Dla studentów

Temat: Otrzymywanie i modulacja właściwości spektroskopowych układów typu YXZO4, gdzie X i Z - P5+, V5+, As5+, domieszkowanych i współdomieszkowanych jonami ziem rzadkich

Opiekun: dr hab. Rafał J. Wiglusz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4159, email:

Głównym celem pracy doktorskiej będzie uzyskanie układów nanokrystalicznych ortoarsenianów, ortowanadano-arsenianów i ortofosforano-arsenianów (MXO4, M(V1-xAsx)O4 and M(P1-xAsx)O4; gdzie M - jony ziem rzadkich - Ce3+, Eu3+, Pr3+ i Tb3+; X - P5+, As5+, V5+, 0,1 ≤ x ≤ 0,9) domieszkowane jonami typu s2 takimi jak Pb2+, Bi3+ i Sb3+ oraz współdomieszkowane jonami lantanowców - Ce3+, Eu3+, Pr3+ i Tb3+ otrzymane za pomocą technik mokrej chemii pod kątem ich potencjalnego zastosowania jako luminofory i materiały laserowe. Szczególna uwaga poświęcona będzie zbadaniu procesów fizycznych odpowiedzialnych za powstawanie przejść przeniesienia ładunku (CT – Charge Transfer) typu metal- metal pomiędzy jonami typu s2 i d0 (V5+, As5+). Ponadto, opisane zostaną mechanizmy emisji oraz jej wydajność, czasy życia w zależności od stężenia jonu domieszkowego i wielkości ziarna krystalicznego dla układów mieszanych jonów s2 i 4fn.

Temat: Otrzymywanie i badanie dwustopniowych rusztowań na bazie nanoapatytu wapnia (nHAP) inkorporowanego nanotlenkami żelaza (Fe2O3/Fe3O4) z funkcją kontrolowanego uwalniania miRNA w statycznym polu magnetycznym do regeneracji złamań kostnych u pacjentów osteoporotycznych

Opiekun: dr hab. Rafał J. Wiglusz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4159, email:

Głównym celem pracy doktorskiej będzie wytworzenie oraz szczegółowe zbadanie zarówno na poziomie fizykochemicznym jak i in vitro oraz in vivo biomateriału składającego się z wysoce nanokrystalicznego apatytu wapnia inkorporowanego nanocząsteczkami żelaza (typu Fe2O3, Fe3O4), sfunkcjonalizowanego mikroRNA-21 (miR-21) oraz mikroRNA-124 (miR-124) przenaczonych do zastosowania w teranostyce w zakresie regeneracji złamań kości u pacjentów geriatrycznych chorujących na osteoporozę. Zakłada się, że uwolnione z proponowanego układu w pierwszej kolejności miR-21 a następnie miR-124, będzie odpowiednio wspierać żywotność i proliferację endogennych komórek macierzystych jednocześnie hamując aktywność komórek kościogubnych - osteoklastów i lizę kości. Proces kontrolowanego uwalnia miR-21 i miR-124 będzie zapewniony poprzez zastosowanie statycznego pola magnetycznego (0,5T) dzięki inkorporacji nanocząstek żelaza. Poza tym, przeszczepienie otrzymanych kompozytów zwierzętom doświadczalnym będzie indukować i wspierać proces regeneracji kości, promować wzrost gęstości kościozrostu oraz formowanie się nowych naczyń krwionośnych.

Temat: Otrzymywanie i badanie nowych materiałów do zastosowań biomedycznych

Opiekun: dr hab. Rafał J. Wiglusz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4159, email:

Głównym celem pracy doktorskiej będzie uzyskanie nowych biomateriałów, począwszy od technologii ich wytwarzania, poprzez optymalizację ich funkcji, aż do opracowania ich zastosowania w medycynie. Np. trudno gojące się rany, to odwieczny problem chorych, lekarzy różnych specjalności. Choć dotyczy setek tysięcy pacjentów w naszym kraju, jest bagatelizowany. Nie otrzymują oni odpowiedniego leczenia i opieki. Istnieją różne przyczyny przewlekłych ran. Do czynników ogólnoustrojowych, hamujących proces gojenia, trzeba zaliczyć niedostateczne ukrwienie, przez co tkanki otrzymują mniej tlenu i składników odżywczych – białka, witamin, minerałów. Przy braku odpowiedniego leczenia mogą stać się przyczyną groźnych zakażeń całego organizmu. Nie jest jednak powiedziane, że z powodu obciążenia genetycznego jest się skazanym na rozwój pełnoobjawowej choroby żylakowej i jej powikłań. Najlepszym rozwiązaniem są nowoczesne specjalistyczne materiały dla ran przewlekłych, trudno gojących. Szeroka gama nowoczesnych materiałów opatrunkowych pozwali na optymalne dobranie materiału, w zależności od stanu rany. Obok istotnych korzyści medycznych i terapeutycznych nowoczesny system wilgotnego leczenia ran skraca czas leczenia i znacząco obniża jego koszty.

Temat: Synteza i badania struktur typu core-shell na bazie nanometrycznych fosforanów i związków o właściwościach magnetycznych

Opiekun: dr hab. Rafał J. Wiglusz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4159, email:

Głównym celem pracy doktorskiej będzie uzyskanie struktur typu core-shell opartych na związkach należących do grupy fosforanów oraz związków wykazujących właściwości magnetyczne i zbadanie ich własności fizykochemicznych pod kątem zastosowania jako środki kontrastowe w badaniach metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Planowane jest zsyntezowanie, przy pomocy metod chemii mokrej, biokompatybilnych materiałów typu Ca5(PO4)3OH@Fe3O4 domieszkowanych upkonwersyjnymi jonami lantanowców: Er3+ oraz Yb3+ do jednoczesnego zastosowania w obrazowaniu fluorescencyjnym (FI – fluorescence imaging). Przedmiotem badań będą także modyfikacje syntez polegające na syntezie z mikroemulsji, syntezie hydrotermalnej lub innych modyfikacjach układu reakcyjnego. Otrzymane materiały będą związkami wielofunkcyjnymi - charakteryzować się będą właściwościami magnetycznymi, luminescencyjnymi oraz/lub innymi właściwościami zależnymi od modyfikacji powierzchniowej. Biokompatybilność uzyskanych nanostruktur zostanie zwiększona poprzez modyfikację powierzchni istotnymi z biologicznego punktu widzenia związkami organicznymi.

Temat: Otrzymywanie i badanie układów opartych o nanostrukturalne związki fosforanowe domieszkowanych jonami ziem rzadkich i ich biokompozytów

Opiekun: dr hab. Rafał J. Wiglusz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4159, email:

Głównym celem pracy doktorskiej będzie uzyskanie nanoapatytów, a następnie ich biokompozytów oraz zbadanie ich jako potencjalnych nośników leków. Na matrycach hydroksyapatytowych naniesione zostaną leki o działaniu pierwotniakobójczym i przeciwpasożytniczym oraz przeciwbakteryjnym. Planowane jest otrzymanie technikami solwo- i hydrotermalnymi nanoapatytów o ogólnym wzorze M5(PO4)3X (gdzie M = Ca2+, Sr2+ i X = OH-, Cl-, F-;) oraz zbadanie ich właściwości fizyko-chemicznych. Otrzymane zostaną również hydroksyapatyty domieszkowane jonami lantanowców takimi jak Eu3+, jako czuła sonda strukturalno-optyczna oraz współdomieszkowane Yb3+/Tm3+, Yb3+/Er3+, Yb3+/Tb3+ czy Yb3+/Eu3+ przeznaczone do badania efektywności transferu energii i tzw. konwersji w górę (ang. up- converison) możliwiające bio-obrazowanie (bio-imaging). Zbadane zostanie w jaki sposób leki wiązane są na matrycach, określona zostanie szybkość i efektywność uwalniania zawartych na hydroksyapatytach leków oraz stabilność (trwałość) preparatów. Ocenione zostaną potencjalne możliwości aplikacyjne uzyskanych materiałów do zastosowań w transporcie leków. Praca doktorska w ramach grantu finansowanego przez NCN UMO-2012/05/E/ST5/03904.

Temat: Otrzymywanie i badania biokompozytów na bazie nanoapatytów przenaczonych do teranostyki

Opiekun: dr hab. Rafał J. Wiglusz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4159, email:

Głównym celem pracy doktorskiej jest uzyskanie układów opartych o nanoapatyty za pomocą różnych technik mokrej chemii do zastosowań w diagnostyki i terapii. Otrzymane zostaną biokompatybilne apatyty, domieszkowane aktywnymi optycznie jonami lantanowców, z grupy związków o ogólnym wzorze LnxM10-x(PO4)6X2 (gdzie np.: M = Ca2+, Sr2+; X = OH-, Cl-, F-; Ln = Eu3+, Yb3+/Er3+, Yb3+/Tm3+). Dla otrzymanych związków zbadana zostanie efektywność transferu energii i tzw. konwersji w górę (ang. up-converison) oraz możliwość zastosowania w diagnostyce i terapii medyczej. W celu zwiększenia biokompatybilności układów, powierzchnia zaprojektowanych materiałów zostanie zmodyfikowana za pomocą ważnych z biologicznego punktu widzenia molekuł organicznych. Ocenione zostaną potencjalne możliwości aplikacyjne uzyskanych materiałów do zastosowań w teranostyce. Praca doktorska w ramach grantu finansowanego przez UMO-2015/19/B/ST5/01330.

Temat: Konwersja promieniowania UV i niebieskiego na inną barwę światła w układach lantanowców, potencjalnie przydatnych do oświetleń typu LED

Opiekun: dr hab. Piotr Solarz (Oddział Spektroskopii Obtycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4181 email: 

Cel i zakres pracy:

  • Zbadanie zjawisk i wydajności konwersji w układach aktywowanych parami różnych lantanowców w funkcji ich wzajemnego stężenia oraz temperatury.
  • Zbadanie zdolności do modelowania koloru luminescencji w funkcji wzajemnego stężenia aktywatorów.

Przewiduje się udział doktoranta w aktywnym wytwarzaniu materiałów w postaci mikro i nano-krystalicznej.

Tematyka: Wielofunkcyjne szkła i układy szkło-ceramika dla zastosowań w fotonice

Opiekun: dr hab. Radosław Lisiecki (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: 71 3954 182, e-mail:

Obecnie nauka i technologia opierają się na nowatorskich materiałach, których specyficzne właściwości mogą przyczyniać się do kreowania nowych innowacyjnych rozwiązań. Wśród takich materiałów są układy szkło-ceramika oferujące możliwość łączenia typowych fizykochemicznych charakterystyk wygrzewanych ceramik z konwencjonalnymi właściwościami różnorodnych szkieł. Celem będzie otrzymanie nowych tleno-fluorkowych szkieł domieszkowanych jonami aktywnymi optycznie z rodziny lantanowców i metali przejściowych. Istotnym zagadnieniem jest zbadanie procesów odpowiedzialnych za kinetykę zarodkowania i wytrącania fazy krystalicznej w materiale szklistym. Badania strukturalne, analityczne, morfologiczne i w szczególności optyczne pozwolą dokładnie scharakteryzować otrzymane materiały i wyróżnić właściwości szczególnie pożądane w danych aplikacjach. W ramach pracy doktorskiej zostanie odpowiednio dobrany skład szkła i luminescencyjnej domieszki. Następnie przeprowadzona będzie optymalizacja warunków termicznej krystalizacji, pozwalająca otrzymać transparentny materiał z równomierną dystrybucją głównie fluorkowych nono-krystalitów. Zostanie zbadany wpływ transformacji szkło – szkło/ceramika na zjawiska odpowiedzialne za dynamikę prędkości przejść promienistych i niepromienistych, szczególnie w zakresach optycznych pożądanych w telekomunikacji. Ponadto, zostanie dokona optymalizacja składu i warunków otrzymywania optycznych układów tleno-fluorkowych tak aby zwiększyć wydajności poziomów luminescencyjnych emitujących w bliskiej podczerwieni i w zakresie widzialnym. Ważnym aspektem będzie zbadanie zjawisk i procesów odpowiedzialnych za konwersję promieniowania wzbudzającego zarówno w zakresie fal dłuższych jak i krótszych. Badania optyczne będą prowadzone przy wykorzystaniu różnych źródeł promieniowania, w tym lasera femtosekundowego. Wystąpi możliwość przeprowadzenia prób kontrolowanej nano-rozmiarowej krystalizacji stymulowanej laserowo. Poza tym mało poznane efekty towarzyszące spektralnej transformacją ultrakrótkich impulsów światła w szkłach i układach szkło ceramika będą badane i interpretowane. 

Tematyka: Synteza i zbadanie właściwości luminescencyjnych wielofunkcyjnych nanostruktur do zastosowań w terapii fototermicznej i termometrii luminescencyjnej

Opiekun: dr hab. Łukasz Marciniak (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: 71 3954 188, e-mail:

Tematyka pracy doktorskiej będzie związana z syntezą i zbadaniem właściwości luminescencyjnych wielofunkcyjnych nanostruktur do zastosowań w teranostyce. Wytworzone materiały posłużą jako konwertery promieniowania elektromagnetycznego z zakresu bliskiej podczerwieni na ciepło, umożliwiając jednocześnie bezkontaktowy odczyt ich temperatury wykorzystując metodę termometrii luminescencyjnej Głównym celem badań doktoranta będzie zbadanie wpływu parametrów materiałowych nanostruktur i międzyjonowych procesów transferów energii na wydajność procesów konwersji światła na ciepło przy jednoczesnych zachowaniu wysokiej czułości termometru luminescencyjnego.

Temat: Zbadanie wpływu architektury chemicznej i koncentracji domieszek, na efektywność rezonansowego transferu energii typu FRET

Opiekun: dr hab. Artur Bednarkiewicz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: 71 395 4166, e-mail:  

Nanokryształy koloidalne domieszkowane jonami lantanowców (UCNPs) wykazują wiele zalet i cech, o dużym znaczeniu dla zastosowań w diagnostyce i budowie czujników biologicznych, m.in. długie czasy zaniku luminescencji, wąskie pasma absorpcji i emisji, wydajną emisję anty-Stokesowską itp.. Jednym z najpowszechniej stosowanych testów jest test bazujący na zjawisku Forsterowskiego Rezonansowego Transferu Energii (FRET), gdzie donorem (D) energii są nanokryształy domieszkowane lantanowcami (UCNPs), a akceptorem (A) barwniki organiczne. Celem pracy jest więc zsyntezowanie serii różnych związków (różna matryca, domieszki, architektura chemiczna), wszechstronne scharakteryzowanie (widma absorpcji,emisji, czasy zaniku) i wykorzystanie nanokoloidalnych materiałów luminescencyjnych do konstrukcji  testów biologicznych.  

Temat: Efekt Nernsta i siła termoelektryczna w obecności krzywizny Berry'ego w topologicznych semimetalach Weyla

Opiekun: prof. dr hab. Tomasz Cichorek (Oddział Teorii Magnetyków)

Kontakt: 71 395 4265, e-mail:

Celem proponowanej pracy doktorskiej jest poszukiwanie eksperymentalnych dowodów na istnienie fermionów Weyla w semimetalach o nietrywialnej topologii wynikającej z subtelnych efektów kwantowych i relatywistycznych.Semimetale Weyla charakteryzują się strukturą pasmową, w której niezdegenerowane pasma o liniowej dyspersji posiadają punkty styczne w przestrzeni pędów. Z uwagi na nietrywialne  własności topologiczne, fermiony Weyla są nie tylko bardzo stabilne, ale są również efektywniejszym nośnikiem ładunku niż elektrony, gdyż poruszają się z prędkością porównywalną z prędkością światła i nie ulegają rozproszeniu wstecznemu. Badając wpływ silnych pól magnetycznych w zakresie ultra-niskich temperatur na własności termoelektryczne wybranych pniktydków metali przejściowych planuje się, często po raz pierwszy w świecie, określenie wpływu nietrywialnej krzywizny Berry'ego na efekty Nernsta i Seebecka. Biorąc pod uwagę wysoką czułość efektu Nernsta na zmianę pola magnetycznego oczekuje się, że uzyskane wyniki pozwolą  na dogłębne zrozumienie ich struktury pasmowej, a nawet odsłonią jej nieznane dotąd aspekty. Tym bardziej, że w przeciwieństwie do izolatorów topologicznych, gdzie w istocie tylko stany powierzchniowe są interesujące, semimetale Weyla charakteryzują się dużo bardziej skomplikowanymi zależnościami w przestrzeni pędu, co prowadzi do nowych zjawisk fizycznych i stwarza szereg potencjalnych możliwości aplikacyjnych.

Temat ogólny: Zachowania kwantowo-krytyczne w układach f-elektronowych

Opiekun naukowy: dr hab. Adam Pikul (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4244, e-mail:

Zagadnienia:

Jednym z ważniejszych współczesnych nurtów w badaniach magnetyzmu ciał stałych jest poszukiwanie nowych zjawisk fizycznych wynikających bezpośrednio lub pośrednio z oddziaływań o charakterze magnetycznym. Najczęściej zaczyna się ono od syntezy i badania nowych lub słabo poznanych związków chemicznych zawierających pierwiastki z częściowo zapełnioną powłoką elektronową f (tzn. lantanowce i aktynowce) i posiadających anomalne lub rzadko spotykane właściwości fizyczne. Bardzo ciekawą i zarazem tajemniczą grupą takich materiałów są układy wykazujące w niskich temperaturach cechy materii kwantowo-krytycznej, w której wraz z obniżaniem temperatury do zera bezwzględnego masa efektywna elektronów przewodnictwa rośnie do nieskończoności.

Temat: Własności transportowe i termodynamiczne magnetycznych semimetali topologicznych

Opiekun: prof. dr hab. inż. Dariusz Kaczorowski (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: e-mail: 

Miejsce realizacji: Oddział Badań Magnetyków, Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław

Wprowadzenie: 

Semimetale topologiczne to materiały, w których pasmo przewodnictwa i pasmo walencyjne częściowo się nakładają, a ich przecięcia wykazują liniową dyspersję (stożki Diraca) i są chronione nietrywialną topologią. Układy te stanowią doskonały poligon doświadczalny dla testowania fundamentalnych teorii fizycznych, a jednocześnie ich niezwykłe własności materiałowe, głównie transportowe, stwarzają liczne możliwości praktycznych zastosowań w wielu dziedzinach nowoczesnej techniki i technologii (spintronika, zielona energetyka, komputery kwantowe, …). Wśród semimetali topologicznych opisanych w literaturze są rozmaite układy niedawno zbadane z naszym udziałem, jak np.: nadprzewodzące fazy Heuslera RPdBi (R- lantanowiec) [1,2], centro- i niecentrosymetryczne nadprzewodniki, takie jak a-PdBi2[3] i a-PdBi [4], związki niesymorficzne typu ZrSiS [5-7], czy też tetradymit na bazie hafnu Hf2Te2P [8] albo ditellurek platyny PtTe2[9].

Temat: Stereochemia i właściwości pochodnych metaloftalocyjanin (M(II)Pc)

Opiekun: Prof. dr hab. Jan Janczak (Oddział Badań Strukturalnych)

Kontakt: tel. 71 395 4232, email: 

Metal(II) ftalocyjaniny  (m.in. MgPc, ZnPc, MnPc, FePc, CoPc) mimo że są znane jest od kilku dziesięcioleci, to jednak ciągle budzą duże zainteresowanie z uwagi na różnorodne ich zastosowanie. Właściwości metaloftalocyjanin metali przejściowych, jako przedstawicieli rodziny metaloftalocyjanin metali na +2 stopniu utlenienia, znacznie odbiegają od ftalocyjanin magnezu i cynku (Mg, d0, Zn, d10) ze względu na strukturę elektronową jonu centralnego (Mn2+(Ar)3d5; Fe2+, (Ar)3d6Co2+, (Ar)3d7). Dlatego celem pracy będzie otrzymanie i charakterystyka nowych koordynacyjnych związków kompleksowychmetaloftalocyjanin z dodatkowymi aksjalnie przykoordynowanymi ligandami N- i O-donorowym i przeprowadzenie ich analizy strukturalnej oraz zbadanie ich właściwości. 

Temat: Wzrost, struktura, stabilność i reaktywność nanocząstek metali grup przejściowych osadzonych na aktywnych nośnikach tlenkowych

Opiekun: dr hab. Małgorzata Małecka (Oddział Chemii Nanomateriałów i Katalizy)

Kontakt: tel. 71 395 4150, email:

Praca będzie miała charakter doświadczalny. Przedmiotem badań będą układy katalityczne wysoko zdyspergowanych cząstek metali przejściowych na aktywnych nośnikach tlenkowych. Dla zastosowań katalitycznych bardzo ważnym parametrem jest rozmiar, ułożenie na nośniku i rodzaj eksponowanych ścian nanokrystalitów metalu szlachetnego a także stabilność strukturalna cząstek metalu w trakcie cyklicznych procesów utleniania-redukcji. Równie ważnym parametrem jest oddziaływanie nanocząstka-nośnik, gdzie dobór odpowiednich komponentów układu decyduje o zdolności katalitycznej badanego materiału. Do realizacji tematu konieczne będzie opracowanie (zaadaptowanie) metod syntezy  oraz opanowanie technik doświadczalnych  dla dogłębnego opisu właściwości fizykochemicznych badanych układów. Celem pracy będzie wyjaśnienie interakcji w układzie nanocząstka-nośnik w warunkach zbliżonych do pracy katalizatora.

Temat: Wpływ elektronów zlokalizowanych na właściwości cieplne, magnetyczne i transportowe związków metalicznych

Opiekun: dr hab. Zbigniew Gajek prof. nadzw. (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4192, email:

Metaliczne układy f-elektronowe to bardzo różnorodna, niezwykle bogata pod względem właściwości fizycznych grupa związków. Bliskość energii quasi-zlokalizowanych elektronów f oraz elektronów przewodnictwa sprawia, że czynniki zewnętrzne, takie jak ciśnienie, temperatura, rozcieńczenie chemiczne, pole elektryczne czy pole magnetyczne prowadzą do zaskakujących odpowiedzi układu. To w tych związkach zaobserwowano anomalne właściwości magnetyczne, nowego typu nadprzewodnictwo o elektronowym mechanizmie i innych niż s symetriach parowania, bogactwo przejść fazowych, różnego rodzaju uporządkowania. Związki te to prawdziwe laboratorium fizyki XXI wieku i niezmienne od lat wyzwanie dla fizyków ciała stałego.

Celem pracy będzie spójny opis teoretyczny dostępnych wyników doświadczalnych. Proponowany temat jest bardzo pojemny i od inwencji doktoranta będzie zależał ostateczny kształt pracy.

logo
  • Adres Instytutu:
    ul. Okólna 2, 50-422 Wrocław
    Adres pocztowy:
    P Nr 1410, 50-950 Wrocław 2
  • 71 343 5021, 71 395 4xxx (xxx nr wew.)
    Fax:  71 344 1029
  • Poniedziałek - piątek w godz. 7:30-15:30