Projekti / Programi
Analitika in kemijska karakterizacija materialov ter procesov
01. januar 2020
- 31. december 2025
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P003 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
analizna kemija, kemijska karakterizacija, elementno 2D/3D (bio)oslikovanje, LA-ICP-MS, elektrokemijski senzorji, plinski senzorji, optotermične tehnike, atmosferska kemija, analiza sledov, težke kovine, sekundarni organski aerosoli, varstvo okolja, diagnostika, zdravje, nacionalna varnost
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
20. marec 2023;
A3 za obdobje 2017-2021
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
580 |
17.018 |
15.305 |
26,39 |
| Scopus |
594 |
18.391 |
16.638 |
28,01 |
Raziskovalci (28)
Organizacije (2)
Povzetek
Program obsega temeljne študije in razvoj analiznih orodij, senzorjev in pristopov na treh povezanih področjih elektrokemijske senzorike, kemijske karakterizacije in elementnega oslikovanja ter atmosferske kemije.
(i) Elektrokemijska senzorika: (a) študirali bomo elektrokemijske (stripping) procese s sklopitvijo in korelacijo elektrokemijskih meritev z elementno masno spektrometrijo, čemur bodo sledile prve študije teh procesov v realnem času na nano ali atomski skali s sklopitvijo elektrokemije s tekočinsko presevno elektronsko mikroskopijo (TEM); (b) v okviru študij tankoslojnih elektrod (bizmutovih, antimonovih, bakrovih) bomo razvijali nove tipe senzorjev za detekcijo sledov ionov težkih kovin in organskih analitov pomembnih na področjih varstva okolja in biomedicine; (c) poglobili bomo nedavno pričet razvoj elektrokemijskih plinskih senzorjev na osnovi pri nas sintetiziranih večfunkcionalnih senzorskih materialov za potencialno uporabo v klinični diagnostiki, ohranjanju kulturne dediščine, varstvu okolja in nacionalni varnosti.
(ii) Na področju kemijske karakterizacije in elementnega oslikovanja z lasersko ablacijo-elementno masno spektrometrijo (LA-ICP-MS) bomo poglobili temeljne študije interakcije laserja s snovjo ter preiskovali različne načine multimodalnega oslikovanja z uporabo komplementarnih tehnik in z interpretacijo rezultatov s pomočjo data-fusion, data-mining in modeliranja. Razvijali bomo nove pristope za karakterizacijo nanodelcev v bioloških tkivih z uporabo LA-ICP-MS. Problemi s kvantifikacijo pri LA-ICP-MS bodo naslovljeni z razvojem strategij absolutne kalibracije in z razvojem novih standardnih materialov. V okviru interdisciplinarnih študij bomo z uporabo optotermične tehnike odklona žarka in spektrometrije s toplotnimi lečami razvijali protokole za neporušno in nekontaktno fizikalno-kemijsko karakterizacijo naprednih elektronskih in medicinskih materialov. Na osnovi optotermičnih tehnik bomo razvijali tudi nove sklopljene analizne metode za študij (bio) kemijskih procesov v živilski industriji, za toksikološke analize onesnaževal v okolju ter za detekcijo biomarkerjev neurodegenerativnih bolezni in virusnih infekcij.
(iii) Atmosferska kemija: raziskovali bomo večfazne atmosferske kemijske pretvorbe pomembnih onesnaževal na mehanističnem in kinetičnem nivoju. Preiskovali bomo (a) nastanek in staranje rjavega ogljika (BrC) in obarvanih hlapnih organskih komponent, ki vplivajo na absorpcijske lastnosti ozračja (efekt tople grede) in s tem na klimatske spremembe, ter (b) nastanek in staranje sekundarnih organskih aerosolov (SOA), ki bistveno prispevajo k masi organskega ogljika v ozračju in direktno vplivajo na nastanek oblakov ter škodujejo našemu zdravju. Razvijali bomo pristope za kvalitativno in kvantitativno analizo sledov elementov in organskih komponent aerosolskih nanodelcev, študije pa bomo podpirali s toksikološkimi raziskavami proučevanih onesnaževal.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru raziskovalnega programa "Analitika in kemijska karakterizacija materialov ter procesov" bomo izvajali temeljne raziskave in razvoj na med seboj tesno povezanih področjih:
- elektrokemijske senzorike: študije elektrokemijskih (stripping) procesov (v realnem času) na nano ali atomski skali, študij in razvoj tankoslojnih elektrod (bizmutovih, antimonovih, bakrovih) in plinskih senzorjev.
- kemijske karakterizacije in elementnega oslikovanja: študije interakcije laserja s snovjo in 2D/3D elementnega oslikovanja trdih in poltrdih vzorcev z lasersko ablacijo sklopljeno z elementno masno spektrometrijo (LA-ICP-MS) ter študije detekcije (kovinskih) nanodelcev v bioloških vzorcih s pomočjo elementnega (bio)oslikovanja. V okviru interdisciplinarnih študij bomo z uporabo optotermične tehnike odklona žarka in spektrometrije s toplotnimi lečami razvijali protokole za neporušno in nekontaktno fizikalno-kemijsko karakterizacijo naprednih elektronskih in medicinskih materialov.
- atmosferske kemije: mehanistične in kinetične študije večfaznih atmosferskih kemijskih pretvorb onesnaževal s poudarkom na nastanku in staranju rjavega ogljika ter sekundarnih organskih aerosolov.
Zaradi izredno aktualnih tematik, izzivov in raziskovalnih usmeritev, tudi v skladu s smernicami Obzorje 2020 (zdravje, prehranska varnost, podnebni ukrepi, okolje, varna družba), ki se navezujejo na več pomembnih drugih znanstvenih področij (materiali, klinična diagnostika, biotehnologija, industrijska kontrola, ohranjanje kulturne dediščine), pomenijo znanstveno-raziskovalne aktivnosti naše skupine znaten prispevek v svetovnem merilu. To velja tako v smislu temeljnih študij in spoznanj (študij elektrokemijskih procesov, študije novih tipov tankoslojnih elektrod in razvoj senzorskih materialov za detekcijo pomembnih anorganskih in organskih zvrsti, razvoj edinstvenih protokolov 2D in 3D elementnega (bio)oslikovanja z lasersko ablacijo sklopljeno z elementno masno spektrometrijo, razvoj optotermičnih tehnik za fizikalno-kemijsko karakterizacijo, pomembne atmosferske študije v povezavi s transformacijo produktov pri izgorevanju biomase), kakor tudi na področju uporabnih raziskav. Vse to bo, kot doslej, jasno izkazano s številnimi kvalitetnimi znanstvenimi prispevki v visoko uvrščenih mednarodnih znanstvenih revijah, z mnogimi drugimi prispevki in predstavitvami na domačih in mednarodnih znanstvenih srečanjih, z organiziranjem mednarodnih znanstvenih konferenc in z uspešnim prenosom vrhunskega znanja preko sodelovanja z domačimi in tujimi akademskimi in neakademskimi/industrijskimi partnerji. Znanstveno-raziskovalni pomen, odmevnost in aktualnost naših usmeritev so izkazani tudi preko nedavno uspešno zaključenega sodelovanja v projektu NanoRestArt (Obzorje 2020, No. 646063) na področju ohranjanja kulturne dediščine v okviru razvoja elektrokemijskih plinskih senzorjev za detekcijo izbranih hlapnih organskih spojin kot zgodnjih znanilcev razpada umetniških artefaktov, pravkar pridobljenega projekta NATO na področju razvoja elektrokemijskih plinskih senzorjev za zgodnjo detekcijo in opozarjanje na prisotnosti perokso eksplozivov in preko sodelovanja v potekajočem projektu NaMeS (Obzorje 2020, No. 711859) na področju študij nastajanja in transformacij sekundarnih organskih aerosolov iz hlapnih organskih spojin, ki jih emitirajo rastline. Do zanimivih znanstvenih spoznanj in rezultatov prihajamo tudi preko formalnih in neformalnih sodelovanj z uglednimi tujim institucijami, kot so Rijks muzej (Amsterdam, Nizozemska), Universita Ca'Foscari (Benetke, Italija), Ghent University (Gent, Belgija) in z mnogimi drugimi tujimi in domačimi raziskovalnimi skupinami.
Pomen za razvoj Slovenije
Glavne aktivnosti programske skupine potekajo v okviru raziskovalnega programa "Analitika in kemijska karakterizacija materialov ter procesov" in obsegajo temeljne študije in razvoj novih analiznih orodij, senzorjev, naprednih metodologij in novih pristopov za (i) kemijsko analizo/detekcijo (sledov) elementov in plinastih analitov, karakterizacijo spojin, materialov in procesov, (ii) njihovo uporabo na drugih aktualnih znanstveno-raziskovalnih/interdisciplinarnih področjih in (iii) raziskovalno-razvojno podporo pri sodelovanju z drugimi akademskimi in neakademskimi/industrijskimi partnerji. Aktualne vsebine raziskovalnega programa, skupaj s pridobljenimi ekspertizami, omogočajo posreden ali neposreden vpliv in/ali prenos znanj na področjih družbenoekonomskega in kulturnega razvoja Republike Slovenije (tehnološki in trajnostni razvoj) in so usklajene z več prednostnimi izzivi, ki jih je opredelila EU v okviru Obzorja 2020. Raziskave so naravnane v skladu s svetovnimi smernicami ter potrebami na področjih varstva okolja (preučevanje aerosolov in atmosferskih procesov, analiza sledov in ultrasledov kovinskih ionov), zdravja in varne hrane (analiza kompleksnih (bio)vzorcev, razvoj mikroanaliznih metod potencialno uporabnih v diagnostiki, razvoj senzorjev, bioanalitika toksičnih in esencialnih komponent), industrijskega monitoringa (analiza končnih in medfaznih vzorcev v tehnoloških procesih), razvoja materialov, ohranjanja naravne in kulturne dediščine (nedestruktivna kemijska analiza in mikroanaliza trdih in poltrdih materialov ter predmetov zgodovinskega pomena, razvoj elektrokemijskih senzorjev za detekcijo plinastih produktov kot znanilcev pričetka razpada umetniških artefaktov) in nacionalne varnosti (razvoj senzorjev za detekcijo eksplozivov v okviru izvajanja Nato projekta). Rezultat uspešnega prenosa znanja je tudi dosedanje sodelovanje z več deset industrijskimi partnerji, med drugim tudi v okviru pogodb, kot so Lek (Sandoz, Novartis), Dechra, Kamnik-Schlenk, Krka, Wire, Calcit, Zavod za gradbeništvo Slovenije in mnogi drugi. Gostimo in v okviru mentorstev ter so-mentorstev usposabljamo do- in podiplomske študente/mlade raziskovalce ter podoktorske raziskovalce z namenom učinkovitega prenosa in izmenjave znanj, izobraževanja in ustvarjanja vrhunskih kadrov. Intenzivno smo vpeti v slovenski znanstveno-raziskovalni prostor v okviru formalnih in neformalnih sodelovanj (Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Biotehniška fakulteta, Medicinska fakulteta, Veterinarska fakulteta, Univerza v Mariboru, Univerza v Novi Gorici, Institut Jožef Stefan) pri koriščenju in nudenju instrumentalnih kapacitet in izmenjavi znanj. V tem okviru sodelujemo tudi v infrastrukturnem programu Kemijskega inštituta. Predstavitve naših dosežkov na številnih mednarodnih znanstvenih srečanjih, tudi v okviru vabljenih predavanj, organizacija mednarodnih konferenc in obiski naših raziskovalcev na uglednih tujih znanstvenih ustanovah znatno prispevajo k mednarodni prepoznavnosti naše raziskovalne skupine, Kemijskega inštituta in države ter posledično k lažjemu dostopu do novih tehnologij, ustvarjanju pogojev za vključevanje v mednarodne projekte in v mednarodno delitev dela. Spoznanja na področju atmosferske kemije bi lahko koristila pri pripravi nacionalnih strategij glede okoljskih in sorodnih predpisov ter vključevanje izsledkov raziskav v širše atmosferske modele, razvoj elementnega oslikovanja z lasersko ablacijo sklopljeno z elementno masno spektrometrijo kaže možnosti atraktivne uporabe tudi na področjih biomedicinskih in toksikoloških raziskav, medtem ko razvoj novih senzorjev omogoča njihovo potencialno uporabo na področjih varstva okolja in klinične diagnostike (detekcija plinastih aldehidov in ketonov v izdihanem zraku za zgodnje odkrivanje pljučnega raka in diabetesa).
