Príprava, štruktúrna a magnetická charakterizácia komplexy prechodných kovov vykazujúcich pomalú relaxáciu magnetizácie
Objektom skúmania predkladaného dizertačného projektu bude syntéza a charakterizácia nových koordinačných zlúčenín prechodných kovov a/alebo lantanoidov so zameraním na ich magnetické vlastnosti. Cieľom bude pripraviť nové materiály, ktoré by vykazovali špeciálne magnetické efekty akými sú jednomolekulový magnetizmus alebo jednoretiazkový magnetizmus. Tieto typy materiálov sú atraktívne z hľadiska aplikácií v rôznych odvetviach nanotechnológií – vysoko kapacitné pamäťové nosiče (hard disky v PC), displeje, MRI, spinotronika... – nakoľko vykazujú magnetickú bi- a/alebo multistabilitu na molekulovej úrovni. Počas riešenia projektu sa doktorand oboznámi s pokročilou organickou a koordinačnou syntézou, pričom z hľadiska charakterizácie novopripravených látok si osvojí aj potrebné analytické a spektrálne metódy. Dôležitým stupňom riešenia dizertačného projektu bude charakterizácia magnetických vlastností komplexov pomocou magnetických meraní na MPMS SQUID magnetometri.
Vedúci práce: Doc. Ing. I. Šalitroš, DrSc., ivan.salitros@stuba.sk
Syntetické modelové systémy metaloenzýmov pre aktiváciu O2
Ióny prechodných kovov sa nachádzajú v aktívnych miestach viacerých enzýmov, v ktorých zohrávajú dôležitú štrukturálnu a funkčnú úlohu. Takéto metaloenzýmy účinne katalyzujú mnohé z najzložitejších a najdôležitejších reakcií v prírode, medzi ktoré patrí aj aktivácia molekulového dikyslíka O2. Príroda využíva dikyslík ako kľúčové oxidačné činidlo pri premene biomolekúl. Metaloenzýmy aktivujúce molekulu dikyslíka sú zodpovedné za dôležité biologické funkcie ako napríklad za reguláciu neurotransmiterov, za prenos samotného dikyslíka či za bunkové dýchanie. Cieľom dizertačnej práce bude príprava a charakterizácia komplexov na báze medi, niklu a mangánu, ktoré sú schopné aktivácie molekulového dikyslíka. Hlavným zámerom PhD práce bude syntéza a štúdium jedno- alebo viacjadrových komplexov, schopných vystupovať ako syntetické modely tyrozinázy a katechol oxidázy, teda enzýmov, ktoré katalyzujú hydroxylačné a oxidačné reakcie.
Vedúci práce: Doc. Ing. J. Švorec, PhD., jozef.svorec@stuba.sk
Štúdium komplexov prechodných kovov metódami kvantovej kryštalografie
Syntéza a kryštalografická analýza komplexov prechodných kovov s potenciálnou protinádorovou aktivitou. Pripravené zlúčeniny budú charakterizované spektrálnymi metódami a röntgenovou štruktúrnou analýzou. Štruktúrna analýza sa vykoná štandardnými metódami chemickej kryštalografie (nezávislý atómový model), ako aj metódami kvantovej kryštalografie (multipólové spresnenie a Hirshfeldovo spresnenie atómov).
Vedúci práce: Prof. Ing. J. Moncoľ, DrSc., jan.moncol@stuba.sk
Teoretické štúdium spinových prechodov v komplexoch Hoffmannovho typu
Štúdium spinových prechodov (angl. spin crossover, SCO), ktoré vznikajú v dôsledku bistability elektrónovej štruktúry v niektorých komplexoch prechodných prvkov, je atraktívnou oblasťou výskumu na pomedzí anorganickej chémie, materiálového inžinierstva a fyziky tuhej fázy. V súčasnosti sa stávajú dostupnými pokročilé výpočtové metódy, ktoré otvárajú dvere k lepšiemu pochopeniu javu SCO. Metódy DFT napríklad dovoľujú nahliadnuť do elektrónovej štruktúry molekúl, zväčša sú však limitované použitými aproximáciami akými sú nulová absolútna teplota alebo umiestnenie molekuly vo vákuu. Na druhej strane Monte-Carlo simulácie umožňujú opísať aj správanie makroskopického množstva častíc pri nenulovej teplote, avšak vstupné parametre musia byť do modelu poskytnuté z experimentu alebo výpočtu. Cieľom navrhovanej témy dizertačnej práce je prispieť k integrácii dvoch spomenutých moderných výpočtových stratégií. Vhodným študijným objektom sú trojrozmerné polyméry Hoffmannovho typu, napríklad [Fe(pyrazine)Pt(CN)4]. Jeho materiálové vlastnosti sa dajú získať pomocou periodických DFT výpočtov využijúc pri tom možnosti HPC STU a superpočítača Devana výpočtového centra SAV. Ich výsledky budú následne slúžiť ako vstup pre Monte-Carlo simulácie uskutočnené pomocou programu vyvíjaného na hostiteľskom pracovisku. Dizertant pri štúdiu nadobudne znalosti zo súčasnej teoretickej anorganickej chémie a stane sa schopným presadiť sa v kompetitívnom domácom i zahraničnom akademickom prostredí.
Vedúci práce: Doc. Ing. J. Pavlik, PhD., jan.pavlik@stuba.sk
Železnaté a železité koordinačné zlúčeniny s heterocyklickými aromatickými ligandami
Objektom skúmania predkladaného dizertačného projektu bude syntéza a charakterizácia nových koordinačných zlúčenín prechodných kovov so zameraním na ich magnetické a fotomagnetické vlastnosti. Cieľom bude pripraviť nové materiály, ktoré by vykazovali magnetickú bistabilitu medzi nízko- a vysokospinovým stavom, tzv spin crossover efekt. Špeciálny dôraz sa bude klásť na implementáciu fotoaktívnych substituentov (antracény, azofenoly, stylbény...) do molekulovej štruktúry N-donorových heterocyklických ligandov, čo umožní fotoprepínanie magnetických vlastností výsledných komplexov prechodných kovov. Tieto typy koordinačných materiálov sú atraktívne z hľadiska aplikácií v rôznych odvetviach nanotechnológií – vysoko kapacitné pamäťové nosiče (hard disky v PC), displeje, MRI, spinotronika... – nakoľko vykazujú magnetickú bi- a/alebo multistabilitu na molekulovej úrovni. Počas riešenia projektu sa ašpirant oboznámi s pokročilou organickou a koordinačnou syntézou, pričom z hľadiska charakterizácie novopripravených látok si osvojí aj potrebné analytické a spektrálne metódy. Dôležitým stupňom riešenia dizertačného projektu bude charakterizácia magnetických vlastností komplexov pomocou magnetických meraní na MPMS SQUID magnetometri.
Vedúci práce: Doc. Ing. I. Šalitroš, DrSc., ivan.salitros@stuba.sk
