Projekti / Programi
Fizikalna kemija heterogenih sistemov
01. januar 1999
- 31. december 2003
Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
Koda |
Veda |
Področje |
P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
P410 |
Naravoslovno-matematične vede |
Teoretična kemija, kvantna kemija |
P401 |
Naravoslovno-matematične vede |
Elektrokemija |
P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
B600 |
Biomedicinske vede |
Kirurgija, ortopedija, travmatologija |
B700 |
Biomedicinske vede |
Okoljsko zdravstvo |
kvantno-kemijske metode in izračuni,ravnotežne strukture,kemijska kinetika,interakcije plin-povšina,kovine prehoda,kataliza,elektrokemija,površinska analiza,pasivacija,korozija, ortopedski implanti,radon,radonovi razpadni produkti,dozimetrija,senzor,optična vlakna
Raziskovalci (11)
Organizacije (1)
št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.348 |
Povzetek
Problematika predlaganega programa obsega študij fizikalno-kemijskih parametrov ravnotežnih sistemov in kemijskih oziroma elektrokemijskih procesov na površinah trdnih materialov.S sodobnimi metodami kvantne kemije (ab initio metode molekularnih orbital, metode gostotnih funkcionalov) in kombinirano kvantno in klasično metodo z uporabo periodične sumacije v klasičnem območju bomo izpopolnili ali razvili metodologijo za študij mehanizma katalitičnih reakcij in na atomarnem nivoju pojasnili odvijanje posameznih elementarnih procesov. Teoretični pristop v študiju procesov na površinah zahteva verodostojen modelni opis površine kovine (gručni model, model gruč z okolico, model plasti), čemur bomo posvetili posebno pozornost. Kot modelni sistem bomo obravnavali interakcijo kisika in CO z monokristalno površino platine. Izračunom iz osnovnih principov so dostopna vsa možna reakcijska mesta na površini, torej dobimo željene parametre za vsako tako mesto posebej in na osnovi analize zanesljivo identificiramo reakcijski center. Raziskave bomo postopno razširili na površine drugih kovin prehoda (Rh, Pd, Ir, Ag, Cu, Ni), tako bomo lahko med seboj primerjali njihovo katalitično aktivnost v oksidacijskih ali redukcijskih procesih (CO, NO, CO2, N2O).Elektrokemijski procesi na površinah trdnih materialov so osnova številnih pomembnih tehnoloških aplikacij kot so površinska korozijska zaščita materialov, elektrokemijsko inženirstvo, elektrokataliza, baterije in viri energije, elektrokemijski senzorji, itd. V okviru predloženega programa študiramo večinoma elektrokemijske procese, ki sodijo med površinsko zaščito in sicer procese korozije in pasivacije. Naše raziskave so usmerjene na tehnološko pomembne materiale, kot so npr. različna nerjavna jekla, titanove in kobaltove zlitine, bakrove zlitine, različne trde in zaščitne prevleke, itd. Prve tri vrste zlitin so v zadnjih letih še posebej interesantne, saj so osnova naših temeljnih raziskav biokompatibilnosti materialov, ki se uporabljajo za izdelavo ortopedskih implantov. Procese korozije in pasivacije bomo raziskovali z uporabo vrste sodobnih elektrokemijskih, elektroanaliznih in površinsko - analiznih metod. Kombinacija navedenih metod nam bo omogočala študij tvorbe tako trdnih reakcijskih produktov na površini materiala (elektrokemijske in površinsko - analizne metode), kot tudi raztopljenih reakcijskih produktov (elektroanalizne metode).Študirali bomo adsorpcijo radona in radonovih razpadnih produktov na površinah trdnih snovi in interakcijo z njimi. Skušali bomo izboljšati dozimetrijski model, pojasniti delovanje novih detektorjev na osnovi optičnih vlaken ter študirali mehanizme transporta radona v tleh. Vzporedno bodo tekle tudi raziskave radona v bivalnem in delovnem okolju.
Pomen za razvoj znanosti
Katalitična oksidacija CO s kisikom na monokristalnih površinah platine je velikega praktičnega pomena zato zanjo velja velik znanstveni interes. Znana je kot modelna reakcija procesov na površinah. Z eksperimentalnega stališča sega zanimanje zanjo že precej desetletij, teoretična obravnava je sledila pozneje in kljub navidezno enostavnemu mehanizmu interpretacija njenih elementarnih procesov še danes ni enotna. Raziskave, osnovane na sodobnih metodah kvantne kemije, bistveno prispevajo k bolj celoviti razlagi njenega poteka kot procesov na površinah v splošnem.Kombinirane elektrokemijske, elektroanalizne in površinsko-analizne raziskave so ključnega pomena za razumevanje in predvidevanje obnašanja posameznega materiala v določenem okolju. Uporaba tovrstnih raziskav na ortopedskih materialih je interesantna tudi v svetovnem merilu, kar dokazujejo projekti in sodelovanja, ki jih imamo s svetovno uveljavljenimi strokovnjaki.Radon in njegovi razpadni produkti prispevajo polovico k dozi, ki jo prejme človek od naravnega sevanja. Detektorji in dozimetrijski modeli, ki jih bomo razvijali, bodo prispevali k zanesljivejši oceni obsevne obremenitve. Naše rezultate bomo objavili v ustrezni znanstveni periodiki.
Pomen za razvoj Slovenije
Delo na predlagani problematiki je prispevek k osnovnemu znanju o fizikalno-kemijskih lastnostih izoliranih sistemov in mehanizmu kemijskih procesov, kar vodi k odpravljanju neskladja med eksperimentalnimi podatki. Razumevanje procesov pa je pomembno z aplikativnega stališča v razreševanju problemov onesnaženja okolja (razvoj učinkovitih katalizatorjev, procesi v ozračju), delovanju laserjev in gorivnih celic.Poznavanje elektrokemijskih pojavov in zakonitosti je ključnega pomena za razumevanje procesov, ki se odvijajo na različnih materialih, v zelo različnih korozijskih medijih, kot so: agresivne industrijske atmosfere, morska atmosfera, različna tla, vode, pa do posebnih aplikacij kot je človeško telo. Ravno slednji problematiki, torej uporabi modernih kovinskih materialov, ki jih v obliki različnih implantov vgrajujemo v človeško telo, bomo posvečali posebno pozornost. V Sloveniji smo pred nekaj leti odprli novo raziskovalno področje, ki je izrazito interdisciplinarno, saj združuje strokovnjake s področja kemije, medicine in biomedicinske tehnike. Rezultati, ki jih bomo dobivali skozi temeljne in aplikativne raziskave, nam bodo omogočali ne samo boljše razumevanje procesov na površini materialov, implantiranih v človeško telo, ampak s časom tudi izboljšanje delovanja samih implantibilnih naprav, kar bo imelo direkten vpliv na izboljšanje zdravstvenega stanja pacientov. V Sloveniji teče akcija sanacij zgradb s previsokimi koncentracijami radona. Razvito opremo in metodologijo bomo uporabili pri odločitvah o potrebnosti sanacije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo