Narodowe Centrum Nauki ogłosiło wyniki konkursu Sonata. Wśród laureatów znalazło się aż dziesięć osób z Politechniki Wrocławskiej, które na realizację swoich projektów otrzymało w sumie 11,6 mln zł.

Konkurs Sonata jest skierowany do badaczek i badaczy ze stopniem doktora (uzyskanym od 2 do 7 lat przed wystąpienia z wnioskiem) i wspiera osoby rozpoczynających karierę̨ naukową w prowadzeniu innowacyjnych badań.

W tej edycji konkursu złożono do NCN 1148 wniosków, których łączna wartość wyniosła ponad 1,25 miliarda złotych. Do finansowania zakwalifikowano ostatecznie 218 projektów na kwotę niemal 252,4 miliona złotych. Pierwotnie niemal połowa z nich została umieszczonych na listach rezerwowych, jednak będą one sfinansowane dzięki zwiększeniu budżetu NCN.

Granty Sonata otrzymali:

Dr hab. inż. Andrzej Żak, prof. uczelni (Wydział Chemiczny)

Naukowiec z Instytutu Materiałów Zaawansowanych otrzymał grant w wysokości niemal 2 mln zł na projekt „LighTEM - elektronowa mikroskopia in situ indukowana światłem i jej zastosowanie w obrazowaniu oddziaływań światło-materia na przykładzie terapii fotodynamicznej”.

Badania zakładają opisywanie kinetyki reakcji zachodzących podczas terapii fotodynamicznej z pomocą opracowanej przez naszych badaczy konfiguracji transmisyjnego mikroskopu elektronowego, pozwalającego na obserwację przemian indukowanych światłem.

– W ramach projektu rozbudowujemy także nasze laboratorium o możliwość obserwacji elektronowych próbek ciekłych w dużej objętości i warunkach przepływu oraz mieszania różnych substancji – wyjaśnia prof. Andrzej Żak. – Projekt jest zatem naszym powrotem do nanometrycznych obserwacji reakcji fotochemicznych oraz fotokatalitycznych na granicy ośrodków stałych i ciekłych –dodaje.

Naukowiec ma także nadzieję, że jego praca posłuży do lepszego zrozumienia praktycznych możliwości i ograniczeń przeciwdrobnoustrojowej terapii fotodynamicznej, która w ostatnich latach coraz bardziej zyskuje na popularności.

Dr Nikolaos Antonatos (Wydział Podstawowych Problemów Techniki)

Otrzymał blisko 2 mln zł dofinansowania na projekt „Inżynieria defektów 2D dichalkogenków metali przejściowych do reakcji redukcji azotu”.

– Aktualny proces produkcji amoniaku, substancji niezbędnej do produkcji nawozów oraz różnorodnych produktów przemysłowych, takich jak tekstylia i pestycydy, generuje problemy środowiskowe, prowadząc światową populację do kryzysu energetycznego – mówi dr Nikolaos Antonatos. – Amoniak może również stanowić potencjalny nośnik zielonej energii i paliwo do transportu. Niestety, tradycyjne metody produkcji w dużej mierze opierają się na paliwach kopalnych, co czyni je niezrównoważonymi, szkodząc środowisku i czyniąc również amoniak kosztownym i niewydajnym produktem – dodaje.

Naukowcy starają się więc skorzystać z bardziej przyjaznej dla środowiska alternatywy, znanej jako reakcja redukcji azotu (RRA). Wykorzystując azot, który jest obfitym składnikiem w atmosfery Ziemskiej, chcą zrewolucjonizować produkcję amoniaku i rozwiązać problemy środowiskowe związane z obecnymi metodami jego pozyskiwania.

–  Jednak podejście z RRA okazało się być dość dużym wyzwaniem. Mój projekt ma na celu poszukiwanie nowej klasy materiałów o nazwie dichalkogenki metali przejściowych (DMP), które mają ulepszyć proces RRA. Produkcja tych materiałów jest ekonomiczna, a one same wykazują duży potencjałw zrównoważeniu produkcji amoniaku – podkreśla badacz z W11.

W ramach projektu planowane jest m.in. opracowanie i przygotowanie różnorodnych TMDs odpowiednich do efektywnej produkcji amoniaku, modyfikacja struktury TMDs w celu zwiększenia ich zdolności do oddziaływania z azotem, co sprawi, że proces produkcji będzie bardziej efektywny oraz dokładne zbadanie opracowanych materiałów w celu zrozumienia ich działania i potencjalnego wpływu na bardziej ekologiczną produkcję amoniaku.

Dr inż. Magdalena Wojtas (Wydział Chemiczny)

Otrzymała ponad 1,4 mln zł na projekt „Model in vitro bazujący na natywnej macierzy organicznej do badania roli makrocząsteczek w mineralizacji i regeneracji otolitów i otokoniów ucha wewnętrznego”.

Otolity i otokonia są biominerałami znajdującymi się w uchu wewnętrznym kręgowców odpowiedzialnymi za odczuwanie równowagi i orientacji w przestrzeni. Zwyrodnienie lub przemieszczenie otokonii jest powszechnym zaburzeniem równowagi związanym z wiekiem, zwanym łagodnymi położeniowym zawrotem głowy (ang. benign paroxysmal positional vertigo – BPPV).

Problemy z układem przedsionkowym, takie jak BPPV, notuje się u około 9% osób w wieku 65 lat lub starszych, ponadto upadki związane z zaburzeniami równowagi stanowią ponad połowę przypadkowych zgonów wśród osób starszych. Pomimo znaczenia klinicznego zebrano stosunkowo niewiele wiadomo na temat mechanizmów kontrolujących i utrzymujących krystalizację otokoniów.

– Celem projektu jest zrozumienie molekularnych mechanizmów kontrolujących biomineralizację otolitów i otokoniów ucha wewnętrznego, aby opracować nowatorskie metody regeneracji tych biominerałów – mówi dr inż. Magdalena Wojtas. – W planach jest m.in. przeprowadzenie kompleksowej analiza macierzy organicznej otokoniów i otolitów, aby zidentyfikować główne modyfikacje potranslacyjne i porównać ich skład – dodaje.

Długoterminowym efektem projektu będzie opracowanie strategii leczenia dysfunkcji układu przedsionkowego człowieka oraz strategii ochronnych przed ototoksycznością antybiotyków. Z kolei jego bezpośrednim rezultatem będzie lepsze poznanie kluczowych czynników molekularnych, wpływających na mineralizację otolitów/otokoniów w organizmach modelowych oraz zaproponowanie nowych strategii regeneracji otokoniów.

Dr inż. Szymon Zelewski (Wydział Podstawowych Problemów Techniki)

Naukowiec z Katedry Fizyki Doświadczalnej otrzymał ponad 1,2 mln zł na realizację projektu „W stronę statycznego nieporządku energetycznego perowskitów hybrydowych: podstawowy wskaźnik wydajności cienkowarstwowych struktur optoelektronicznych (PeroDisorder).

Dr inż. Szymon Zelewski zwraca uwagę, że ostatnie lata przyniosły bezprecedensowy rozwój paneli fotowoltaicznych opartych o materiały nowej generacji. Ogniwa bazujące na perowskitach hybrydowych w zaledwie dekadę osiągnęły wydajność konwersji energii porównywalną z obecnymi na rynku panelami krzemowymi, przy znacznie prostszym procesie wytwarzania w warunkach laboratoryjnych który nie wymaga przetwarzania wysokotemperaturowego.

– Z badań podstawowych właściwości optycznych materiału pochłaniającego światło, służącego jako tzw. warstwa aktywna, można nie tylko ocenić pewne odstępstwa rzeczywistego materiału od jego idealnej struktury krystalicznej, ale jednocześnie zidentyfikować czynniki wpływające na najbardziej istotne parametry przyrządów optoelektronicznych – tłumaczy naukowiec. – Powiązanie między właściwościami absorpcyjnymi półprzewodnikowych warstw aktywnych a wydajnością paneli fotowoltaicznych jest dobrze udokumentowana, a nasze wyniki pokazują, że podobne zależności występują również dla diod świecących na bazie tych samych materiałów – zaznacza.

Badania te wymagają jednak niekonwencjonalnych metod eksperymentalnych, dlatego w ramach projektu nasz naukowiec planuje zastosować spektroskopię fototermiczną do pomiarów właściwości absorpcyjnych materiałów aktywnych ze znacznie większą dokładnością niż jest to możliwe przy zastosowaniu klasycznych metod spektroskopii optycznej.

– Kluczowe dla zrozumienia potencjalnego wpływu dodatkowych warstw w tzw. strukturach kanapkowych wykorzystujących przezroczyste elektrody będą pomiary zewnętrznej wydajności kwantowej, bezpośrednio odwzorowującej przepływ prądu elektrycznej w ogniwach w odpowiedzi na wzbudzenie wiązką światła – wyjaśnia. – Głównym celem projektu będzie zbadanie tych właściwości w temperaturach kriogenicznych, co umożliwi odróżnienie wpływu różnych czynników na właściwości materiałów i struktur oraz osiągnięcie reżimu nieporządku statycznego – bez zaburzenia aktywowanymi temperaturą efektami dynamicznymi – dodaje.

Dr inż. Paweł Sokołowski (Wydział Mechaniczny)

Naukowiec otrzymał dofinansowanie w wysokości ponad 1,1 mln zł na projekt „Samoleczące powłokowe bariery cieplne – jak mikrozmiany struktury wpływają na ogólną wytrzymałość powłoki”.

– Badania dotyczą powłokowych barier cieplnych, czyli wielowarstwowych układów powłokowych stosowanych do zabezpieczenia materiałów przed oddziaływaniem ekstremalnych temperatur – mówi dr inż. Paweł Sokołowski. – Stosowane są one m.in. w silnikach odrzutowych, w lotnictwie. Innowacją proponowaną w projekcie jest określenie możliwości opracowania powłok wykorzystujących efekt tzw. samoleczenia – dodaje.

Materiały samonaprawiające są inspirowane systemami biologicznymi i mają zdolność naprawy uszkodzeń fizycznych lub przywracania sprawności funkcjonalnej. Proces ten ma zachodzić autonomicznie na skutek utleniania dedykowanych dodatków wprowadzonych do powłok i prowadzić do przywracania sprawności funkcjonalnej systemu powłokowego. Mechanizmy samoleczenia będą zachodziły w mikroskali, należy natomiast ocenić jak wpłyną na zachowanie się powłoki w skali makro, co jest przedmiotem tego projektu.

Dr inż. Alina Szukalska (Wydział Chemiczny)

Badaczka z Instytutu Materiałów Zaawansowanych otrzymała grant w wysokości ponad miliona zł na projekt „Od trzech do jednego barwnika: innowacyjne materiały dla białej i wielokolorowej emisji”.

W kontekście rozwoju optoelektroniki poszukiwanie źródeł o regulowanej barwie, zdolnych do emitowania wielokolorowego i białego światła laserowego, stało się istotnym celem badawczym od czasu wynalezienia pierwszego białego lasera w 2015 roku.

Ostatnie osiągnięcia, zwłaszcza wprowadzenie telewizji laserowej na rynek, stanowią ogromny przełom technologiczny i komercyjny. Urządzenia te przewyższają parametrami konwencjonalne wyświetlacze i telewizory. Lasery zapewniają unikalną głębię barw, precyzyjne przestrajanie oraz oferują możliwość tworzenia kompaktowych i elastycznych urządzeń.

– Projekt jest również motywowany przydatnością białych laserów w intensywnie badanej obecnie technologii Li-Fi (Light-Fidelity). Jest to nowa koncepcja, która wyprzedza Wi-Fi nawet stukrotnie, w kontekście szybkości przesyłania danych. Otwiera to możliwość korzystania jednocześnie z oświetlenia i komunikacji poprzez światło w środowiskach wymagających szczególnej ostrożności, takich jak samoloty i szpitale – tłumaczy dr inż. Alina Szukalska. – Celem naukowym projektu jest opracowanie nowatorskich systemów do generowania białego i wielokolorowego światła laserowego – dodaje.

Kluczowe zagadnienia to udowodnienie, że precyzyjna synteza przyczyni się do stworzenia nowych materiałów zdolnych do generowania białej fluorescencji i emisji laserowej. Istotne jest także integrowanie tych materiałów w regulowane systemy do emisji wielokolorowej.

Do tej pory naszej badaczce udało się uzyskać białe laserowanie w trzech systemach organicznych, rozpoczynając od emulsji ciekłokrystalicznej z doskonałą separacją faz. Po raz pierwszy w światowej literaturze przedstawiony został także przełom, bazujący na wykorzystaniu do białego laserowania jedynie dwóch zamiast trzech barwników. Najnowsze badania dowiodły uzyskania tego efektu w wymagającym, ciekłym środowisku.

– Nowatorski charakter projektu polega nie tylko na dążeniu do otrzymania kolejnych systemów z wykorzystaniem dwóch i trzech barwników, ale także na maksymalnym uproszczeniu idei poprzez zastosowanie tylko jednego chromoforu (po raz pierwszy w literaturze światowej). Harmonogram zakłada stworzenie oczekiwanych systemów, począwszy od syntezy związków, poprzez ich systematyczną charakterystykę spektroskopową podstawową, laserową oraz badania morfologiczne przy użyciu zaawansowanych technik mikroskopowych – wyjaśnia dr inż. Alina Szukalska.

Dr inż. Hassan Abdolpour (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego)

Naukowiec otrzymał ponad milion zł na projekt „Zrozumienie skuteczności nowej metody wzmacniania i naprawy konstrukcji przy użyciu materiału Eco-Repair (Eco-Jacket)”.

W swoich badaniach chce zademonstrować nowe techniki wzmacniania i naprawy konstrukcji, których zaletą jest fakt, że są przyjazne dla środowiska i opłacalne dzięki ulepszonym środkom wiążącym. Wylewanie nowej warstwy betonu tzw. nakładki na podłoże jest powszechną metodą wzmacniania i naprawy konstrukcji. Jednym z głównych problemów w jej stosowaniu jest wyższa cena i emisja CO2 oraz niższa efektywna długość gięcia.

– Na tej podstawie w ramach badań nad nakładką zaproponowałem nową generację ultrawysokiej jakości betonu zbrojonego włóknami poprzez zastąpienie cementu zużytym katalizatorem z rafinerii petrochemicznych i włóknami stalowymi pochodzącymi z recyklingu z opon wycofanych z eksploatacji – wyjaśnia dr inż. Hassan Abdolpour. – Tematyka badań w tym projekcie jest szeroka i obejmuje dziedziny inżynierii materiałowej, inżynierii konstrukcyjnej i chemii – dodaje.

W proponowanych badaniach naukowiec planuje wykorzystać wiele metod badawczych, w tym m.in. badania eksperymentalne, numeryczne, analityczne i parametryczne w czterech zadaniach trwających 36 miesięcy, a by wyjaśnić skuteczność materiału Eco-Jacket we wzmacnianiu różnych elementów konstrukcyjnych, takich jak płyty betonowe, belki, kolumny i mury ściany.

Prace będą prowadzone w Katedrze Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych we współpracy z Wydziałem Mechaniki Uniwersytetu w Porto (Portugalia).

Dr inż. Marcin Chwała (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego)

Na projekt „Probabilistyczna analiza graniczna w rekonstrukcji zawalisk i ocenie stateczności księżycowych jaskiń lawowych (PROMISE)” nasz naukowiec otrzymał ponad 700 tys. zł.

Jaskinie lawowe (lava tubes) są naturalnymi obiektami pochodzenia wulkanicznego o budowie zbliżonej do tunelu, które powszechnie występują w aktywnych wulkanicznie rejonach Ziemi, osiągając rozmiary do 20-30 metrów w przekroju poprzecznym i długości do kilkudziesięciu kilometrów.

– Istotną cechą, szczególnie w kontekście ich wykrywania, jest występowanie zawalisk do wnętrza tunelu objawiających się charakterystycznymi otworami na powierzchni (skylights). Istnieją silne dowody na występowanie jaskiń lawowych na  Księżycu i Marsie i ten kierunek jest szczególnie istotny z uwagi na możliwości, jakie oferują przyszłym eksploratorom – mówi dr inż. Marcin Chwała. – Poza oczywistą funkcją schronienia przeciw zagrożeniom powierzchniowym (takim jak ekstremalne wahania temperatury, promieniowanie i mikrometeoryty), księżycowe jaskinie lawowe są wielką obietnicą dla badań naukowych w zakresie geologii, astrofizyki, nauk o formowaniu ciał układu słonecznego czy astrobiologii – dodaje.

Co ważne, planowanie jakiejkolwiek działalności człowieka w księżycowych jaskiniach lawowych będzie wymagało poszerzenia naszej wiedzy o zawaliskach oraz analizy stateczności i bezpieczeństwa tych obiektów. Wystąpienie określonej geometrii zawaliska niesie niezwykle istotne informacje, które do tej pory nie były wykorzystane w kontekście wyznaczania kształtów i rozmiarów jaskiń lawowych na Księżycu.

Zawaliska pojawiają się w najsłabszych obszarach stropu, np. w miejscach, gdzie strop ma najmniejszą miąższość, gdzie skały mają najsłabsze parametry mechaniczne lub gdzie występują spękania w masywie skalnym. Dodatkowo występują jeszcze oddziaływania zewnętrzne takie jak trzęsienia księżyca (moonquakes), wpływ powierzchniowej warstwy regolitu i inne czynniki.

– W projekcie będę chciał zbadać niektóre z wyżej wymienionych wpływów i charakterystyk za pomocą analizy wstecznej geometrii zawalisk uzyskanych w drodze numerycznych symulacji. Poszukiwanie rekonstrukcji geometrii jaskiń lawowych dla których będziemy uzyskiwać podobne geometrie zawalisk w stosunku do tych zidentyfikowanych za pomocą sond kosmicznych pozwoli nam lepiej zrozumieć proces powstawania zawaliska oraz możliwe kształty i rozmiary księżycowych jaskiń lawowych – wyjaśnia naukowiec.

Projekt będzie realizowany we współpracy z naukowcami z Chile, Japonii, Włoch oraz pracownikami Katedry Geotechniki Hydrotechniki, Budownictwa Podziemnego i Wodnego PWr.

Dr Jolanta Maj (Wydział Zarządzania)

Badaczce z Katedry Systemów Zarządzania i Rozwoju Organizacji przyznano grant w wysokości 645 136 zł na projekt „Przełamując Granice Samotności: Rola Menedżerów w Wspieraniu Społecznej i Profesjonalnej Inkluzji Pracowników Niezależnych Pracujących Zdalnie”.

– Krajobraz pracy niezależnej szybko się zmienia, ale nie jest to jedynie łatwa i bezproblemowa zmiana. Obserwujemy m.in. niepokojący trend wzrastającego poczucia samotności wśród pracowników pracujących niezależnie. Są oni samozatrudnieni i często równocześnie zajmują się kilkoma pracami, co sprawia, że mają ograniczone możliwości budowania bliskich relacji z innymi pracownikami organizacyjnymi. Pandemia COVID-19 oraz popularyzacja pracy zdalnej sprawiły, że ta samotność jeszcze się pogłębiła. Nasze badania postawiły sobie za cel odpowiedzieć na ważne pytanie: Jak menedżerowie mogą pomóc pracownikom niezależnym poczuć się bardziej włączonymi i uwzględnionymi? – mówi dr Jolanta Maj.

Naukowcy chcą wykorzystać tzw. podejście mieszane, czyli przeprowadzić badania jakościowe – wywiady oraz badania ilościowe – ankietę skierowaną do około 1 000 osób, a w opracowaniu odpowiedzi badacze posłużą się programami komputerowymi i analizą statystyczną.

Dr Jolanta Maj podkreśla, że badania nie tylko eksplorują doświadczenia izolacji wśród pracowników niezależnych, lecz także kładą także duży nacisk na umożliwienie menedżerom podjęcia czynnych działań w tworzeniu bardziej wspierającego i inkluzywnego środowiska dla tej rosnącej grupy osób.

– Nasze badania dostarczą menedżerom praktycznych pomysłów na zatarcie tego rozłamu. Sugerują, co mogą oni zrobić, aby zbliżyć swoich pracowników, nawet jeśli nie są w tym samym biurze. Poprzez nasze badania staramy się dostarczyć konkretnych strategii dla menedżerów, by zmniejszyć izolację i zwiększyć inkluzywność wśród niezależnych pracowników zdalnych. To badanie otwiera nowe horyzonty w zrozumieniu, jak ludzie czują się w pracy, szczególnie ci, którzy pracują niezależnie z domu – dodaje dr Jolanta Maj.

Dr inż. Paweł Niewiadomski (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego)

Na projekt „Eksperymentalna ocena wpływu Materiałów Odpadowych pochodzenia Rafineryjnego wykorzystywanych jako częściowy zamiennik CEMentu i kruszywa naturalnego na właściwości kompozytu cementowego (MOR-CEM) otrzymał grant w wysokości ponad 500 tys. zł.

Nasz naukowiec planuje przeprowadzić kompleksowe badania właściwości kompozytu cementowego zawierającego materiały odpadowe z rafinerii ropy naftowej w różnych formach jako częściowy zamiennik cementu i kruszywa naturalnego.

– Kompozyty cementowe są najważniejszymi materiałami budowlanymi na świecie, jednak produkcja ich podstawowych składników, Cementu Portlandzkiego (CP) i kruszyw naturalnych, odpowiada za 5-8% globalnej emisji CO2 i zużycie znacznej ilości zasobów naturalnych, przyczyniając się tym samym do globalnych problemów środowiskowych – tłumaczy dr inż. Paweł Niewiadomski. – Jednym ze sposobów redukcji tej emisji jest częściowe zastąpienie CP i kruszyw odpowiednimi materiałami alternatywnymi o właściwościach pucolanowych, często pochodzenia odpadowego – dodaje.

W projekcie wybrano odpady pochodzenia rafineryjnego (OPR) z polskiej rafinerii ropy naftowej w tym m.in. zużyty katalizator fluidalnego krakingu katalitycznego, mieszaninę zużytych katalizatorów z instalacji odzysku siarki elementarnej oraz odpadowe kulki ceramiczne jako pozostałości sit molekularnych.

Prowadzone badania pozwolą na wyznaczenie korelacji między różnymi właściwościami OPR w postaci oczyszczonej i nieoczyszczonej a ich całkowitym wpływem na właściwości kompozytów cementowych i cykl życia takich kompozytów z naciskiem na ich toksyczność.

– Na podstawie badań wstępnych można przypuszczać, że zastąpienie do 25% CP lub kruszywa naturalnego materiałem OPR umożliwi przygotowanie kompozytu cementowego o zachowanych lub nieco ulepszonych właściwościach. Związana z tym emisja CO2, koszty i zużycie zasobów naturalnych zmniejszą się do 25%, podczas gdy OPR zostaną przekształcone w zielone surowce, rozwiązując problem ich składowania i przedłużając cykl życia – podkreśla badacz z Katedry Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych.

Pełną listę laureatów konkursu można znaleźć na stronie NCN.

mic