Polskie Towarzystwo Chemiczne Oddział Poznański oraz Wydział Chemii UAM zapraszają na kolejny wykład z cyklu „Frontiers in Chemistry”, który odbędzie się 12 maja 2023 (piątek) o godz. 9:00 w Auli Wydziału Chemii (ul. Uniwersytetu Poznańskiego 8, Poznań).
Wykład pt. „Anomalna rozszerzalność termiczna w teraftalanie imidazoliowym z helikalnym układem wiązań wodorowych” wygłosi dr hab. Andrzej Łapiński, Prof. IFM PAN z Instytutu Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu.
Abstrakt wykładu
Wiele materiałów po podgrzaniu rozszerza się w trzech kierunkach. Takie zjawisko nazywane jest dodatnią rozszerzalnością cieplną (PTE). Jednak niektóre materiały wykazują odwrotny trend w zachowaniu termicznym. To niezwykłe zachowanie znane jest jako ujemna rozszerzalność cieplna (NTE). Obecnie nie znamy materiałów, których rozszerzalność cieplna byłaby równa dokładnie zero. Możemy jedynie mówić o prawie zerowym współczynniku rozszerzalności cieplnej (ZTE). Aby stworzyć taki materiał, należałoby zapewnić na poziomie cząsteczkowym możliwość kompensacji dodatniego i ujemnego współczynnika rozszerzalności. Materiały z ujemną i zerową rozszerzalnością cieplną budzą duże zainteresowanie wśród badaczy ze względu na ich potencjalne zastosowania jako czujniki termomechaniczne, siłowniki, precyzyjne zwierciadła optyczne. W Instytucie Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu odkryliśmy współistnienie ujemnej, dodatniej oraz prawie zerowej rozszerzalności cieplnej w krysztale organicznym cechującym się rzadko spotykanym helikoidalnym uporządkowaniem wiązań wodorowych. Wspólnie ze współpracownikami z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Białymstoku oraz Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu opublikowaliśmy nasze wyniki badań w Crystal Growth and Design [1]. Obecność tego typu struktur jest kluczowa dla występowania wyjątkowych własności termicznych. Wykorzystując wyniki badań strukturalnych, spektroskopii w podczerwieni i Ramana, można było wyjaśnić naturę mikroskopową obserwowanych zmian w krysztale wywołanych temperaturą. W literaturze przedmiotu można znaleźć różne przyczyny występowania efektu ujemnej rozszerzalności cieplnej, np. magnetyczne i ferroelektryczne przejścia fazowe, zmiany geometryczne, efekty elektroniczne, magnetostrykcja, efekty zawady przestrzennej. W wystąpieniu ustnym zaprezentowany zostanie model opisujący zjawisko NTE oraz ZTE, który może być pomocny w projektowaniu przez chemików nowych inteligentnych materiałów o pożądanych właściwościach fizykochemicznych.
[1] S. Ziȩba, A. Gzella, A.T. Dubis, A. Łapiński, Combination of negative, positive, and near-zero thermal expansion in Bis(imidazolium) terephthalate with a helical hydrogen-bonded network, Crystal Growth and Design, 21(7) (2021) 3838–3849.
Biogram wykładowcy
Dr hab. Andrzej Łapiński, Prof. IFM PAN jest zatrudniony w Instytucie Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu od 1993 roku. Jest on Prezesem Oddziału Poznańskiego Polskiego Towarzystwa Fizycznego oraz Kierownikiem Zakładu Kryształów Molekularnych, w którym prowadzone są badania właściwości optycznych przewodników protonowych, materiałów kompozytowych, układów węglowych, żeli molekularnych, polimerów przewodzących, niskowymiarowych przewodników organicznych oraz polimerowych układów donorowo-akceptorowych. Badania optyczne prowadzi on z wykorzystaniem takich metod eksperymentalnych jak: technika rozpraszania Ramana, technika widm absorpcyjnych w świetle spolaryzowanym, technika widm odbicia zwierciadlanego w świetle spolaryzowanym, technika widm odbicia dyfuzyjnego, technika całkowitego wewnętrznego odbicia, fluorescencja i emisja promieniowania. Pomiary są prowadzone w szerokim zakresie spektralnym od dalekiej podczerwieni do ultrafioletu, w funkcji temperatury oraz ciśnienia. W celu interpretacji wzbudzeń fononowych, oscylacyjnych oraz elektronowych prowadzi on obliczenia metodami chemii kwantowej (DFT oraz TD-DFT). W swojej pracy poddaje analizie oddziaływania blisko- i daleko zasięgowe metodami teoretycznymi, m.in. z wykorzystaniem kwantowej teorii atomów w cząsteczkach (QTAiM), analizy Hirshfelda oraz wykresów fingerprints. Metodami teoretycznymi analizuje on również własności transportowe badanych układów, np. dla przewodników protonowych metodą PES analizuje ścieżki przewodzenia protonów w kryształach. Poza tym, bada on własności termiczne materiałów metodami DSC, TGA, TOA oraz własności przewodzące (AC oraz DC). Wykorzystując metody eksperymentalne i teoretyczne spektroskopii molekularnej, opisuje on naturę mikroskopową przemian indukowanych temperaturą oraz ciśnieniem. Zajmuje się on również badaniem zjawiska uporządkowania ładunkowego, zjawiska fluktuacji rozkładu ładunku, badaniem zjawiska anomalnej rozszerzalności termicznej oraz zjawiska oddziaływania elektron−fonon-proton. Ma w swoim dorobku ponad sto publikacji w czasopismach o zasięgu międzynarodowym oraz jest autorem dwóch rozdziałów w książkach.
