Działanie perowskitów, ekologiczne wykorzystanie alg, krzemowe kropki kwantowe czy badania obszarów pogórniczych m.in. takimi projektami zajmą się laureaci najnowszej edycji konkursów Opus i Preludium Narodowego Centrum Nauki z PWr. 18 naszych naukowców otrzymało blisko 15 mln zł dofinansowania na swoje badania.

Opus i Preludium to najpopularniejsze konkursy organizowane przez Narodowe Centrum Nauki. Ogłaszane są dwa razy do roku, a w bieżącym rozstrzygnięciu polskim badaczom przyznano ponad 390 mln zł.

W ramach programu Opus można było wnioskować o finansowanie na realizację projektów trwających od jednego roku do trzech lat. Wszyscy naukowcy podlegali tym samym kryteriom oceny, wśród których znalazły się m.in. poziom naukowy zaplanowanych badań, nowatorski charakter problemu naukowego, którego rozwiązanie jest proponowane, wpływ realizacji projektu badawczego na rozwój dyscypliny naukowej czy osiągnięcia naukowe kierownika projektu badawczego.

Pieniądze mogą być przeznaczone na projekty badawcze, w tym finansowanie zakupu lub wytworzenia aparatury naukowo-badawczej niezbędnej do realizacji tych projektów. W sumie w ramach konkursu nagrodzono trzynaście osób z Politechniki Wrocławskiej.

Jak działają perowskity?

Największe dofinansowanie w wysokości blisko 1,8 mln zł otrzymała dr Paulina Płochocka-Maude z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki, która zrealizuje projekt „Ekscytony, fonony i polarony w półprzewodnikowych perowskitach i ich pochodnych”.

Perowskity to grupa minerałów zbudowanych z nieorganicznych związków chemicznych doskonale absorbująca światło, które pozwalają przekształcać energię słoneczną w prąd w ogniwie fotowoltaicznym. Ogniwo takie jest lekkie, ponieważ warstwa perowskitu może być niezwykle cienka. Potencjalnie technologia produkcji takich ogniw może być dużo tańsza niż obecnie.

– Interesujące jest to, że praktyczne wykorzystanie tych materiałów wyprzedza rozumienie ich podstawowych własności fizycznych. Można powiedzieć, że one po prostu działają, ale nikt nie wie dlaczego. Przeczą one temu, czego o półprzewodnikach nauczyliśmy się z badań prowadzonych w poprzednim półwieczu – mówi dr Paulina Płochocka-Maude.

Celem projektu jest zrozumienie, co czyni perowskity tak unikalnymi oraz określenie metod kontroli ich unikalnych własności. Pełne zrozumienie własności tych materiałów może sprawić, że w przyszłości zmienią one codzienne życie ludzi w sposób nie mniejszy niż zbudowanie tranzystora w oparciu o krzem.

Dr Paulina Płochocka-Maude na co dzień pracuje we francuskim Centre National de la Recherche Scientifique w Tuluzie. Z Politechniką Wrocławską współpracuje od kilku lat, a od maja 2019 roku jest oficjalnie pracownikiem PWr, gdzie będzie realizowała swój projekt.

Kropki kwantowe w krysztale krzemu

Prof. Grzegorz Sęk z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki na projekt „Właściwości optyczne, strukturalne i elektroniczne kropek kwantowych III-V na krzemie” otrzymał blisko 1,5 mln zł. Badania realizowane będą w ramach konsorcjum, w skład którego wchodzą Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki z PORT Polskim Ośrodkiem Rozwoju Technologii.

– Projekt dotyczy badań nad podstawowymi własnościami fizycznymi szczególnego typu nanomateriałów, mianowicie nowej klasy półprzewodnikowych kropek kwantowych wytwarzanych z takich związków jak arsenek indu, ale wewnątrz matrycy kryształu krzemu. Pozwala to połączyć ze sobą bardzo wydajne emitery kwantowe jakimi są kropki, z krzemową platformą technologiczną, która jest wciąż najtańszą i najpowszechniej stosowaną w produkcji układów elektronicznych – wyjaśnia prof. Grzegorz Sęk.

Zgromadzona wiedza pozwoli zbliżyć takie nanostruktury do ich zastosowania w zintegrowanych układach fotonicznych, gdzie fotony zamiast elektronów przejmują rolę nośników informacji, co zaś jest odpowiedzią na ciągle rosnące potrzeby zwiększania szybkości przetwarzania i transferu danych.

Badania obszarów pogórniczych

Dr hab. inż. Jan Blachowski, prof. uczelni z Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii na realizację projektu „Geneza i przebieg antropogenicznych i naturalnych deformacji terenu w obszarach pogórniczych dawnej kopalni węgla brunatnego „Babina” otrzymał ponad 1,3 mln zł.

Badania będą prowadzone we współpracy z KGHM Cuprum sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe oraz z udziałem Oddziału Dolnośląskiego Państwowego Instytutu Geologicznego - Państwowego Instytutu Badawczego. Ich celem jest zbadanie, przeanalizowanie, mapowanie i modelowanie deformacji powierzchni i ich genezy na obszarze struktury glacitektonicznej Łuku Mużakowa, w rejonie Łęknicy, gdzie w latach 70. zakończono wydobycie węgla brunatnego w kopalni „Babina”.

– Działalność górnicza zwykle przyczynia się do powstawania deformacji powierzchni, a kolejnym poważnym problemem jest występowanie deformacji wtórnych, które pojawiają się wiele lat po zamknięciu kopalni – mówi dr hab. Jan Blachowski, kierownik projektu. – Mogą one mieć negatywny wpływ na stan środowiska, uszkodzenia infrastruktury i zagrożenia dla bezpieczeństwa ludzi.

W ramach projektu sprawdzone zostanie m.in. to, jakie warunki są istotne dla występowania i rozwoju deformacji oraz czy można je dokładnie modelować i prognozować z zastosowaniem podejścia deterministycznego i modelowania przestrzennego w systemie informacji geograficznej (GIS). Opracowaną metodykę będzie można zastosować do innych obszarów dawnej działalności górniczej.

Ekologiczne wykorzystanie alg

Z kolei dr hab. Izabela Michalak z Wydziału Chemicznego ma do wykorzystania 785 tys. zł na projekt „Przyjazne dla środowiska technologie zagospodarowania biomasy wodorostów morskich na produkty użyteczne dla zrównoważonego rolnictwa oraz biosorbenty stosowane do usuwanie jonów metali ciężkich ze środowiska”.

– Algi, czyli zielenice zebrane z Morza Bałtyckiego, jak również brunatnice i krasnorosty pochodzące z wybrzeża Bretanii (University of Southern Brittany, Francja) zostaną wykorzystane do wytwarzania biostumulatorów wzrostu roślin, nanocząstek metali, komponentów nawozowych oraz biosorbentów, które będą usuwać jony metali toksycznych ze środowiska. W ramach projektu zaproponujemy także metodę waloryzacji alg należących do poszczególnych gromad – wyjaśnia dr hab. Izabela Michalak.

Pełna lista laureatów konkursu Opus:

• dr hab. Paulina Płochocka-Maude (Wydział Podstawowych Problemów Techniki), temat: „Ekscytony, fonony i polarony w półprzewodnikowych perowskitach i ich pochodnych”, kwota dofinansowania: 1 785 400 zł,
• dr hab. inż. Marcin Motyka (Wydział Podstawowych Problemów Techniki), temat: „Podfalowe siatki MHCG jako aktywne zwierciadła dla nowej klasy kwantowych laserów kaskadowych z pionową wnęką rezonansową”, kwota dofinansowania: 1 620 800 zł, konsorcjum PWr z Politechniką Łódzką,
• prof. Grzegorz Sęk (Wydział Podstawowych Problemów Techniki), temat: „Właściwości optyczne, strukturalne i elektroniczne kropek kwantowych III-V na krzemie”, kwota dofinansowania: 1 483 800 zł, konsorcjum Wydziału Podstawowych Problemów Techniki i Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki z PORT Polskim Ośrodkiem Rozwoju Technologii i Uniwersytetem w Kassel,
• dr inż. Grzegorz Pasternak (Wydział Chemiczny), temat: „Mechanizmy bioelektrochemicznej transformacji materiałów odpadowych z przemysłu naftowego do biosurfaktantów”, kwota dofinansowania: 1 461 800 zł,
• dr hab. inż. Jan Blachowski, prof. uczelni (Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii), temat: „Geneza i przebieg antropogenicznych i naturalnych deformacji terenu w obszarach pogórniczych dawnej kopalni węgla brunatnego „Babina”, kwota dofinansowania: 1 346 428 zł, konsorcjum PWr z KGHM Cuprum,
• dr inż. Paweł Sokołowski (Wydział Mechaniczny), temat: „Opracowanie nowej generacji powłokowych barier cieplnych z wykorzystaniem mikroteksturowania laserowego”, kwota dofinansowania: 1 269 800 zł, 
• prof. Paweł Pohl (Wydział Chemiczny), temat: „Wyładowanie barierowe generowane w aerozolu próbki do odparowania roztworu i chemicznego tworzenia lotnych indywiduów - nowe i uniwersalne systemy wprowadzania próbek do czułych i wolnych od interferencji wielopierwiastkowych analiz metodą ICP-MS”, kwota dofinansowania: 1 042 680 zł,
• dr Dominik Pająk (Wydział Podstawowych Problemów Techniki), temat: „Efektywne algorytmy rozproszone z ograniczoną pamięcią, energią dla modeli dynamicznych”, kwota dofinansowania: 971 600 zł,
• dr hab. inż. Izabela Michalak (Wydział Chemiczny), temat: „Przyjazne dla środowiska technologie zagospodarowania biomasy wodorostów morskich na produkty użyteczne dla zrównoważonego rolnictwa oraz biosorbenty stosowane do usuwanie jonów metali ciężkich ze środowiska”, kwota dofinansowania: 785 000 zł,
• dr hab. Tomasz Grzywny (Wydział Matematyki), temat: „Geometryczne wielkości związane z równaniami nielokalnymi”, kwota dofinansowania: 635 800 zł, 
• dr hab. inż. Maciej Piasecki (Wydział Informatyki i Zarządzania), temat: „Aspekty leksykalizacji połączeń wielowyrazowych w perspektywie semantyki relacyjnej”, kwota dofinansowania: 540 820 zł,
• dr hab. Oleksii Kulyk (Wydział Matematyki), temat: „Struktura, stabilność oraz analiza czułości stochastycznych systemów z szumem Lévy'ego: podejście uogólnionego parowania”, kwota dofinansowania: 232 640 zł, 
• dr hab. Mateusz Kwaśnicki (Wydział Matematyki), temat: „Oszacowania norm dyskretnych transformat Hilberta i Riesza”, kwota dofinansowania: 211 200 zł.

Dodatkowo dofinansowanie otrzymały dwa projekty realizowane w konsorcjach, w których uczestniczą także naukowcy z Politechniki Wrocławskiej. Są to:

• „Zbadanie antybakteryjnych właściwości roztworów post-plazmowych uzyskiwanych za pomocą zimnych plazm atmosferycznych względem ekonomicznie istotnych fitopatogenów oraz wpływu tych cieczy na wzrost roślin uprawnych”, kwota dofinansowania: 1 195 340 zł, konsorcjum Uniwersytetu Gdańskiego, Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego oraz Wydziału Chemicznego PWr (kierownik projektu na PWr - dr inż. Anna Dzimitrowicz),
• „Amfoteryczna natura defektów w perowskitach”, kwota dofinansowania: 1 528 800 zł, konsorcjum Fundacji Saule Research Institute i Wydziału Podstawowych Problemów Techniki PWr.

W programie Preludium finansowane są projekty badawcze osób rozpoczynających karierę naukową, bez stopnia naukowego doktora. Wśród warunków konkursowych nie było limitów wiekowych, a w skład zespołu realizującego projekt mogły wejść maksymalnie trzy osoby. Badania można było rozplanować na rok, dwa lub trzy lata. 

Granty otrzymało pięcioro młodych naukowców z PWr:

• Łukasz Niedźwiecki (Wydział Mechaniczno-Energetyczny), temat: „Wpływ lotnych organicznych produktów procesu toryfikacji biomasy odpadowej na jej reaktywność po toryfikacji oraz na inicjację procesu zgazowania”, kwota dofinansowania: 209 920 zł,
• Mateusz Kruszelnicki (Wydział Chemiczny), temat: „Wpływ hydrofobowości powierzchni ciała stałego na stabilność cienkich filmów zwilżających w układzie flotacyjnym ciało stałe-ciecz-gaz”, kwota dofinansowania: 206 400 zł, 
• Michał Kupczyński (Wydział Podstawowych Problemów Techniki), temat: „Silnie skorelowane fazy materii w niskowymiarowych strukturach topologicznych”, kwota dofinansowania: 200 600 zł, 
• Mikołaj Janicki (Wydział Chemiczny), temat: „Fotochemia i Fotofizyka Siarkowanych Prebiotycznych Prekursorów Nukletydów”, kwota dofinansowania: 95 840 zł,
• Aleksandra Pokrzywnicka (Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki), temat: „Mikroskopia holograficzna "on-chip" z mikrosystemowym cytometrem do obrazowania i pomiarów deformacji oocytów świni”, kwota dofinansowania: 70 000 zł. 

We wszystkich rozstrzygniętych konkursach złożono w sumie 3145 wniosków, z czego do finansowania zakwalifikowano 520 projektów. Ich łączna wartość wynosi ponad 390 mln zł, a współczynnik sukcesy wyniósł 16,5%.