O Instytucie

Pracownicy Oddziału Spektroskopii Optycznej zajmują się tworzeniem i badaniem nowoczesnych materiałów luminescencyjnych, które znajdują zastosowanie m.in. w optoelektronice, fotonice, telekomunikacji, medycynie, oświetleniu czy zabezpieczaniu dokumentów.

W ramach prowadzonych prac opracowywane są nowe związki chemiczne, w tym nanomateriały, a następnie analizowane są ich właściwości optyczne, cieplne, elektryczne, magnetyczne i strukturalne. Szczególną uwagę poświęca się zrozumieniu mechanizmów emisji światła oraz możliwości praktycznego wykorzystania badanych materiałów.

Kierownikiem Oddziału jest prof. dr hab. Przemysław Dereń

Tematyka badawcza 

• projektowanie i syntezę materiałów do energooszczędnych źródeł światła i nowoczesnych ekranów,
•  opracowanie bioaktywnych kompozytów do zastosowań medycznych,
•  rozwój bezpiecznych luminoforów do oznaczeń i zabezpieczeń,
•  badania nad trwałymi materiałami do optycznego przechowywania danych,
•  fotokatalityczne wytwarzanie wodoru z wykorzystaniem światła,
•  badanie zjawisk luminescencji stokesowskiej i antystokesowskiej,
•  badanie emisji w nanomateriałach oraz ich zależności od morfologii i rozmiaru cząstek,
•  syntezę tzw. „sztucznych molekuł” – układów wzajemnie oddziałujących kropek kwantowych.

Prowadzone są również badania nad laserowo indukowaną białą emisją oraz nad materiałami wykorzystywanymi w scyntylatorach i konwerterach promieniowania. Prace te mają na celu opracowanie zaawansowanych materiałów do nowoczesnych technologii optycznych i elektronicznych.

Reprezentatywne publikacje 

2023

• Metal-Organic Framework Optical Thermometer Based on Cr³⁺ Ion Luminescence A. Kabański, M. Ptak, D. Stefańska, ACS Applied Materials and Interfaces 2023, 15, 7074-7082
• VIS-VUV Spectroscopy of Heavily Tb and Eu Doped Gadolinium Aluminum Borate (GAB) Crystal, P. Solarz, M. Sobczyk, E. Beregi, R. Lisiecki, K. Lengyel, L.Kovacs, W. Ryba-Romanowski, J. Lumin. 2023, 257, 119717
• Synthesis and characterization of sol–gel-derived SiO₂‒CaO particles: Size impact on glass (bio)properties M. Fandzloch, W. Bodylska, K. Roszek, D. Szymański, A. Jaromin, A. Lukowiak, Particle & Particle System Characterization 2023, 40, 2200184
• Bioactive nanoglasses and xerogels (SiO₂–CaO and SiO₂–CaO–P₂O₅) as promising candidates for biomedical applications M. Fandzloch, W. Bodylska, A.W. Augustyniak, K. Roszek, A. Jaromin, A. Lukowiak, Ceramics International 2023, 49, 7438–7451

 2022

• Pressure-Driven Phase Transition in Two-Dimensional Perovskite MHy₂PbBr₄ M. Mączka, S. Sobczak, P. Ratajczyk, F.F. Leite, W. Paraguassu, F. Dybała, A.P. Herman, R. Kudrawiec, A. Katrusiak, Chemistry of Materials 2022, 34, 7867–7877
• Near-Infrared Phosphorescent Hybrid Organic-Inorganic Perovskite with High-Contrast Dielectric and Third-Order Nonlinear Optical Switching Functionalities Mączka, A. Nowok, J.K. Zaręba, D. Stefańska, A. Gągor, M. Trzebiatowska, A. Sieradzki, ACS Applied Materials and Interfaces 2022, 14, 1460–1471
• Investigating the structure-sensitive factors relevant to cryogenic laser operation of Yb³⁺ ions in oxide crystals, R. Lisiecki, J. Komar, B. Macalik, P. Solarz, M. Berkowski, W. Ryba-Romanowski, J. Lumin. 2022, 252, 119418
• Novel CaO–SiO₂–P₂O₅ nanobioglass activated with hafnium phthalocyanine Y. Gerasymchuk, A. Wedzynska, A. Lukowiak, Nanomaterials 2022, 12, 1719
• Solvothermally-derived nanoglass as a highly bioactive material Fandzloch, W. Bodylska, K. Roszek, K. Halubek-Gluchowska, A. Jaromin, Y. Gerasymchuk, A. Lukowiak, Nanoscale 2022, 14, 5514–552
• Effect of ZnO on sol–gel glass properties toward (bio)application M. Fandzloch, W. Bodylska, B. Barszcz, J. Trzcińska-Wencel, K. Roszek, P. Golińska, A. Lukowiak, Polyhedron 2022, 223, 115952
• Cation-Exchange in Metal-Organic Framework as a Strategy to Obtain New Material for Ascorbic Acid Detection W. Bodylska, M. Fandzloch, R. Szukiewicz, A. Lukowiak, Nanomaterials 2022, 12, 4480
• Sawhorse-type ruthenium complexes with triazolopyrimidine ligands - what do they represent in terms of cytotoxic and CORM compounds? M. Fandzloch, T. Jędrzejewski, J. Wiśniewska, J. Sitkowski, L. Dobrzańska, A.A. Brożyna, S. Wrotek, Dalton Transactions 2022, 51, 8804–8820
•  Boosting Continuous‐Wave Laser‐Driven Nonlinear Photothermal White Light Generation by Nanoscale Porosity G. Zheng, X. Liu, J. Wu, D. Zhang, D. Zhang, Z. Xu, Y. Cui, J. Qiu, W. Strek, Advanced Materials, 2022, 34(11), 2106368
• Laser-induced generation of hydrogen from methanol vapor W. Stręk, P. Wiewiórski, W. Miśta, R. Tomala, M. Stefański, International Journal of Hydrogen Energy 2022, 47(63), 27032-27037 

2021

• Method to Measure the Degree of Reduction of Eu³⁺ to Eu²⁺: How Anion and Cation Vacancies Influence the Degree of Reduction P.J. Dereń, D. Stefańska, M. Ptak, P. Wiśniewski, Phys. Chem. C 2021, 125, 24505−24514
• Molecular spectroscopy of hybrid organic-inorganic perovskites and related compounds M. Ptak, A. Sieradzki, M. Simenas, M. Mączka, Coordination Chemistry Reviews 2021, 448, 21418
• [Methylhydrazinium]₂PbBr₄, a Ferroelectric Hybrid Organic–Inorganic Perovskite with Multiple Nonlinear Optical Outputs M. Mączka, J.K. Zaręba, A. Gągor, D. Stefańska, M. Ptak, K. Roleder, D. Kajewski, A. Soszyński, K. Fedoruk, A. Sieradzki, Chemistry of Materials 2021, 33, 2331–2342
• Exploring the Impact of Structure Sensitive Factors on Thermographic Properties of Dy³⁺- Doped Oxide R. Lisiecki, J. Komar, B. Macalik, M. Głowacki, M. Berkowski, W. Ryba-Romanowski, Materials 2021, 14, 2370
• From flexible electronics to flexible photonics: A brief overview C. Righini, J. Krzak, A. Lukowiak, G. Macrelli, S. Varas, M. Ferrari, Opt. Mater. 2021, 115, 111011
• Modification of insulin amyloid aggregation by Zr phthalocyanines functionalized with dehydroacetic acid derivatives Chernii, Y. Gerasymchuk, M. Losytskyy, D. Szymański, I. Tretyakova, A. Łukowiak, V. Pekhnyo, S. Yarmoluk, V. Chernii, V. Kovalska, PLOS ONE 2021, 16, e024904
• Structural and functional properties of fluorinated silica hybrid barrier layers on flexible polymeric foil Startek, A. Szczurek, T.N.L. Tran, J. Krzak, A. Bachmatiuk, A. Lukowiak, Coatings 2021, 11, 573
• New organometallic ruthenium(ii) complexes with purine analogs - a wide perspective on their biological application M. Fandzloch, T. Jędrzejewski, L. Dobrzańska, G. Esteban-Parra, J. Wiśniewska, A. Paneth, P. Paneth, J. Sitkowski, Dalton Transactions 2021, 50, 5557–5573
• Laser induced hydrogen emission from ethanol with dispersed graphene particles W. Strek, W. Mista, P. Wiewiorski, R. Tomala, Chemical Physics Letters, 2021, 775, 138649

2020

• High Efficiency Emission of Eu²⁺ Located in Channel and Mg-Site of Mg₂Al₄Si₅O₁₈ Cordierite and Its Potential as a Bi-Functional Phosphor toward Optical Thermometer and White LED Application D. Stefańska, P.J. Dereń, Adv. Optical Mater. 2020, 8, 2001143
•  Suppression of phase transitions and glass phase signatures in mixed cation halide perovskites M. Simenas, S. Balciunas, J.N. Wilson, S. Svirskas, M. Kinka, A. Garbaras, V. Kalendra, A. Gagor, D. Szewczyk, A. Sieradzki, M. Mączka, V. Samulionis, A. Walsh, R. Grigalaitis, J. Banys, Nature Communications 2020, 11, 5103
• Three-Dimensional Perovskite Methylhydrazinium Lead Chloride with Two Polar Phases and Unusual Second-Harmonic Generation Bistability above Room Temperature Mączka, A. Gągor, J.K. Zaręba, D. Stefańska, M. Drozd, S. Balciunas, M. Šimėnas, J. Banys, A. Sieradzki, Chemistry of Materials 2020, 32, 4072–4082 
• Methylhydrazinium Lead Bromide: Noncentrosymmetric Three-Dimensional Perovskite with Exceptionally Large Framework Distortion and Green Photoluminescence Mączka, M. Ptak, A. Gągor, D. Stefańska, J.K. Zarȩba, A. Sieradzki, Chemistry of Materials 2020, 32, 1667–1673
• Nanoscale ferroelectricity in pseudo-cubic sol-gel derived barium titanate - bismuth ferrite (BaTiO₃- BiFeO₃) solid solutions Pakalniskis, A. Lukowiak, G. Niaura, P. Głuchowski, D. Karpinksy, D.O. Alikin, A.S. Abramov, A. Zhaludkevich, M. Silibin, A.L. Kholkin, R. Skaudžius, W. Strek, A. Kareiva, J. Alloys Compd. 2020, 830, 154632
• Nanoencapsulation of a ruthenium(ii) complex with triazolopyrimidine in liposomes as a tool for improving its anticancer activity against melanoma cell lines Fandzloch, A. Jaromin, M. Zaremba-Czogalla, A. Wojtczak, A. Lewińska, J. Sitkowski, J. Wiśniewska, I. Łakomska, J. Gubernator, Dalton Transactions 2020, 49, 1207–1219
• First dinuclear rhodium(II) complexes with triazolopyrimidines and the prospect of their potential biological use M. Fandzloch, A.W. Augustyniak, L. Dobrzańska, T. Jędrzejewski, J. Sitkowski, M. Wypij, P. Golińska, Journal of Inorganic Biochemistry 2020, 210, 111072

Aparatura

• Spektrometr FT-Ramana MultiRAM (Bruker) z linią wzbudzającą 1064 nm oraz wbudowanym polaryzatorem do pomiarów widm Ramana w zakresie 3600−50 cm^–1.
• Spektrometr FT-Ramana RFS 100/S (Bruker) z linią wzbudzającą 1064 nm do pomiarów widm Ramana w zakresie 3600−80 cm^–1, 5–300 K.
• Spektrometr FTIR Nicolet^TM iS50 (Thermo Fisher) do pomiarów widm transmisyjnych, odbiciowych oraz ATR w zakresie bliskiej, średniej i dalekiej podczerwieni, 12500–50 cm^–1, 5–850 K
• Mikroskop FTIR Nicolet^TM iN10 (Thermo Fisher) do pomiarów widm transmisyjnych, odbiciowych, ATR oraz mapowania w zakresie średniej podczerwieni, 4000–400 cm^–1, 80–850 K
• Laser femtosekundowy Coherent Libra-S- Laser (długość fali generacji 800 nm, szerokość czasowa impulsu poniżej 100 fs, energia 1 mJ przy repetycji 1kHz). System Libra składa się z pięciu modułów, tzn głównego lasera (Vitesse: laser Ti:Szafir w kombinacji z laserem Coherent Verdi), lasera pompującego YLF:Nd, wzmacniacza regeneracyjnego (RA), układu kompresującego i cyfrowo-analogowego konwertora (DAC)
• Optyczny Oscylator Parametryczny Coherent OPerASolo – dwustopniowy wzmacniacz białego kontinuum zestawiony z laserem Libra. Układ generuje impulsy w zakresie spektralnym 230 – 2800 nm
• Kamera Smugowa Hamamatsu C5680 z rozdzielczością czasową lepszą niż 50 ps. Efektywny zakres spektralny 200 - 1000 nm
• Laser impulsowy YAG:Nd Surelite I-10 Continuum z powielaniem częstotliwości, Repetycja 1- 10 Hz (λ’ = 1064 nm, , P = 4,6 W; λ’’ = 532 nm, P = 2,4 W; λ’’’ = 355 nm, P = 0,9 W)
• Optyczny Oscylator Parametryczny Surelite Continuum generujący impulsy w zakresie 400 – 2000 nm
• Spektrofluorymetr DongWoo Optron zawierający ksenonową lampę wzbudzającą, monochromator wzbudzenia DM 158i , monochromator pomiarowy DM 711, wymienne detektory: fotopowielacz, detektor AlGaAs, detektor PbS
• Optyczny przepływowy kriostat helowy z pompą i regulatorem temperatury.
• System konfokalny do pomiaru emisji światła z pojedynczych nanocząstek.W skład systemu wchodzą:
  1. Mikroskop optyczny odwrócony Nikon Eclipse Ti2e, obiektyw immersyjny CFI HP Plan Apo VC 100X/1.40 NA, obiektyw Plan Fluor 20X/0.50
  2. Skaner piezoelektryczny XYZ Physik Instrumente (PI) P-545.3R8H XYZ
  3. Zakres przesuwu: 200 µm x 200 µm x 200 µm
  4. Rozdzielczość: 1nm
  5. Spektrograf ANDOR Kymera 193i-B1-SIL
  6. Kamera EMCCD ANDOR iXon Ultra 888
  7. Licznik/korelator pojedynczych fotonów (TCSPC) quTools quTAU (H+)
  8. Detektory pojedynczych fotonów 2x HAMAMATSU H7828
  9. Jednomodowe lasery półprzewodnikowe: 405 nm (150 mW) oraz 450 nm (80 mW)
• FLS980 Edinburgh Instruments spectrophotometer in Czerny-Turner configuration with VIS and NIR detectors for measurements of excitation spectra, emission and kinetics of luminescence in a wide range of temperatures (77-300 K).
• JobinYvon THR1000 monochromator with photomultipliers (R928, R406) with the optical range: 300-2000 nm, resolution: 0.01 nm (VIS). Pulsed Nd: YAG Laser System LS-2137 / 2M, basic wavelength FF (1064 nm), the second harmonic SH (532 nm), and a generator of harmonics (SH / 532 nm, TH / 355 nm, FH / 266 nm) -- LS-2137 / 2M add-on for laser system, Ti3 +: Al2O3 add-on using Nd: YAG laser to get the laser radiation in the range of 345-500 nm and 690-1000 nm.
• TL/OSL Reader (Freiberg Instruments) equipped with CCD camera for radioluminescence and persistent luminescence measurements
• Inductively Coupled Plasma Optical Emission (ICP-OES) spectroscopy (THERMO SCIENTIFIC ICAP 7000) equipped with a high performance microwave digestion system (ETHOS UP)
• Universal spectroradiometer with 50 cm integrating sphere for luminous flux of white light sources BTS256-LED .
• Semiconductor laser diodes 266 nm, 405 nm 455 nm, 650 nm, 808 nm, 940 nm, 975 nm, 1064 nm, 1550 nm
• NIRQUEST+2.5 Spectrometer for measurement of emission spectra in range 900-2500 nm
• Radiation coherence measurement stand
• VUV Macpherson spectrophotometer (measurements region 120 – 1700 nm)
• FLS1000 Photoluminescence Spectrometer, Edinburgh Instruments (https://www.edinst.com/products/fls1000-photoluminescence-spectrometer/)
• Hamamatsu PMA-12 spectrophotometer,
• Integration spheres for Quantum Yield measurements
• Ti Saphire lasers with second harmonics
• Nd: YAG lasers with second, third, and fourth harmonics

Oferta zakresu współpracy

Pomiary i analiza widm oscylacyjnych (IR oraz Ramana) próbek stałych (proszków, monokryształów, warstw) oraz cieczy w szerokim zakresie temperatur (5–850 K).

Badania właściwości spektroskopowych ośrodków dielektrycznych w fazie stalej

Pomiar oraz analiza korelacyjna fotonów emitowanych z pojedynczy nanocząstek koloidalnych. W szczególności pojedynczych kropek kwantowych, pojedynczych nano-cząstek typu quasi-2D, cząstek organicznych lub układów złożonych bazujących na wzajemnym oddziaływaniu typu cząstka-cząstka.

Pomiary spektroskopowe i analiza wyników w zakresie VUV, UV, widzialnym oraz IR (120 – 2100 nm) próbek ciał stałych, koloidalnych i ciekłych.

Badania w zakresie:

• Bioaktywnych nanocząstek (np. bioszkieł, nanokryształów, struktur węglowych);
• Spektroskopii luminescencyjnej nanoukładów;
• Fotoaktywności kompleksów ftalocyjanin i kompozytów;
• Zastosowań płatków tlenku grafitu;
• Planarnych struktur fotonicznych (szkło i szkłoceramika).
• Synteza i charakterystyka fizykochemiczna związków kompleksowych metali, biomateriałów oraz sieci metaliczno‒organicznych typu MOF.

Pracownicy

LISTA PRACOWNIKÓW