomi optinių biologinių jutiklių tyrimai, tam panaudojant spektrinės elipsometrijos sustiprintos paviršiaus plazmonų rezonansu metodiką, kuri dar yra papildoma kvarco kristalo mikrosvarstyklėmis. Nanotechnologijų skyriuje taip pat yra vykdomi elektrocheminių jutiklių tyrimai kaip tyrimo objektus naudojant plonus elektrai laidžių polimerų sluoksnius ant elektrodų. Tokie ploni polimerų sluoksniai panaudojami elektrochrominių savybių tyrimuose, molekulių įspaudų polimerų pritaikymuose gaminant jutiklius mažamolekulinių junginių nustatymui tirpaluose ir t.t.

Šių metodų kompetencija yra sukaupta:

• Nanostruktūrų laboratorija (vadovas dr. Arūnas Jagminas)
• Katalizės skyriuje (vadovas dr. L. Tamašauskaitė-Tamašiūnaitė)
• Spektrochemijos laboratorijoje (vadovas prof. G. Niaura)
• Nanotechnologijų skyrius (vadovas prof. dr. A. Ramanavičius)