Grupa za ispitivanje utjecaja biljnih materijala na mikrovalnu sintezu metalnih oksida te karakterizacija sintetiziranih čestica

Opis istraživanja:

Sinteza nanočestica metalnih oksida (nMO) odgovarajućih svojstava te detaljna karakterizacija tih svojstava nužnih za različite primjene u naprednim tehnologijama, optimizacijom ekološki prihvatljive i financijski održive metode sinteze. Uz spomenuto, sintetizirane nMO bi se prema potrebi modificirale, odnosno „oblagale-presvlačile“ te testirale u jednoj od sljedećih primjena: u potenciometriji, u biomedicini i/ili ekologiji. Modifikacija površine nMO čestica ima veliku važnost jer sprječava stvaranje agregata, povećava disperzibilnost i koloidnu stabilnost čestica, sprječava oksidaciju površine i omogućava privlačenje različitih analita, a također osigurava biokompatibilnost, što je od posebne važnosti kod primjena u medicini, biomedicini i ekologiji.

Spomenute sinteze nMO potrebno je raditi brzom, jednostavnom i relativno jeftinom metodom koja omogućuje preciznu kontrolu eksperimentalnih uvjeta, budući da upravo ti uvjeti najviše utječu na fizikalno-kemijska svojstva nastalih čestica. Jedna takva metoda je sinteza potpomognuta mikrovalnim zračenjem, koju je potrebno optimizirati za sintezu odabranih vrsta nMO željenih svojstava te ju dodatno prilagoditi za biološki uvjetovane reakcijske mehanizame („zelene“ sinteze), čime postaje ekološki i ekonomski prihvatljivija od drugih metoda sinteze nMO.

U medicini ili biomedicini, nanočestice metalnih oksida imaju značajne primjene kao nosači lijekova. Njihova mala veličina omogućava im prodor u stanice i tkiva, što ih čini korisnima za ciljano dovođenje i oslobađanje lijeka na oboljela područja, izbjegavajući toksičnost u drugim dijelovima organizma. U okviru takvih primjena, nMO moraju biti dovoljno magnetične, biokompatibilne i imati mogućnost adicije ciljanih molekula na svoje površine. Napredak u tehnologiji sinteze nanočestica metalnih oksida i njihove modifikacije pruža sve veće mogućnosti za upotrebu ovih čestica u medicinske svrhe. Kao takve, one predstavljaju važan alat u poboljšanju učinkovitosti liječenja, smanjenju toksičnosti lijekova i povećanju sigurnosti medicinskih postupaka.

Modifikacijama čestica metalnih oksida možemo proširiti njihovu primjenu i u ekologiji, posebice u procesima pročišćavanja otpadnih voda. Nanočestice metalnih oksida mogu se upotrebljavati kao adsorbensi jer njihova velika specifična površina omogućava veliku moć vezivanja na svoju površinu raznih štetnih tvari iz vode. Modificirane nMO mogu se upotrebljavati i za uklanjanje teških metala i organskih tvari iz otpadnih voda. Nanočestice metalnih oksida se također mogu koristiti kao fotokatalizatori u pročišćavanju vode. Fotokataliza se temelji na procesu u kojem se pod utjecajem svjetlosti nanočestice metalnih oksida aktiviraju i proizvode reaktivne radikale koji razgrađuju štetne tvari u vodi. To može biti korisno u procesima pročišćavanja vode od organskih tvari, pesticida i drugih zagađivala.

Jedna od značajnijih primjena nMO u različitim granama industrije je, primjerice, u proizvodnji litij-ionskih baterija zbog svoje sposobnosti za pohranjivanje energije – mnogi metalni oksidi su poluvodiči, što ih čini korisnima za proizvodnju elektroničkih elemenata. Konačno, nMO se mogu koristiti u potenciometriji kao senzori za detekciju različitih analita, jer zbog spomenute velike specifične površine, mogu učinkovito integrirati s analitom.

Partnerski potencijali:

Zavod za fiziku materijala, Laboratorij za sintezu i kristalografiju funkcionalnih materijala i Zavod za kemiju materijala, Laboratorij za sintezu novih materijala Instituta Ruđer Bošković, Zavod za eksperimentalnu fiziku Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu, Fakultet za fiziku, Zavod za ekperimentalnu i primijenjenu fiziku Sveučilišta u Rijeci te Zavod za analitičku kemiju Kemijsko-tehnološkog fakulteta u Splitu

Financijski i drugi potencijali:

sredstva dodijeljena sudjelovanjem na Horizon 2020 projektu (doc. dr. sc. Ivana Mitar); Institucijska sredstva-Mitar

Znanstveni ciljevi kojima se daje doprinos:

• Z-1: Poboljšanje učinkovitosti znanstveno-istraživačkog rada (korištenje znanstvenoistraživačke opreme, laboratorija, organizacija istraživačkih grupa i normiranje znanstveno-istraživačkog rada):
  • • Z-1-2: Poticanje interdisciplinarnog povezivanja znanstvenika unutar Fakulteta,
    • Z-1-3: Poticanje međunarodnog povezivanja znanstvenika,
    • Z-1-4: Unaprjeđenje suradnji između ustrojbenih jedinica Fakulteta,
• Z-4: Jačanje ljudskih potencijala za znanstveno-istraživački rad
  • • Z-4-1: Usavršavanja zaposlenika na temama vezanim za znanstvena istraživanja
• Z-5: Jačanje konkurentnosti mladih znanstvenika
  • • Z-5-1: Mentoriranja i razvoj mladih znanstvenika, uključujući savjetovanja u pripremi institucijskih i kompetitivnih projekata
    • Z-5-2: Razvoj institucijskih projekata za mlade znanstvenike
    • Z-5-3: Osnaživanje uloge mladih znanstvenika u znanstveno-istraživačkim aktivnostima
    • Z-5-4: Usavršavanja asistenata i viših asistenata te umrežavanja unutar Fakulteta i izvan, posebno međunarodno
    • Z-5-5: Mobilnost studenata diplomskih studija, asistenata i viših asistenata na temama znanstvenih istraživanja
• Z-10 Jačanje diseminacije rezultata znanstvenih istraživanja
  • • Z-10-1: Publiciranje radova u međunarodnim znanstvenim časopisima, posebno u visoko indeksiranim znanstvenim časopisima
    • Z-10-2: Prezentiranje radova na međunarodnim i domaćim znanstvenim skupovima

Mjerljivi pokazatelji kojima se daje doprinos i vrijednost doprinosa:

• R-Z-03 – Broj znanstvenih radova u SCOPUS i WoS, A1 časopisima te međunarodno recenziranim zbornicima (6 radova)
• R-Z-08 – Broj znanstvenika uključenih u aktivnosti znanstvene mobilnosti (1 zaposlenik)
• R-Z-F3 – Broj suradnji između ustrojbenih jedinica Fakulteta (projekti, radovi, oprema i drugi mjerljivi rezultati) i indeks kvalitete (sudjelovanje na zajedničkom projektu koje će rezultirati objavom 2 zajednička znanstvena rada)
• R-Z-F5 – Broj zaposlenika koji su sudjelovali na tematskim znanstvenim događajima
• (interni, vanjski, međunarodni) (2 zaposlenika)
• R-Z-F6 – Broj prijavljenih znanstveno-istraživačkih projekata (kompetitivnih, institucijskih i ostalih) (3 prijave na različite projekte, ovisno o dostupnim pozivima)
• R-Z-F10 – Broj prezentacija i radova prezentiranih na konferencijama ili drugim događajima, odnosno zbornicima skupova (sudjelovanje i prezentiranje rezultata znanstvenog rad ana 4 konferencije, ovisno o dostupnosti istih)