logo

Laboratoria Skaningowej Kalorymetrii Różnicowej

SKANINGOWA KALORYMETRIA RÓŻNICOWA jest jednym z najczęściej stosowanych narzędzi do analizy termicznej. Metoda ta rejestrując różnicę strumienia cieplnego dostarczonego do badanej próbki i próbki referencyjnej, pozwala mierzyć ilość wydzielonego lub pochłoniętego przez badaną próbkę ciepła w funkcji czasu lub temperatury.
APARATURA Nasze laboratorium wyposażone jest w dwa ka-lorymetry DSC firmy Mettler-Toledo z sensorem ceramicznym wysokiej czułości HSS8 (złożonym ze 120 termopar). Jedno z naszych urządzeń chłodzone jest przy pomocy intracoolera, natomiast drugie przy użyciu ciekłego azotu, co umożliwia po-miary efektów termicznych próbek w bardzo szerokim zakresie temperatur (od ok. 130K aż do 970K). Dodatkowo jeden z naszych kalorymetrów wyposażony jest w kamerę firmy OLYMPUS, która pozwala na obserwację przejść fazowych w badanych materiałach podczas pomiaru.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ jest interdyscyplinarna. Badamy własności wielu różnych materiałów – od farmaceutyków i polimerów, aż po ceramiki i ciecze jonowe. Za pomocą aparatury DSC możemy obserwować i analizować różnorodne efekty termiczne zachodzące w badanych materiałach, np. przejście szkliste, krystalizację, topnienie, degradację termicz-ną, a także wykrywać obecność różnych odmian polimorficznych. Dzięki możliwości prowadzenia pomiarów w warunkach izotermicznych badamy również kinetykę procesów krystalizacji i polimeryzacji. Dodatkowo nasza aparatura DSC umożliwia pomiary z modulacją temperatury (TOPEM).

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr Katarzyna Grzybowska
katarzyna.grzybowska@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Biofizyki i Fizyki Molekularnej

LABORATORY OF DIFFERENTIAL SCANNING CALORYMETRY

DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY is a fundamental tool in thermal analysis. This technique measures the difference in the amount of heat required to increase the temperature of the sample and the reference when both are heated or cooled at the same rate.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with two Mettler-Toledo DSC apparatuses with the HSS8 ceramic sensor (heat flux sensor with 120 thermocouples). The liquid nitrogen cooling system allows us to measure thermal effects in samples in the broad temperature range (form 130 to 970 K). One of our devices is additionally equipped with the OLYPMPUS camera to observe various phase transitions during measurements.
RESEARCH DIRECTIONS We use DSC technique to measure thermal properties of different materials – from pharmaceuticals and polymers, to ceramics and ionic liquids. We can detect and analyze many thermal effects occurring in examined samples, i.e., glass transitions, crystallization or melting processes, thermal degradation, polymorphism as well as phase transitions of liquid crystals. Using an isothermal mode we also measure the crystallization or polymerization kinetics processes. Additionally, using our apparatuses we may perform the temperature-modulated measurements (TOPEM).

Laboratorium Spektroskopii UV-VIS i Ramana

SPEKTROSKOPIA z zakresu ultrafioletu (UV), światła widzialnego (VIS) i podczerwieni (IR) jest uniwersalnym narzędziem badawczym pozwalającym na uzyskanie informacji na temat struktury badanych molekuł, charakteru istniejących oddziaływań oraz procesów będą-cych efektem oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z badaną próbką.
APARATURA Nasze laboratorium wyposażone jest w aparaturę umoż-liwiającą badania transmisyjne i refleksyjne ciał stałych, cieczy i pró-bek biologicznych. Posiadamy: kilka nowoczesnych spektro-metrów UV -VIS (190 – 1100 nm); spektrometr UV-VIS-NIR sprzężony z mikroskopem optycznym (300 – 1700 nm); dwa spektrometry fluorescencyjne (wzbu-dzenie: 180 – 800 nm, emisja: 200-1000 nm); dwa fourierowskie spektro-metry podczerwieni wyposażone m. in w diamentowe, temperaturowe przystawki ATR (1,7 – 24 µm), spektrometr ramanowski z mikroskopem konfokalnym i laserem wzbudzającym 514 nm; spektrometr do laserowej fotolizy błyskowej (200 – 850 nm, 950 – 1400 nm) pozwalający na badanie szybko zachodzących procesów inicjowanych impulsem laserowym (3 – 4 ns).
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ jest bardzo zróżnicowana. Dotyczy m.in. charakterystyki własności absorpcyjnych i emisyjnych światłoczułych związków, głównie chloryn i porfiryn, oraz materiałów luminescencyjnych o aplikacyjnym charakterze; badanie kwantowej wydajności generowania tlenu singletowego oraz czasu życia molekuł w stanie trypletowym; monitorowanie kinetyki różnorodnych procesów.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab. prof UŚ Roman Wrzalik
roman.wrzalik@us.edu.pl
dr Marzena Rams-Baron
marzena.rams-baron@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Biofizyki i Fizyki Molekularnej
Zakład Fizyki Ciała Stałego

LABORATORY OF UV-VIS, IR AND RAMAN SPECTROSCOPY

SPECTROSCOPY in the ultraviolet (UV), visible (VIS) and infrared (IR) region is an universal research tool that enables getting information about structure, molecular interactions and processes occurring due to interaction of electromagnetic radiation with examined samples.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with instruments allow for measurements, in transmission or reflection, of various materials, such as solids, liquids and biological samples. We possess: several modern UV-VIS spectrometers (190 – 1100 nm); UV-VIS-NIR spectrometer coupled to the optical microscope (300 – 1700 nm); two fluorescence spectrometers (excitation: 180 – 800 nm, emission: 200 – 1000 nm); Fourier infrared spectrometers equipped with diamond temperature ATR accessory (1.7 – 24 μm); Raman spectrometer with a confocal microscope and laser excitation equals to 514 nm; laser flash photolysis spectrometer (200 – 850 nm, 950 – 1400 nm) suitable for studying fast processes initiated by a very brief pulse (3 – 4 ns) of laser light.
RESEARCH DIRECTIONS are very different. Our studies include: characteristic of absorption and emission properties of light-sensitive compounds, mainly chlorins and porphyrins, as well as other applicable luminescent materials; determination of singlet oxygen quantum yields and triplet state lifetimes; monitoring the kinetics of various processes.

Pracownia Symulacji Komputerowych

SYMULACJE KOMPUTEROWE DYNAMIKI MOLEKULARNEJ są doskonałą metodą badawczą umożliwiającą poznanie natury zja-wisk fizycznych poprzez bezpośrednie badanie wpływu oddziaływań intra- i intermolekularnych na makroskopowe własności materiałów. Wydajne serwery obliczeniowe pozwalają analizować nie tylko proste układy modelowe, ale także złożone modele substancji rzeczywistych.
APARATURA Pracownia wyposażona jest w:
- Serwer Dell PowerEdge R910 – cztery 8-rdzeniowe procesory CPU Hyper-Threading, cztery karty obliczeniowe GPU NVIDIA Tesla M2070, 128 GB RAM.
- Dwa serwery Dell PowerEdge R720 – wyposażenie każdego: dwa 12- rdzeniowe procesory CPU Hyper-Threading, dwie karty oblicze-niowe GPU NVIDIA Tesla K20X i 64GB RAM.
- Serwer Dell PowerEdge T620 – 12-rdzeniowy procesor CPU Hyper
- Threading, karta obliczeniowa GPU NVIDIA Tesla K20X, 32GB RAM.
- Dwa zasilacze bezprzerwowe Dell 4200W.
- Dwie macierze RAID o łącznej pojemności całkowitej: 24TB.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ obejmuje m.in. wpływ warunków termodynamicznych na przestrzenne oraz czasowe korelacje molekuł, analizowane np. przez funkcje charakteryzujące heterogeniczność dynamiczną, jak również badanie ich związku z oddziaływaniami międzycząsteczkowymi oraz specyficznymi własnościami układów gęstych, np. skalowaniem gęstościowym.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr inż. Andrzej Grzybowski
andrzej.grzybowski@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Biofizyki i Fizyki Molekularnej

COMPUTER SIMULATION LABORATORY

MOLECULAR DYNAMICS COMPUTER SIMULATIONS are an excellent research method, which improves our understanding of the nature of physical processes by direct investigations of the influence of intra- and intermolecular interactions on macroscopic properties of materials. Efficient computational servers enable us to analyze not only simple model systems but also complex models of real materials.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with:
• Server Dell PowerEdge R910 – four 8-cores processor CPU Hyper-
Threading, four GPU accelerators NVIDIA Tesla M2070,
and 128 GB RAM.
• Two servers Dell PowerEdge R720 – each of them is equipped
with: two 12-cores processors CPU Hyper-Threading, two
GPU accelerators NVIDIA Tesla K20X, and 64GB RAM.
• Server Dell PowerEdge T620 – 12-cores processor CPU Hyper
-Threading, GPU accelerator NVIDIA Tesla K20X, 32GB RAM
• Two online Rack UPSs Dell 4200W.
• Two disc arrays RAID with total capacity: 24TB.
RESEARCH DIRECTIONS are focused on studies of the influence of thermodynamic conditions on spatial and temporal molecular correlations, analyzed e.g. by using functions that characterize the dynamic heterogeneity, as well as examinations of their connections with molecular interactions and specific properties of dense systems near the glass transition, e.g. the density scaling of molecular dynamics.

Laboratorium Szerokopasmowej Spektroskopii Dielektrycznej

SZEROKOPASMOWA SPEKTROSKOPIA DIELEKTRYCZNA (BDS) jest niezwykle użyteczną techniką eksperymentalną umożliwiającą badania dynamiki molekularnej oraz przejść fazowych w materii skondensowanej. Istotą tej metody jest śledzenie efektów związanych z oddziaływaniem zewnętrznego, zmiennego pola elektrycznego z badaną substancją i pomiar wielkości charakteryzujących reakcję układu na przyłożone pole.
APARATURA Nasze laboratorium wyposażone jest w dwa spektrometry dielektryczne firmy NovoControl umożliwiające wykonywanie badań w szerokim zakresie częstotliwości
(f =10-4÷ 3•109Hz), temperatur (T=93÷673K), a także pod wysokim napięciem (±500V, w zakresie DC÷104Hz). Jesteśmy również ekspertami w prowadzeniu dielektrycznych pomiarów wysokociśnieniowych (0.1 MPa - 1.8 GPa).
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ jest bardzo różnorodna oraz interdyscyplinarna. Zajmujemy się m.in: charakterystyką dynamiki molekularnej oraz stabilności w fazie amorficznej szerokiej gamy leków; badaniem przewodnictwa protonowego cieczy jonowych; badaniem kinetyki reakcji chemicznych oraz przemian fazowych (polimeryzacji, krystalizacji oraz tautomeryzacji); badaniami fazy przechłodzonej i szklistej monosacharydów oraz monohydroksyalkoholi.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr Sebastian Pawlus
sebastian.pawlus@us.edu.pl
dr Żaneta Wojnarowska
zaneta.wojnarowska@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Biofizyki i Fizyki Molekularnej

BROADBAND DIELECTRIC SPECTROSCOPY LABORATORY

BROADBAND DIELECTRIC SPECTROSCOPY is a very powerful experimental tool for studying the molecular dynamics and phase transitions of condensed matter over a wide temperature and pressure range. In this technique an external electric field is applied to the tested sample and the quantities characterizing the system response are measured.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with two NovoControl Concept 80 broadband dielectric spectrometers suitable for ambient pressure measurements (f=10‑4÷3•109Hz, T=93÷673K, high voltage setup ±500V, DC÷104Hz). We are also equipped with several high pressure dielectric setups: 900 MPa cell and two 700MPa cells (with liquid pressure medium) as well as two 1.8GPa cells (one made of beryllium bronze for positron annihilation).
RESEARCH DIRECTIONS We carry out an interdisciplinary research studies covering: the molecular dynamics and physical stability of amorphous pharmaceuticals; proton conductivity of ionic liquids and solids; the kinetic of various chemical reaction and phase transitions (e.g. polymerization, crystallization, tautomerization); and the molecular dynamics of supercooled and glassy states of monosaccharides and monohydroxy alcohols.

Laboratorium Hodowli Komórkowej In-Vitro

Badania z wykorzystaniem HODOWLI KOMÓRKOWYCH IN VITRO znalazły szerokie zastosowanie w różnorodnych dziedzinach, od biologii molekularnej, po inżynierię materiałową. Nas interesuje przede wszystkim ich wykorzystanie do badania wpływu różnych substancji chemicznych, potencjalnych leków, na przeżywalność komórek nowotworowych i prawidłowych.
APARATURA Nasze laboratorium wyposażone jest w najnowocześniejszy sprzęt pozwalający na prowadzenie badań podstawowych, jak również tych o aplikacyjnym charakterze (komory laminarne, inkubatory CO2, mikrowirówki itd.). Atutem jest własny bank komórek oraz doskonale wyposażona pracownia mikroskopii fluorescencyjnej pozwalająca na szersze spojrzenie na mechanizmy działania badanych substancji.
Nasza AKTYWNOŚĆ NAUKOWO-BADAWCZA dotyczy różnych form terapii przeciwnowotworowych. Prowadzone prace dotyczą przede wszystkim poszukiwania nowych związków fotouczulających potencjalnym zastosowaniu w terapii fotodynamicznej (PDT). Zajmujemy się również badaniami oceniającymi skuteczność działania chelatorów żelaza, a także różnymi formami terapii kombinowanej. Nowocześnie wyposażone stanowisko do preparatyki liposomowej pozwala na pracę nad stworzeniem terapii celowanej, w której lek jest efektywniej dostarczany do wnętrza komórki w nośniku liposomowym.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr Anna Mrozek-Wilczkiewicz
anna.mrozek-wilczkiewicz@us.edu.pl
dr Agnieszka Szurko
agnieszka.szurko@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Ciała Stałego

CELL CULTURE LABORATORY

Studies using IN VITRO CELL CULTURES have been extensively applied in various fields, from molecular biology to material science. We are interested in their implementation in studies concerning the influence of various chemical substances, potential drug candidates, on the survival of cancer and normal cells.
EQUIPMENT Our laboratory is perfectly equipped with modern devices suitable both for fundamental basic studies, as well as applied research (laminar hoods, CO2 incubators, microcentrifuges). The advantage of our lab is own cell bank and a fully equipped fluorescence microscopy station allows for better insight into the mechanisms of action of the substances being tested.
RESEARCH DIRECTIONS Our scientific interests involve different types of anticancer therapies. We are interested in searching for novel active compounds for potential application in photodynamic therapy (PDT). We also perform research concerning the anticancer efficiency of iron chelators as well as various form of combination therapy. We are involved in liposome preparation and characterization. We are also working on more effective, targeted therapy in which the drug is delivered into the cell in a liposomal carrier.

Laboratorium Badań Magnetycznych

APARATURA Nasze laboratorium jest wyposażone w Magnetometr SQUID MPMS XL-7 Quantum Design, będący najwyższej klasy urządzeniem do badań właściwości magnetycznych materiałów litych, proszków i cieczy. Magnetometr pozwala na niezwykle czułe pomia-ry (10-7 emu) namagnesowania i podatności magnetycznej (w trybie stało i zmiennopolowym), w zakresie pola do 7 T i temperaturze do 2 K do 400 K (opcjonalnie 300 K – 800 K). Na wyposażeniu laboratorium znajduje się wysokiej klasy wibracyjny młyn kulowy Retsch Mixer – Mill MM 400, który pozwala na efektywne rozdrabnianie, mieszanie i homogenizację materiałów na sucho, na mokro lub zamrażając wstępnie materiał w ciekłym azocie. Ponadto, posiadamy piece łukowe i oporowe oraz układ do odlewania próbek metodą odsysania próżniowego.
Nasza AKTYWNOŚĆ NAUKOWO-BADAWCZA jest skoncentrowana na materiałach magnetycznych, są to głównie stopy międzymetaliczne zawierające pierwiastki ziem rzadkich (RE) i metale przejściowe (T). W szczególności badamy: nanoproszki magnetyczne (efekty rozmiarowe), nanokompozyty magnetyczne (układy faz magnetycznie twardych i miękkich typu “spring-magnets”), związki amorficzne i nanokrystaliczne na bazie Fe, w tym magnetycznie miękkie szkła metaliczne wytwarzane metodą meltspinningu oraz lite materiały twarde magnetycznie, pozyskiwane techniką odsysania próżniowego. Przeprowadzamy także analizy numeryczne i symulacje procesów magnesowania nanostruktur magnetycznych.

KIEROWNIK ZESPOŁU
Prof. dr hab. Grażyna Chełkowska
grazyna.chelkowska@us.edu.pl

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr Anna Bajorek
anna.bajorek@us.edu.pl
dr hab. inż. Artur Chrobak
artur.chrobak@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Ciała Stałego

MAGNETIC RESEARCH LABORATORY

EQUIPMENT Our laboratory is equipped with SQUID Magnetometr MPMS XL-7 Quantum Design which is the highest quality device for studies the magnetic properties of solid materials, powders and liquids. The magnetometr allows for extremely sensitive measurements (10-7 emu) of magnetisation and magnetic susceptibility (DC and AC field), in magnetic field up to 7 T and temperature range from 2 K to 400 K (optional 300 K – 800 K). The laboratory is also equipped with the vibratory ball – mill Retsch Mixer – Mill MM 400 which enables reproducible, efficient grinding, mixing and homogenization of materials in dry, wet or cryogenic mode. Moreover, a resistance and electric arc furnaces as well as an vacuum suction technique are also available.
RESEARCH DIRECTIONS Our scientific interests are focused on the magnetic compounds based on intermetallic alloys containing rare earth elements (RE) and transition metals (T). In particular, there are research of: magnetic nanoparticles (dimensional effect), magnetic nanocomposites (magnetic hard and soft phase systems type of „spring-magnets”), amorphous and nanocrystalline Fe-based compounds, including the soft magnetic metallic glass (produced by melt-spinning) and hard magnetic bulk materials prepared by vacuum suction technique. An numerical analysis and simulations of magnetization processes of magnetic nanostructures are also performed.

Laboratorium Fizyki Powierzchni

LABORATORIUM FIZYKI POWIERZCHNI jest wyposażone w unikalny klaster ultrawysokopróżniowy (UHV) zawierający kilka technik badawczych służących do analizy struktury atomowej i struktury elektronowej oraz urządzenie do wytwarzania ultracienkich warstw metodą epitaksjalną (MBE), połączone systemem transferu w UHV. Techniki badawcze to spektrometria fotoelektronów wzbudzanych promieniowaniem rentgenowskim (XPS) oraz ultrafioletowym (UPS), skaningowa spektrometria elektronów Auger (AES), skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM), mikroskopia ze skanującą sondą (SPM), dyfraktometria elektronowa (LEED i RHEED), preparatyka próbek, grzanie i chłodzenie insitu. Klaster pozwala na uzyskiwanie cienkich warstw, nawet o grubości atomu i ich badanie kilkoma technikami bez kontaktu próbki z atmosferą. Dodatkowo w skład laboratorium wchodzi jeszcze jeden spektrometr XPS/UPS oraz spektrometr masowy jonów wtórnych ToF SIMS, który umożliwia precyzyjne pomiary, również głębokościowe rozkładu wybranych mas.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ jest bardzo zróżnicowana. Badana jest struktura elektronowa oraz struktura atomowa nowoczesnych materiałów: materiałów litych, nanocząsteczek a także wytwarzanych w klastrze UHV ultracienkich warstw. Projekty badawcze dotyczą między innymi ultracienkich warstw izolatorów topologicznych, materiałów magnetokalorycznych, tlenków wykazujących przełączanie rezystywne i przejście izolator-metal, powierzchni implantów, minerałów a także materiałów biologicznych. Prowadzone są też badania dla przemysłu.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof. dr hab. Jacek Szade
jacek.szade@us.edu.pl
dr Katarzyna Balin
katarzyna.balin@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Ciała Stałego

SURFACE PHYSICS LABORATORY

SURFACE PHYSICS LABORATORY is provided with the unique ultra-high vacuum (UHV) cluster which comprises several research techniques for the atomic and electronic structure studies and molecular beam epitaxy (MBE) system for thin film growth. Research techniques: X-ray and UV photoelectron spectroscopy (XPS and UPS), scanning Auger electron spectroscopy (AES), scanning electron microscopy (SEM), scanning probe microscopy (SPM), electron diffractometers (RHEED and LEED), surface preparation facilities, cooling and heating in-situ. The cluster enables growth of ultra-thin films of the thickness as low as one atom and their characterization with use of several techniques without a contact with air. Additionally, we have another XPS/UPS spectrometer and ToF SIMS - Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometer, which enables precise measurements including depth profiling of selected masses.
RESEARCH DIRECTIONS are very different. Electronic and atomic structure of modern materials is studied: bulk materials, nanoparticles, thin films grown in the UHV cluster and many others. Research projects are related with ultra-thin films of topological insulators, magnetocaloric materials, oxides exhibiting resistive switching and insulator-metal transition, surface of implants, minerals and biological materials. Studies for industry are carried out as well.

Laboratoria Rentgenowskie

DYFRAKCJA PROMIENIOWANIA X (XRD) jest niezastąpioną techniką badań strukturalnych materiałów.
APARATURA
- Dyfraktometr Rigaku D/max Rapid II wyposażony w rotującą srebrną anodę, grafitowy monochromator i dwuwymiarowy detektor w postaci płyty obrazowej.
- Dyfraktometr PANalytical Empyrean wyposażony w goniometr w układzie pionowym theta-theta, koło Eulera z obrotem fi i chi i stolikiem x,y,z, (pomiar naprężeń, tekstury i reflektometria), detektory: scyntylacyjny i 3D-PIXcel. Pomiary od -193°C do +450°C.
- Dyfraktometr SIEMENS D5000. Pomiary od 10 K do 1000 K.
- Czterokołowy dyfraktometr rentgenowski monokrystaliczny SuperNova Agi-lent Technologies z detektorem CCD Atlas i goniometrem o geometrii kappa. Pomiary od 15 K do 500 K.
- Generator promieni rentgenowskich Rigaku.
- Rentgenowski spektrometr fluorescencyjny ZSX Primus II Rigaku (WDXRF) wyposażony w lampę rtg. o anodzie rodowej, liczniki scyntylacyjny i proporcjonalny. Analiza pierwiastków: od B do U.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ Prowadzimy badania strukturalne materiałów polikrystalicznych, monokrystalicznych, cienkich warstw oraz nanomateriałów.Identyfikujemy substancje, wyznaczamy położenia atomów w komórce elementarnej zarówno bezpośrednio, jak też metodą Rietvelda, badamy przejścia fazowe i defekty sieci krystalicznej.Przeprowadzamy jakościową i ilościową analizę chemiczną metodą rentgenowskiej spektrometrii fluorescencyjnej (WDXRF).

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof. dr hab. Alicja Ratuszna
alicja.ratuszna@us.edu.pl
mgr Karolina Jurkiewicz
kjurkiewicz@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Biofizyki i Fizyki Molekularnej
Zakład Fizyki Ciała Stałego

X-RAY LABORATORIES

X-RAY DIFFRACTION (XRD) is a powerful technique for structural studies of materials.
EQUIPMENT
• X-ray Diffractometer Rigaku D/max Rapid II is equipped with a rotating silver anode, a graphite monochromator and an image-plate as a twodimensional detector.
• X-ray Diffractometer PANalytical Empyrean is equipped with a theta/ theta vertical goniometer, an Eulerian cradle (phi, chi rotations and x,y,z stage for reflectometry, stress and texture measurements), scintillation and PIXcel-3D detectors. Measurements in temperatures between -193°C to +450°C.
• X-ray Diffractometer SIEMENS D5000. Temp. 10 K to 1000 K.
• Agilent SuperNova Single-Crystal X-ray Diffractometer is fitted with an Atlas area CCD detector and a 4- circle kappa goniometer. Measurements in temperatures between 15 K to 500 K.
• X-ray Generator from Rigaku.
• X-ray Fluorescence Spectrometer ZSX Primus II from Rigaku (WDXRF) is equipped with a rhodium anode, scintillation and proportional counters. Analysis of elements from B to U.
RESEARCH DIRECTIONS We carry out structural studies of single crystals, polycrystalline materials, thin layers and nanomaterials.We identify compounds, elements and calculate the atomic positions in the unit cell using direct method as well as the Rietveld method. We investigate phase transitions, crystal lattice defects, and also carry out quality and quantity chemical analyses using wavelength dispersive x-ray fluorescence spectrometry.

Laboratorium Bioelektromagnetyzmu

W PRACOWNI BIOELEKTROMAGNETYZMU badamy spontaniczną czynność elektryczną mózgu za pomocą elektroencefalografii (EEG) oraz mózgowe potencjały wywołane, będące odpowiedzią elektryczną mózgu na bodźce. Ze względu na rodzaj bodźca, wyróżniamy potencjały wzrokowe (VEP), słuchowe (AEP) i somatosensoryczne (SEP). Potencjały egzogenne są niezależne od stanu uwagi, natomiast potencjały endogenne (poznawcze potencjały wywołane, ERP) dają informacje o bardziej złożonej odpowiedzi na bodziec.
APARATURA Nasza pracownia wyposażona jest w układ do badania EEG/ERP AsalabTM, ANT-Neuro. Sygnały mierzone są za pomocą elektrod Ag/AgCl umieszczonych w czepku na powierzchni czaszki badanego. Stacja stymulacji pozwala utworzyć i wygenerować różne scenariusze badania, tzn. odpowiednio dobrane bodźce (wzrokowe lub dźwiękowe), które następnie stymulują czynność elektryczną mózgu badanego.
KIERUNKI BADAŃ Szerokie spektrum analizy, m.in. analiza z wykorzystaniem mapowania 3D, rekonstrukcja źródłowa sygnału za pomocą modelowania dipolowego, MUSIC, LORETA, obrazowania korowego i in., pozwala pogłębić rozumienie funkcjonowania ludzkiego mózgu. Badane przez nas poznawcze potencjały mózgowe związane są z przetwarzaniem przez mózg informacji wyższego rzędu, m.in. z selektywną uwagą, pamięcią, rozumieniem języka i koncentracją i innymi czynnościami kognitywistycznymi.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof. dr hab. Zofia Drzazga
zofia.drzazga@us.edu.pl
dr Karina Maciejewska
karina.maciejewska@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABORATORY OF BIOELECTROMAGNETISM

In the LABORATORY OF BIOELECTROMAGNETISM, we study electroencephalography (EEG) and brain evoked potentials, which correspond to a response of a brain to stimuli. There are: visual evoked potentials (VEP), auditory evoked potentials (AEP) and somatosensory evoked potentials (SEP), depending on a type of a stimulus. Exogenous potentials are independent on attention, but event related potentials (ERP), give information about a complex response to a stimulus.
EQUIPMENT. Our laboratory is equipped with AsalabTM EEG/ERP acquisition system by ANT-Neuro. The signals are measured using a specially designed cap with Ag/AgCl electrodes from the surface of a patient’s scalp. The stimulation station allows to create and generate different study scenarios, i.e. assorted stimuli (visual or auditory), which stimulate patient’s brain electric activity.
RESEARCH DIRECTIONS. Wide range of analytical possibilities, i.a. 3D mapping, signal generation reconstruction using dipole modeling, MUSIC, LORETA, cortical imaging and others, allows to a deeper understanding of a human brain activity. The event related potentials, studied by us, reflect higher-level processing of sensory information that involves selective attention, memory updating, semantic comprehension, concentration and other types of cognitive activity.

Laboratorium Spektroskopii Dichroizmu Kołowego

Głównym zastosowaniem SPEKTROSKOPII DICHROIZMU KOŁOWEGO jest analiza drugo i trzeciorzędowej struktury białek. Widmo CD protein w obszarze 240-180 nm (UV) dostarcza danych o konformacji głównego łańcucha polipeptydowego (helisy α lub β arkusza), natomiast w zakresie 320-260 nm odzwierciedla środowisko aromatyczne łańcuchów bocznych aminokwasów- strukturę trzeciorzędową białek.
APARATURA Nasze laboratorium wyposażone jest w wysokiej klasy spektrometr dichroizmu kołowego do otrzymywania widm CD z próbek w postaci roztworów. Badane roztwory są wprowadzane do kuwety kwarcowej o drodze optycznej 1 mm lub 2 mm. W najbliższym czasie będzie również możliwe przeprowadzenie badań w funkcji temperatury poprzez zastosowanie uchwytu do próbek z modułem termostatu Peltier.
Nasza AKTYWNOŚĆ NAUKOWO-BADAWCZA koncentruje się na badaniu surowicy krwi: ludzkiej, szczurzej. Wykonujemy również badania protein. Komputerowa analiza widm pozwala ilościowo określić udział poszczególnych struktur drugorzędowych w strukturze przestrzennej albuminy (główny składnik surowicy krwi), poprzez wykorzystanie algorytmu obliczeniowego CONTIN dostępnego on-line na serwerze obliczeniowym DichroWeb. Programy CDNN i CCAplus są również pomocne w analizie wyników.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof. dr hab. Zofia Drzazga
zofia.drzazga@us.edu.pl
mgr Izabela Schisler
izabela.schisler@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABOLATORY OF CIRCULAR DICHROISM SPECTROSCOPY

The main application of THE CIRCULAR DICHROISM SPECTROSCOPY analysis is the secondary and tertiary structure of proteins. Protein CD spectrum in the region 240-180 nm (UV) provides information about the conformation of the polypeptide main chain ( α- helix or β -sheet), whereas in the region 320-260 nm reflects the environment of the aromatic amino acid side chains- tertiary structure of proteins.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with high-quality circular dichroism spectrometer for obtaining the CD spectra from the samples in the form of solutions. The test solutions are introduced into quartz cuvette with an optical path of 1 mm or 2 mm. In the near future will also be possible to carry out research in function of temperature through the use of a sample holder with a Peltier thermostat module.
Our RESEARCH DIRECTIONS focus on the study of blood serum: humans, rats. We also make the study of proteins. A deeper analysis of the spectra allows to quantify the contribution of individual secondary structures in the spatial structure of albumin (the main component of serum), by the use of the CONTIN calculation algorithm available on-line on the server a DichroWeb. CDNN and CCAplus programs are also helpful in the analysis of results.

Laboratorium Dozymetrii i Spektometrii Promieniowania Jonizującego

Metody SPEKTROMETRII I DOZYMETRII umożliwiają kompleksową charakterystykę PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO przydatną w projektowaniu osłon i zachowań ludzkich oraz powiązanie ekspozycji z obszaru niskich dawek z odległymi skutkami zdrowotnymi. Jako metody pomiaru własności fizycznych poszczególnych typów promieniowania i mechanizmów oddziaływania z materią są przydatne w badaniach podstawowych z zakresu fizyki ciała stałego i biofizyki oraz fizyki wysokich energii.
APARATURA Zestaw spektrometrów półprzewodnikowych i scyntylacyjnych oraz detektorów gazowych umożliwia wykonywanie jakościowej i ilościowej charakterystyki promieniowania X/Υ(E>6keV), α , β i neutronów. Posiadamy układ dozymetrii termoluminescencyjnej z szeroką bazą detektorów LiF. Dysponujemy zestawem źródeł radioizotopowych, w tym źródłem neutronowym (²⁵²Cf), oraz dozymetrycznym fantomem antropomorficznym. Stosujemy metodę neutronowej analizy aktywacyjnej. Zaawansowany układ modelowana wydajności umożliwia badania próbek o skomplikowanym składzie i geometrii.
PROWADZONE BADANIA skupiają się na kompleksowej charakterystyce mieszanych pól promieniowania o zróżnicowanych natężeniach (medyczne i środowiskowe) oraz na wyznaczaniu dawek pochłoniętych przez poszczególne narządy w różnorodnych sytuacjach radiologicznych, głownie z zakresu radioterapii. Wiążą się więc bezpośrednio z ochroną radiologiczną w zastosowaniach medycznych i przemysłowych (konstrukcja osłon).

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr Kinga Polaczek-Grelik
kinga.polaczek-grelik@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABORATORY OF DOSIMETRY AND SPECTROMETRY OF IONIZING RADIATION

Methods of SPECTROMETRY AND DOSIMETRY enable the comprehensive characteristics OF IONIZING RADIATION, essential in the shielding and behavior design, but also in the research of low-dose exposure impact on long-term health risk. As a methods of investigation of physical properties of various types of radiation and their mechanisms of interaction with matter, they are suitable in a basic research in the field of solid state physics, biophysics and high energy physics.
EQUIPMENT The set of scintillation and semiconductor spectrometers as well as ionization detectors enables the qualitative and quantitative characteristics of X/Υ(E>6keV), α , β and neutron radiation. Our laboratory is equipped with the system for thermoluminescent dosimetry with LiF detectors, the set of radiation isotopes (including neutron source ²⁵²Cf) and anthropomorphic phantom for dosimetric purposes. We use neutron activation analysis. Advanced system for efficiency modeling allow for the investigation of samples with complex geometry and composition.
RESEARCH DIRECTIONS are focused on the characteristics of mixed radiation fields with varied intensities (medical and environmental) as well as on the determination of absorbed doses absorbed in different organs/tissues in various radiological situations, especially in the field of radiotherapy].

Laboratorium Konfokalnej Miksroskopii Fluorescencyjnej

MIKROSKOPIA konfokalno-fluorescencyjna to wyspecjalizowana metoda badawcza umożliwiająca obrazowanie struktury mikroskopowej materiału biologicznego, obserwację procesów biochemicznych zachodzących w obrębie tkanek lub komórek oraz badanie zjawiska fluorescencji w zakresie światła widzialnego.
APARATURA Pracownia wyposażona jest w odwrócony konfokalny mikroskop fluorescencyjny skanujący wiązką laserową z możliwo-ścią wyboru laserów o długościach fali: 404, 488 i 544 [nm]. Ponadto mikroskop wyposażony jest także w lampę umożliwiającą obserwację autofluorescencji wzbudzanej szerokim pasmem światła z zakresu UV, światła niebieskiego i zielonego. System konfokalny pozwala uzyskiwać obrazy o powiększeniu sięgającym do ok. 5000x. Zastosowanie techniki epiluminescencji umożliwia również obrazowanie powierzchni badanych struktur biologicznych. Komputerowe narzędzia akwizycji i analizy obrazu pozwalają na nagrywanie filmów oraz rekonstrukcję 3D badanych struktur.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ dotyczy w szczególności badań mikroreakcji struktury chemicznej powierzchni kości poddawanych napromienianiu neutronami oraz promieniami rentgenowskimi w celu oceny szkodliwości niewielkich dawek promieniowania jonizującego na tkankę kostną. Prowadzone są również badania porównawcze tkanki chrzęstnej człowieka pod kątem przydatności chrząstki do autotransplantacji w otolaryngologii i onkologii.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof. dr hab. Zofia Drzazga
zofia.drzazga@us.edu.pl
mgr Wojciech Ciszek
wciszek@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABORATORY OF CONFOCAL FLUORESCENCE MICROSCOPY

CONFOCAL MICROSCOPY Laser scanning confocal fluorescence microscopy is advanced scientific method that allows to image microstructure of biological material, tissue/cell biochemical processes observation and fluorescence study in visible light range.
EQUIPMENT Laboratory is equipped in inverted confocal laser-scanning fluorescence microscope with choice of three laser wavelengths: 404, 488 i 544 [nm]. Moreover, microscope is connected with large range lamp to observe autofluorescence using wide-range light source: UV, blue and green light. Using confocal system it is possible to achieve ca. 5000x of image zoom. Application of epi-luminescence technique allows observation of biological samples surfaces. Computer tools of acquisition and image analysis gives possibility to record films and 3D reconstruction of studied structures.
RESEARCH DIRECTIONS are mainly oriented at bone structure chemical microreactions in contact with neutron and X-ray radiation to evaluate the harmful effect of ionizing radiation on bone tissue. What  is more, there are undertaken comparative study of human cartilage tissue oriented at estimation of cartilage usefulness in otolaryngological and oncological autotransplantation.

Laboratorium Badania Wzroku

W PRACOWNI BADANIA NARZĄDU WZROKU wykorzystujemy technikę optycznej koherentnej tomografii spektralnej (SOCT) oraz metodę perymetrycznego badania pola widzenia, które umożliwiają bezinwazyjne badanie przedniego i tylnego odcinka oka.
APARATURA Stosowane przez nas układy pomiarowe to: tomograf spektralny wysokiej rozdzielczości SOCT Copernicus HR, Bogdani oraz automatyczny perymetr PTS910, Bogdani. Z użyciem tomografu optycznego, możemy m.in. wykonać skany oka w technice 3D, dzięki której uzyskuje się trójwymiarową wizualizację badanego odcinka oka. Badanie perymetryczne daje informację o czułości siatkówki w badanych obszarach pola widzenia.
KIERUNKI BADAŃ Wysoka rozdzielczość SOCT umożliwia nam rozpoznanie warstw siatkówki w obrębie dołka środkowego i tarczy nerwu wzrokowego oraz warstw rogówki. Dzięki perymetrii, określamy ubytki w polu widzenia odniesione do normy wiekowej i badania standardowego. Te nowoczesne i zaawansowane metody badania oka, wprowa-dziły nowe możliwości diagnostyczne wielu schorzeń narządu wzroku, w tym w diagnostyce chorób plamki żółtej i jaskry.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr Karina Maciejewska
karina.maciejewska@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABORATORY OF EYE EXAMINATION

In the LABORATORY OF EYE EXAMINATION, we use spectral optical coherent tomography (SOCT) and perimetric visual field test, which allow to perform noninvasive study of anterior and posterior segment of an eye.
EQUIPMENT. High resolution optical tomograph SOCT Copernicus HR, Bogdani and automatic perimeter PTS910, Bogdani, are the devices used in the laboratory. Using the optical tomography, we can get a 3D visualization of examined eye segment. Perimetric test gives an information about retina sensitivity in a specific visual field areas.
RESEARCH DIRECTIONS. High resolution of the SOCT allows us to recognize retina layers in fovea and optical disc, as well as layers of cornea. Using perimetry, we determine loss in retina sensitivity in visual field referred to age norms and standard examination. These modern and advanced techniques of an eye study, introduce new diagnostic possibilities in many diseases

Laboratorium Mikrokalorymetrii

RÓŻNICOWA KALORYMETRIA SKANINGOWA (DSC) jest wysoce czułą techniką analizy termicznej. Pozwala na bezpośredni pomiar zmian pojemności cieplnej biomolekuł podczas kontrolowanego wzrostu (lub spadku) temperatury. DSC znalazła szerokie zastosowanie w badaniach białek, farmaceutyków, oddziaływań bimolekularnych takich jak białko-ligand, białko-białko. Nas interesują przede wszystkim badania białek oraz płynów fizjologicznych.
APARATURA Nasze laboratorium wyposażone jest w nowoczesny, ulraczuły mikrokalorymetr VP DSC (MIcroCal Inc., Northampton, MA) pozwalający na badania materiałów w postaci roztworów. Znajduje się w nim także spektrofotometr UV VIS Jasco V530, wykorzystywany w badaniach wspomagających analizy termiczne.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ dotyczy głównie procesów termicznej denaturacji białek surowicy krwi, ich wzajemnych oddziaływań oraz wpływu różnorodnych czynników fizyko-chemicznych na te procesy. Zajmujemy się również zastosowaniami mikrokalorymetrii w diagnostyce klinicznej oraz w medycynie sportowej. Badamy surowice ludzkie i szczurze pod kątem diagnostyki stanu zdrowia, wpływu czynników środowiskowych jak również wspomagania treningu sportowców.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab., prof. UŚ Anna Michnik
anna.michnik@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABORATORY OF MICROCALORIMETRY

DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY (DSC) is a highly sensitive thermal analysis technique. It detects small heat changes associated with thermally-induced events. DSC has been broadly applied in the life sciences to measure the heat profiles of biomolecules with application to areas including protein engineering, biopharmaceutical formulation and the study of various biomolecular interactions such as protein-ligand and protein-protein interactions.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with modern ulrasensitive microcalorimeter VP DSC (MIcroCal Inc., Northampton, MA) allowing studies of various solutions. The spectrophotometer UV VIS Jasco V530 is used as supporting tool in thermal analysis.
RESEARCH DIRECTIONS Our scientific interests involves mainly processes of thermal denaturation of serum proteins, their interactions and the effect of various physicochemical factors on these processes. We are interested in applications of DSC for the analysis of complex protein solutions and physiological fluids such as blood serum for potential utility in the area of clinical diagnostics and sport medicine. We also perform researches concerning the influence of environmental factors on biological samples to obtain informations associated with health status.

Laboratorium Termowizji i Termografii Aktywnej

DIAGNOSTYKA TERMOWIZYJNA jest nieinwazyjną technika obrazowania która pozwala na zobrazowanie gradient temperaturowego na dowolnej powierzchni ciała. is an imaging technique that allows to see temperature gradient on body surface. Diagnostyka termowizyjna rozwija się bardzo dynamicznie szczególnie w ostatnich kilkunastu latach, co sprzyja jej wykorzystaniu bardzo szeroko w medycynie m.in. w diagnostyce różnych schorzeń skóry, kręgosłupa, nowotworów gruczołu piersiowego oraz skóry oraz w ocenie żył obwodowych np. niewydolności żylnej. Ponadto coraz szerzej jest wykorzystywana w medycynie sportowej i planowaniu cyklu treningowego jak również w ocenie i prognozie terapii w przypadku schorzeń układu ruchowego.
TERMOGRAFIA AKTYWNA jest technika nieniszczącą, która wykorzystuje pobudzenie obiektu badanego za pomocą modulowanego źródła ciepła w wyniku czego otrzymujemy obraz wynikowy pozwalający na ocenę struktury wewnętrznej obiektu w jego przypowierzchniowych warstwach.
SPRZĘT Laboratorium jest wyposażone w nowoczesne kamery termowizyjne: A40 m o czułości 70 mK która współpracuje z systemem do termografii aktywnej oraz E60 o czułości 50mK, która jest wykorzystywana do wszelkich badań poza laboratorium – kliniki, szpitale, weterynaria.
KIERUNKI BADAŃ Prowadzone badania to przede wszystkim szeroko rozumiana diagnostyka termowizyjna w medycynie oraz badania struktury układów tkankopodobnych.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab. Armand Cholewka
armand.cholewka@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Medycznej

LABORATORY OF THERMOVISION DIAGNOSTICS AND ACTIVE THERMOGRAPHY

THERMOVISION DIAGNOSIS is an imaging technique that allows to see temperature gradient on body surface. The thermovision diagnostics is developing very fast during last two decades. Nowadays the thermal imaging is widely used in medicine i.e. skin diseases, spinal column disorders, breast and skin cancers as well as in superficial veins diseases like chronic venous disease. Moreover it begins to be a very good and sensitive technique which is used in sports medicine and training planning or evaluate of sportsmen injuries and prognosis of treating different body motion system disorders.
ACTIVE THERMOGRAPHY is non-destructive testing that use stimulation of the measuring object with a modulated heat source in result allows to see some structures in the superficial layer.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with modern thermal camera A40 m with sensitivity of 70 mK which is combine to active thermography system and thermal camera E60 with sensitivity of 50mK that is used in all studies performing outside our laboratory – hospitals, cliniques as well as veterinary.
RESEARCH DIRECTIONS Our scientific interests involves mainly processes of thermal imaging in medical diagnosis (skin and breast cancer, spine diseases as well in sport medicine) and in structures analysis of tissue models.

Pracownia Badań Materiałów

PRACOWNIA BADAŃ MATERIAŁÓW (PBM) zajmuje się poszukiwaniem nowych materiałów optycznych aktywowanych jonami metali przejściowych i/lub ziem rzadkich mających zastosowanie w szeroko pojętej optoelektronice i technologii laserowej. Otrzymane nowe szkła nieorganiczne i układy typu szkło-ceramika wykazują interesujące właściwości optyczne m.in. konwersję promieniowania podczerwonego na światło widzialne.
APARATURA Laboratorium wyposażone jest w spektrofluorymetr PTI QuantaMaster QM40 umożliwiający wykonywanie badań zarówno dla ma-teriałów stałych jak i ciekłych. Zestaw laserowy w skład, którego wchodzą laser impulsowy Nd:YAG z optycznym oscylatorem parametrycznym (Opotek Opolette 355 LD) oraz laser impulsowy femtosekundowy (Coherent Chameleon Ultra, SHG, THG) daje możliwość pomiarów widm emisyjnych w zakresie widzialnym oraz podczerwieni. Jesteśmy również ekspertami w prowadzeniu pomiarów kinetyki zaniku luminescencji.
TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ obejmuje poznanie zależności pomiędzy składem chemicznym, strukturą a właściwościami spektroskopowymi nowych materiałów. Badania prowadzone są z punktu widzenia możliwości praktycznego wykorzystania badanych materiałów jako źródeł laserowych, wzmacniaczy optycznych, światłowodów i przetworników promieniowania podczerwonego na światło widzialne.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof. dr hab. Wojciech A. Pisarski
wojciech.pisarski@us.edu.pl
dr Lidia Żur
lidia.zur@us.edu.pl

Instytut Chemii
Zakład Chemii Materiałów i Technologii Chemicznej

LABORATORY OF MATERIALS RESEARCH

LABORATORY OF MATERIALS RESEARCH is focus on finding new optical materials doped with lanthanide ions (Ln3+) as well as transition metal ions, which are successfully applied in optoelectronics and laser technology. The new inorganic glass and glass-ceramics systems have interesting optical properties e.g. up-conversion luminescence processes.
EQUIPMENT Our laboratory is equipped with PTI QuantaMaster QM40 spectrofluorometer suitable for solid and liquid materials measurements. Spectroscopic studies are performed on Nd:YAG laser with tunable pulsed optical parametric oscillator and femtosecond pulse laser (Coherent Chameleon Ultra, SHG, THG). The luminescence spectra are registered using a multimode UVVIS PMT (R928) detector and Hamamatsu H10330B-75 detector controlled by a computer. Luminescence decay curves are recorded and stored by a PTI ASOC-10 [USB-2500] oscilloscope.
RESEARCH DIRECTIONS Our research is concentrated on the dependence between the chemical composition, structure and spectroscopic properties of new materials. We carry out studies due to the possibility of practical application investigated materials as visible and infrared solid state lasers, optical fibers and amplifiers, luminescent up-convertors.

Zakład Fizyki Teoretycznej

TRANSPORT W MIKROSKALI Czy możliwy jest ruch cząstek w kierunku przeciwnym do kierunku stałej siły działającej na cząstki? Tak, i wówczas mówimy, że układ wykazuje ujemną ruchliwość (ujemną przewodność, ujemny opór). Czy przypadkowe fluktuacje mogą zwiększać sprawność motorów molekularnych? Tak, i być może dlatego transport wewnątrz komórek biologicznych jest tak wydajny. Badamy takie zagadnienia i badamy wpływ parametrów układu na własności transportowe, takie jak wartość średnia prędkości, jej fluktuacje, sprawność czy efektywna dyfuzja opisująca jakość transportu. Badamy również warunki w jakich w układzie występuje anomalny transport wykazujący ujemną ruchliwość (przewodność), warunki dla optymalnego transportu, wpływ efektów inercyjnych, tarcia, temperatury otoczenia, korelacji szumu czy efektów kwantowych. Czy komputer może pomóc w wyjaśnieniu mechanizmów miażdzycy? Tak, modele obliczeniowe transportu lipoprotein wewnątrz scian naczyń mogą doprowadzić do poznania tych mechanizmów. Ponadto okazuje się numerycznej dynamiki płynów dostarczają odpowiedzi na pytania gdzie może w pierwszej kolejności pojawić się blaszka miażdżycowa. Takie metody wymagają przeprowadzania bilionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę w czym pomagają procesory GPU.
NANOFIZYKA MATERII SKONDENSOWANEJ Nowe techniki eksperymentalne, które rozwinęły się w ciągu ostatniej dekady, umożliwiły bezpośrednią obserwację silnie oddziałujących układów kwantowych znajdujących się z dala od równowagi termodynamicznej. Badania te dotyczą wielu gałęzi fizyki począwszy od fizyki ciała stałego poprzez fizykę nanoukładów aż po ultrazimne gazy. Prowadzone przez nas badania dotyczą komputerowych symulacji układów kwantowych znajdujących się poza równowagą termodynamiczną ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk transportu oraz procesów wzbudzania i relaksacji. Badamy ewolucję układów kwantowych pod wpływem silnych pól elektromagnetycznych i próbujemy znaleźć odpowiedź na pytanie w jaki sposób można kontrolować płynące w nich prądy ładunku i prądy energii.
INFORMACJA KWANTOWA Informacja zapisana przy użyciu bitów jest dziś już passe. O wiele skuteczniej, szybciej i bez-pieczniej informacja przetwarzana jest za pomocą bitów kwantowych (qubitów). Szczególną uwagę w dotychczasowych latach poświeciliśmy badaniu dynamiki kwantowego splątania stanowiącego podstawę i źródło zadziwiających procesów i zjawisk, których szczególnym przykładem jest niewątpliwie teleportacja stanów kwantowych. Badając fundamentalne własności przyrody i ich potencjalną rolę w przetwarzaniu informacji, staramy się określić wpływ decoherencji, stanowiącej naturalne źródło szumu i utrudniającej implementację protokołów kwantowych. Prowadzone przez nas badania umiejscowione są na obszarze, do którego roszczą sobie pretensje liczne, pozornie odległe, dziedziny nauki: mechanika kwantowe, nierównowagowa kwantowa fizyka statystyczna i kwantowa teoria układów otwartych. Uzyskiwane przez nas wyniki nadają praktyczny wymiar szeregowi abstrakcyjnych wyników badawczych wskazując na możliwość ich implementacji przy wykorzystaniu nanoukładów.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
prof. zw. dr hab. Jerzy Łuczka
jerzy.luczka@us.edu.pl

Instytut Fizyki
Zakład Fizyki Teoretycznej

DEPARTMENT OF THERORETICAL PHYSICS

MICROSCALE TRANSPORT Is it possible to observe motion of particles in the opposite direction to the direction of a constant force acting on particles? Yes and we say the particles mobility is negative (conductance or resistance is negative). Can random fluctuations enhance efficiency of molecular motors? Yes and maybe it is a reason for high efficiency of biological motors. We study these problems and analyze transport characteristics like average velocity, its fluctuations, efficiency and effective diffusion. We investigate conditions for absolute negative mobility to occur, impact of inertia, friction, temperature, correlation of equilibrium and non-equilibrium noise, and finally quantum effects. Can computer help to explain the mechanisms of atherosclerosis? Yes, computational models of lipoprotein transport inside the blood vessel walls of can lead reveal these mechanisms. Furthermore, it appears the numerical fluid dynamics provide answers to questions where in the first place the plaque build up. Such methods require carrying trillion floating point operations per second, which are performed in our group with the help of massively parallel processors.
NANOPHYSICS OF CONDENSED MATTER The nonequilibrium real–time response of quantum systems has recently become important for various branched of physics. In particular, the time–resolved measurements have given a new insight into the nonequilibrium dynamics of solids, nanosystems and the ultracold atoms. Our theoretical research concerns the dynamics of quantum systems during driving and relaxation. We try to understand the physical mechanisms which determine the boundaries of the linear-response regime for particle and energy currents, find the time–scale for relaxation from far-from equilibrium states and establish conditions for thermalization of isolated quantum systems. We also investigate the relation between particle and energy currents under nonequilibrium conditions which is the starting for the research on thermoelectric phenomena under nonequilibrium conditions.
QUANTUM INFORMATION Information encoded in terms of bits is passe nowadays. Information retrieval can be much more effective, faster and safer using quantum bits (qubits). A special attention in last years has been devoted to the dynamics of quantum entanglement which is basis and resource for various astonishing processes and phenomena with a teleportation of quantum states known as a celebrated example. Fundamental properties of nature and their role in quantum information processing is affected by decoherence which is a natural source of noise what limits implementation of quantum protocols. We work in the area of interest of various, often very different, branches of science: quantum mechanics, non -equilibrium quantum statistical physics and quantum theory of open systems. Results of our research serve as as a guideline for practical implementations of abstract theories via nanosystems.

Laboratorium Badań Strukturalnych

TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ W Zakładzie Badań Strukturalnych prowadzone są badanie struktury krystalicznej materia-łów metalicznych ceramicznych i kompozytowych. Badania te skoncentrowane są m.in. na stopach charakteryzujących się efektem pamięci kształtu (stopy NiTi, stopy miedzi, stopy na bazie faz Heuslera), bezniklowych stopach tytanu, materiałach półprzewodnikowych, materiałach nanokrystalicznych, modyfikowanych powierzchniach metali i stopów, i in..
APARATURA
- Dyfraktometry rentgenowskie: X`Pert-Pro i PW 1130 firmy PHILIPS, CPS 120 firmy INEL.
- Wysokorozdzielczy mikroskop elektronowy JEM-3010 firmy JEOL wyposażony w system EDS. i system do precesji wiązki, skaningowy mikroskop elektronowy JSM-6480 firmy JEOL wyposażony w system EBSD.
- Termoanalizator firmy Mettler i DSC 7 firmy Perkin-Elmer.
- Triboindenter TI 950 firmy Hysitron wyposażony w mikroskop AFM Q-Scope 250 firmy Quesant.
- Spektrometr Auger`a SEA 02 .

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
prof. dr hab. Józef Lelątko
jozef.lelatko@us.edu.pl

Instytut Nauk o Materiałach
Zakład Badań Strukturalnych

LABORATORY OF STRUCTURAL STUDIES

RESEARCH DIRECTIONS The Laboratory of Structural Studies carry out the study of the crystal structure of metallic, ceramic and composite materials. These studies are concentrated on the shape memory alloys (NiTi alloys, copper-base alloys, alloys based on HEUSLER phases), nickel-free titanium alloys, semiconductor materials, nanocrystalline materials, surface modified metals and alloys and others.
EQUIPMENT
• X-ray diffractometers: X`Pert-Pro and PW 1130 type (PHILIPS), CPS 120 (INEL).
• The high resolution transmission electron microscope JEM-3010 (JEOL), scanning electron microscope JSM-6480 (JEOL) equipped with EBSD system.
• Thermal analyzer (Mettler) and DSC 7 (Perkin-Elmer).
• Triboindenter TI 950 (Hysitron) equipped with AFM Q-Scope 250 (Quesant).
• Auger spectrometer SEA 02.

Pracownia Badań Materiałów

TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ W Zakładzie Biomateriałów prowadzone są badania interdyscyplinarne, dotyczące rozwoju konwencjonalnych i nowych biomateriałów oraz metod badań biomateriałów. Badania są skoncentrowane na chemicznym wytwarzaniu i modyfikacji powierzchni biomateriałów w celu kształtowania właściwości użytkowych. Metody elektrochemiczne, w tym elektrochemiczna spektroskopia impedancji i skaningowe metody elektrochemiczne, stosowane są do badań katodowego osadzania metali i ich stopów, pasywacji metali, anodowego utleniania, elektroforetycznego osadzania bioaktywnych powłok polimerowych, ceramicznych i hybrydowych oraz badań in vitro odporności biomateriałów na korozję w środowisku biologicznym. W Laboratorium Badań Korozyjnych (Numer akredytacji AB 1332) prowadzone są badania korozyjne w rozpylonej solance wg normy PN-EN ISO 9227:2012. Badane obiekty to metale i stopy metali, powłoki metalowe (anodowe i katodowe), powłoki konwersyjne, powłoki anodowe tlenkowe, powłoki organiczne na materiałach metalowych i kompo-zyty. Prowadzone są także badania syntezy i charakterystyki nowoczesnych materiałów polimerowych, które mogą znaleźć zastosowanie jako elementy układów typu OLED, ogniw fotowoltaicznych, a także jako warstwy aktywne sensorów wykorzystywanych w oznaczaniu cząsteczek leczniczych.
APARATURA
- Skaningowy Zestaw Elektrochemiczny Model 370 Princeton Applied Research wyposażony w następujące moduły: skaningowej elektrochemicznej impedancji zlokalizowanej, elektrochemicznego mikroskopu skaningowego, skaningowej wibrującej elektrody, skaningowej sondy Kelvina.
- Komora solna HKS firmy KÖHLER AUTOMOBILTECHNIK przeznaczona do przyspieszonych badań korozyjnych w sztucznych atmosferach.
- Chromatograf gazowy sprzężony ze spektrometrem mas.
- Chromatograf żelowy pozwalający na oznaczenie średnich mas cząsteczkowych.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab. prof. UŚ Danuta Stróż
danuta.stroz@us.edu.pl

Instytut Nauk o Materiałach
Zakład Biomateriałów

LABORATORY OF MATERIALS RESEARCH

RESEARCH Laboratory of Biomaterials conducts interdisciplinary research concerning the development of conventional and novel biomaterials as well as research methods of biomaterials. The research are concentrated on chemical production and surface modification of biomaterials in order to tailor the utilitarian properties. Electrochemical methods, including electrochemical impedance spectroscopy and scanning electrochemical methods, are used in studies of cathodic deposition of metals and their alloys, passivation of metals, anodic oxidation, electrophoretic deposition of bioactive polymer, ceramic and hybrid coatings, and in vitro studies of resistance of biomaterials to corrosion in a biological environment. The Corrosion Testing Laboratory (Number of accreditation AB 1332) conducts corrosion research in salt spray according to the standard PN-EN ISO 9227:2012. The tested objects are metals and their alloys, metallic coatings (anodic and cathodic), conversion coatings, anodic oxide coatings, organic coatings on metallic materials and composites. Research involve also synthesis and characterization of novel polymer materials that can be used as circuit elements for OLED technology, photovoltaic, or as active layers for sensors utilized in the determination of drug molecules.
EQUIPMENT
• The Model 370 Scanning Electrochemical Workstation of Princeton Applied Research equipped with the following modules: Localized Electrochemical Impedance Spectroscopy, Scanning Electrochemical Microscope, Scanning Vibrating Electrode, Scanning Kelvin Probe.
• The HKS Salt Spray Chamber of KÖHLER AUTOMOBILTECHNIK assigned for accelerated corrosion tests in artificial atmospheres.
• Gas chromatograph coupled with mass spectrometer.
• Gel chromatography - the device allows the determination of the average molecular weight.

Laboratorium Monokryształów

TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ Badania prowadzone w Laboratorium Monokryształów koncentrują się na charakteryzacji procesów otrzymywania metodami kierunkowej krystalizacji monokrystalicznych materiałów i wyrobów z nich jak i na określeniu doskonałości strukturalnej tego typu obiektów. Badania dotyczą stricte monokryształów, kompozytów o monokrystalicznej osnowie oraz monokrystalicznych nadstopów lotniczych. W zakładzie krystalografii prowadzone są badania monokrystalicznych kompozytów z frakcją faz kwazikrystalicznych oraz monokrystalicznych łopatek turbin silników lotniczych. Badania łopatek są prowadzone we współpracy z Politechniką Rzeszowską i fabryką „PZL-Rzeszów” S.A., Dolina Lotnicza w ramach konsor-cjum „LABCRYSTAL”.
APARATURA
- Dyfraktometr Bonda z kamerą temperaturową do 900 K.
- Dyfraktometr rentgenowski EFG XRT-100 do badania monokryształów i monokrystalicz-nych materiałów kompozytowych.
- Kamera Aulaytnera z mikroogniskiem (Cu).

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab. prof. UŚ Włodzimierz Bogdanowicz
wlodzimierz.bogdanowicz@us.edu.pl

Instytut Nauk o Materiałach
Zakład Krystalografii

SINGLE CRYSTAL LABORATORY

RESEARCH DIRECTIONS The studies focus on characterization of processes of obtaining singlecrystalline materials by the methods of directional crystallization and the products made of the singlecrystalline materials. The studies also concentrate on determination of the structural perfection this type of objects. The investigations concern strict singlecrystals, composites with singlecrystalline matrix as well as singlecrystalline aircraft superalloys. The studies performed in Department of Crystallography apply to the singlecrystalline composites with fraction of quasicrystalline phazes as well as the singlecrystalline blades of gas turbine engines. The blades study is led in co-operation with Rzeszow Technical University and with the factory „ the PZL-Rzeszów” S.A., Air Valley in frames of consortium the „LABCRYSTAL”. The main investigations are focused on determination of relationship between conditions of crystallization of the singlecrystalline objects and their structure and defects.
EQUIPMENT
1. Bond diffractometer working in the temperature range 300 - 900 K.
2. X-ray diffractometer EFG XRT-100 for single crystals and singlcrystalline composites.
3. Aulaytner camera with microfocus Cu source.

Laboratorium Materiałów Funkcyjnych

TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ Praca naukowa koncentruje się na nowoczesnych materiałach funkcyjnych a w tym ma-teriałach magnetycznie miękkich, magnetycznych kompozytach i nanoproszkach oraz wybranych materiałach niemetalicznych. W grupie materiałów magnetycznych badamy stopy amorficzne i nanokrystaliczne głównie na bazie żelaza. W szczególności zajmujemy się tzw. efektem wzmocnienia miękkich właściwości magnetycznych, relaksacja strukturalną i nanokrystalizacją. Celem jest tu poszukiwanie korelacji pomiędzy mikrostrukturą (np. zrelaksowaną fazą amorficzną) a właściwościami fizycznymi (przenikalność, straty magnetyczne, magnetostrykcja, efekt magnetoimpedancyjny, opór właściwy itp.). W grupie niemetalicznych materiałów wielofunkcyjnych badana jest liniowa i nieliniowa odpowiedź dielektryczna układów o różnorodnym uporządkowaniu elektrycznym takich jak: ferroelektryki, szkła dipolowe i ferroelektryczne relaksory. Wyposażenie aparaturowe pracowni umożliwia badanie dynamiki elementarnych procesów polaryzacyjnych w materiałach dielektrycznych o potencjalnych zastosowaniach w elektronice oraz eksperymentalną weryfikację dostępnych modeli teoretycznych.
APARATURA
- Magnetometer z wibrującą próbką (VSM i ACMS - Quantum Design), zakres temperatur 2 – 360 K i pola do 7 T.
- Precyzyjny miernik RLC - Agilent E4980A częstotliwość: 20 Hz – 2 MHz.
- Waga magnetyczna, temperatury 300 – 1000 K, pole do 2 T.
- Fluksomierz - Lake Shore.
- Unikalny susceptometr do pomiaru nieliniowej podatności elektrycznej w zakresie częstotliwości pola pomiarowego 1 – 10⁴ Hz.
- Szerokopasmowy (10⁻⁵ ≤f ≤10⁷ Hz, 6≤T≤600 K) system do pomiaru liniowej podatności elektrycznej.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
Prof dr hab. Grzegorz Haneczok
grzegorz.haneczok@us.edu.pl

Instytut Nauk o Materiałach
Zakład Materiałów Amorficznych i Nanokrystalicznych

FUNCTIONAL MATERIALS LABORATORY

RESEARCH DIRECTIONS Scientific activity is focused on the advanced multifunctional materials including soft magnetic materials, magnetic composites, magnetic nanopowders and some selected non-metallic materials. In the group of magnetic materials iron based amorphous and nanocrystalline alloys are extensively explored. Special attention is paid to the so called enhancement of soft magnetic properties effect, structural relaxation and nanocrystallization. The aim is to find correlations between material microstructure (e.g. the relaxed amorphous phase) and physical properties (permeability, magnetic loss, magnetostriction, magneto-impedance effect, resistivity etc.). In the group of non-metallic multifunctional materials linear and nonlinear dielectric response of materials with various types of electric ordering is investigated. This includes systems such as ferroelectrics, dipolar glasses and relaxor ferroelectrics. Our equipment enables investigations of dynamics of elementary polarization processes in dielectric materials with potential applications in electronics as well as an experimental verification of available theoretical models.
EQUIPMENT
1. Vibrating sample magnetometer (VSM and ACMS - Quantum Design), temperature range
2 – 360 K and field up to 7 T.
2. RLC meter - Agilent E4980A frequency range 20 Hz – 2 MHz.
3. Magnetic balance, temperature range 300 – 1000 K, field up to 2 T.
4. Fluxmeter - Lake Shore.
5. Unique susceptometer for measurements of the non-linear dielectric susceptibility in the frequency range of 1 – 10⁴ Hz of the probing electric field.
6. Broad band (10⁻⁵ ≤f ≤10⁷ Hz, 6≤T≤600 K) system for measurements of the linear dielectric susceptibility.

Laboratorium Spektoskopii Mossbauerowskiej i Anihilacji Pozytonów

TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ
- Charakterystyka w skali atomowej struktury defektowej metodą anihilacji pozytonów oraz spektroskopii efektu Mössbauera (określenie wpływu obróbki termicznej i mechanicznej oraz zużycia eksploatacyjnego na stopień zdefektowania materiałów).
- Badania polimerów metodą anihilacji pozytonów: wyznaczanie wielkości porów, anali-za procesu degradacji, charakterystyka zmian objętości swobodnej oraz temperatury zeszklenia.
- Badania materiałów zawierających żelazo lub/i cynę metodą spektroskopii efektu Mössbauera - wyznaczanie składu fazowego oraz lokalnych właściwości magnetycznych i strukturalnych.
- Badania preparatów biologicznych, materiałów farmakologicznych, geologicznych i związków chemicznych zawierających atomy żelaza – charakterystyka na poziomie atomowym metodą spektroskopii efektu Mössbauera.
- Obliczenia kwantowymi metodami ab-initio struktury elektronowej materiałów obejmujące charakterystykę właściwości strukturalnych, magnetycznych, transportowych i spektroskopowych – projektowanie nowych materiałów.
- Badania teoretyczne stabilności faz w roztworach stałych metali.
- Badania w zakresie podstaw matematycznych krystalografii stosowanej.
APARATURA
- Spektrometr Mössbauera - technika transmisyjna i technika CEMS
- Spektrometr anihilacji pozytonów - spektroskopia anihilacji pozytonów (spektroskopia czasów życia pozytonów, pomiar poszerzenia dopplerowskiego linii widma kwantów anihilacyjnych-DB
- Klaster serwerów obliczeniowych (64 rdzenie, 128 GB RAM), pakiety programowe do obliczeń struktury elektronowej metodami ab initio: LB-LMTO, FP-LAPW, KKR-CPA

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab. prof. UŚ Józef Deniszczyk
jozef.deniszczyk@us.edu.pl

Instytut Nauk o Materiałach
Zakład Modelowania Materiałów

MOSSBAUER SPECTROSCOPY AND POSITRON ANNIHILATION LABORATORY

RESEARCH DIRECTIONS
• Atomic-scale defect structure characterization by Positron Annihilation Spectroscopy and Mössbauer Spectroscopy (heat and mechanical treatment, as well as the effect of the wear and tear processes on the defect structure can be investigated).
• Positron Annihilation of polymers: pore sizes analysis, degradation process investigation, determination of the changes in frees volume, and glass transition temperature.
• Investigations of the materials containing iron and / or tin by the Mössbauer Spectroscopy - the phase composition analysis and determination of the local structural and magnetic properties.
• Study of biological, pharmacological, geological and chemical compounds containing iron atoms - characterization at the atomic level by Mössbauer Spectroscopy.
• Ab-initio quantum calculations of the electronic structure including the characterization of structural, magnetic, transport and spectroscopic properties - the design of new materials.
• Theoretical studies of the phase stability in solid metal solutions.
• Investigation of the mathematical principles of the applied crystallography.
EQUIPMENT
• Mössbauer spectrometer - transmission Mössbauer Spectroscopy (MS) and Conversion
Electron Mössbauer Spectroscopy (CEMS).
• Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy (PALS) and Doppler measurement of the spectral lines by Doppler broadening (DB)
• Computer cluster for quantum computation - Computer lab with software; Software packages for the ab-initio electronic structure calculations: LB-LMTO, FP-LAPW, KKR-CPA.

Laboratorium Właściwości Mechanicznych

TEMATYKA PROWADZONYCH BADAŃ Prowadzimy badania mające na celu opracowanie nowych materiałów do pracy w wysokich temperaturach, oraz materiałów dla potrzeb medycyny.
Aktualnie badane są stopy na osnowie uporządkowanej fazy międzymetalicznej FeAl pod kątem możliwości ich wykorzystania w charakterze substytutu stali stopowych o dużym udziale deficytowych pierwiastków.
Celem tych prac jest:
- Ustalenie optymalnych parametrów i warunków technologicznych otrzymywania alu-minidków żelaza.
- Określenie mechanizmu odkształcenia plastycznego.
- Poprawa plastyczności w temperaturze pokojowej.
Drugi kierunek prowadzonych prac dotyczy materiałów do zastosowania w medycynie (głównie tytanu i jego stopów).
Badania te obejmują:
- Opracowanie technologii wytwarzania warstw wierzchnich,
- Określenie struktury, właściwości mechanicznych, podatności do trwałego odkształcenia oraz odporności na zużycie ścierne warstw wierzchnich,
- Ustalenie wpływu warstw wierzchnich na właściwości użytkowe biomateriałów.
APARATURA Posiadana aparatura pozwala na badania właściwości mechanicznych ma-teriałów w próbie rozciągania i ściskania, pomiary twardości, badania udarności metodą Charpy’ego, oraz badania makro i mikrostruktury materiałów.

OSOBA ODPOWIEDZIALNA
dr hab. prof. UŚ Marian Kupka
marian.kupka@us.edu.pl

Instytut Nauk o Materiałach
Zakład Technologii Materiałów Inżynierskich

MECHANICAL PROPERTIES LABORATORY

RESEARCH DIRECTIONS Scientific activities are focused on engineering materials manufacturing and processing (with special emphasis on metal materials), forming their structure and properties and modifying their surface - for specific practical applications. Research is focused on development of new materials for operation at high temperatures and materials for the needs of medicine. Alloys based on an ordered matrix of FeAl intermetallic phase are studied now paying special attention to possibilities of their use as a substitute of alloy steels with a high fraction of deficit elements. This work is aimed at:
• Determining optimum parameters and technological conditions for iron aluminides obtaining.
• Defining the mechanism of plastic deformation.
• Improving the plasticity at room temperature. The second field is related to materials for the use in medicine (mainly titanium and its alloys).
These studies comprise:
• Developing technologies for surface layers manufacturing,
• Determining the structure, mechanical properties, permanent deformability and resistance to abrasive wear of surface layers,
• Specifying the influence of surface layers on practical properties of biomaterials.
EQUIPMENT The equipment allows studying mechanical properties of materials in tensile and compression testing, measuring hardness, carrying out the Charpy impact tests, studying the macro- and microstructure of materials.

footer