Sukces naukowy!
Kapituła Konkursu Młode Talenty 2023 wyłoniła finalistów. Wśród nich znalazła się Marzena Pander. Doktorantka UWr wyłoniona została w kategorii Sukces naukowy.
Zwycięzcy w każdej z kategorii zostaną ogłoszeni na Gali Konkursu, która odbędzie się 22 maja 2023 roku.
Marzena Pander jest absolwentką studiów magisterskich na Uniwersytecie Wrocławskiego, pracę doktorską realizuje na Wydziale Chemii UWr pod opieką prof. Wojciecha Burego.
Praca studentki dotyczy projektowania, syntezy i charakterystyki materiałów porowatych – sieci metaliczno-organicznych (MOF, ang. Metal-Organic Framework), które są klasą porowatych polimerów koordynacyjnych o interesujących i unikalnych właściwościach. Chociaż pierwsze przykłady materiałów MOF zostały opisane mniej niż 30 lat temu, to ta dziedzina nauki dynamicznie się rozwija i obejmuje już ponad 100 000 różnych struktur. Dzięki precyzyjnemu projektowaniu organicznych i nieorganicznych jednostek budujących, które można traktować jak chemiczne klocki lego, możliwe jest przygotowanie właściwie nieograniczonej liczby nowych struktur, a czynnikiem limitującym może być jedynie wyobraźnia chemika. To daje również dużą możliwość konstruowania zaawansowanych materiałów o starannie dobranych właściwościach, które mogą rozwiązać ważne problemy związane z życiem człowieka. Właśnie dlatego MOF są badane pod kątem wielu różnych zastosowań, w tym sorpcji i separacji gazów i par, katalizy heterogenicznej, jak i zastosowali biomedycznych.
W ramach swojego projektu badawczego projektuje różne strategie post-syntetycznej modyfikacji węzłów nieorganicznych lub organicznych łączników, które pozwalają wprowadzać nowe funkcjonalności do już znanych struktur MOF. Pomysł polega na tym, ze prosta reorganizacja wnętrza materiału może nadać mu zupełnie nowe zastosowanie. Metody post-syntetycznej modyfikacji zwykle zachodzą w dużo łagodniejszych warunkach reakcji, np. w temperaturze pokojowej, co pozwala na wprowadzenie bardziej wrażliwych grup funkcyjnych, które nie byłyby dostępne poprzez syntezę de nova materiału MOF. Jedną z takich strategii post-syntetycznej modyfikacji węzłów nieorganicznych jest możliwość inkorporacji ligandów w obecności rozpuszczalnika (technika SALi, ang. Solvent-Assisted Ligand Incorporation).
Strategię SALI wykorzystała jako dogodne narzędzie umożliwiające przygotowanie skutecznego katalizatora heterogenicznego do cyklizacji dwutlenku węgla do epoksydów. Ta reakcja chemiczna jest ważna z perspektywy ochrony środowiska, ponieważ wykorzystuje dwutlenek węgla (gaz cieplarniany) i przekształca go w produkt o istotnym znaczeniu przemysłowym. W ramach realizowanych badań studentka przygotowała serię 8 różnych katalizatorów, których właściwości i reaktywność dokładnie zbadałam. Co więcej, wybrane katalizatory wykazały dobrą aktywność nawet ciśnieniem atmosferycznym dwutlenku węgla w temperaturze pokojowej, co znacznie obniża koszty ekonomiczne tego procesu. Wyniki tych badań zostały opublikowane w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym ACS Applied Materials & Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.Oc0437, IF: 10.383).
Metoda SALI pozwoliła również na przeprowadzenie badań nad wykorzystaniem cyrkonowych sieci metaliczno-organicznych jako nośników leków. Wybrane cząsteczki leków zawierały grupy karboksylowe, dzięki czemu mogły zostać bezpośrednio skoordynowane do węzłów nieorganicznych materiału MOF. W efekcie skutkowało to wydłużonymi profilami uwalniania badanych cząsteczek leków, a uzyskane wyniki zostały opublikowane w międzynarodowym czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces.
Ostatnim projektem związanym z pracą doktorską było opracowanie nowej strategii otrzymywania hybryd MOF/polimer do neutralizacji gazów bojowych. Tworzenie układów hybrydowych sieci metaliczno-organicznych z polimerami organicznymi ma na celu poprawę stabilności oraz elastyczności tworzonych hybryd przy jednoczesnym zachowaniu unikalnych właściwości wybranej sieci metaliczno-organicznej. Badania nad tym zagadnieniem doktorantka realizowała w ramach pozyskanego przeze nią w 2021 roku grantu Preludium 19. Opracowana strategia otrzymywania układów hybrydowych pozwala na zachowanie ich porowatości oraz daje możliwość wykorzystania ich do katalitycznego rozkładu fosforoorganicznych chemicznych środków bojowych. Tak przygotowane materiały MOF/polimer (we współpracy z grupą badawczą prof. Jorge Navarro, Uniwersytet w Granadzie, Hiszpania) wykorzystano do powlekania wybranych tkanin, co pozwoliło na uzyskanie wodoodpornych materiałów kompozytowych, które mogą być wykorzystane do produkcji odzieży ochronnej dla żołnierzy i ludności cywilnej. Wyniki badań zostały opublikowane na początku tego roku w czasopiśmie Materials Horizons (DOI 10.1039/02MH01202B, IF: 15.717).
