Dopasowywanie właściwości elektrycznych, elektrokatalitycznych i optycznych cienkich warstw diamentowych wytwarzanych w warunkach metastabilnych

Synteza mikro- i nanokrystalicznego diamentu dokonywana jest metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej metodą gorącego włókna (HF CVD). Określone funkcje warstw diamentowych hodowanych na różnych podłożach uzyskuje się dobierając źródło węgla pierwiastkowego (węglowodory, węglowodany) oraz parametry syntezy. Dopasowywanie własności elektrycznych i optycznych dokonywane jest poprzez wprowadzanie domieszek do warstw w trakcie ich wzrostu oraz pasywację niewysyconych wiązań węgla w hybrydyzacji sp3 bezpośrednio po procesie wzrostu. Cienkie warstwy diamentowe o zadanych własnościach elektrycznych i optycznych znajdą zastosowanie jako materiał do konstrukcji detektorów promieniowania jonizującego oraz czujników chemicznych.

Węglowe tranzystory polowe bramkowane elektrochemicznie

W tranzystorach polowych bramkowanych elektrolitycznie (SGFET) kanał przewodzący wykonywany jest z materiałów węglowych. Badane są zarówno węgle o hybrydyzacji sp3 (warstwy diamentowe), jak też węgle o strukturze plastra miodu (nanorurki, grafen, materiały hybrydowe). Badania mają na celu określenie wpływu (1) struktury elektronowej materiałów węglowych o hybrydyzacji sp3 i sp2, (2) ruchliwości elektronów i dziur oraz (3) struktury powierzchni międzyfazowej elektrolitu i kanału przewodzącego SGFET na czułość tranzystora. Węglowy SGFET może znaleźć zastosowanie w bioelektronice jako interfejs pomiędzy układem biologicznym i standardowym mikroprocesorem.

Kinetyka heterogenicznej reakcji przeniesienia elektronu – symulacje i eksperyment

Szybkość reakcji przeniesienia elektronu pomiędzy elektrodą węglową a roztworem elektrolitu jest kluczowa dla zastosowania elektrod węglowych w czujnikach elektrochemicznych, barwnikowych ogniwach słonecznych, katodach ogniw paliwowych, superkondensatorach oraz w procesie fotochemicznego rozszczepiania wody. Symulacje i eksperymenty dotyczą układów z takimi depolaryzatorami jak Fe(CN)₆^3-/4, I^-/I₃^-. Badania obejmują również reakcję redukcji tlenu (ORR) oraz fotokatalizę reakcji rozszczepiania tlenu.

Funkcjonalne kompozyty polimerowe z napełniaczem nanowęglowym o właściwościach biodegradowalnych

Do biodegradowalnej osnowy polimerowej w postaci poli(kwasu mlekowego) wprowadza się napełniacze mikro- i nanowęglowe w postaci mikroproszków grafitowych, nanopłatków grafenu oraz jedno- i wielościennych nanorurek węglowych. Obecność napełniacza węglowego wpływa na parametry procesu wytłaczania kompozytów w osnowie poli(kwasu mlekowego), które z kolei daje się optymalizować pod kątem uzyskiwania kompozytów o zadanych właściwościach morfologicznych i reologicznych. Stanowi to podstawę projektowania funkcjonalnych materiałów kompozytowych o zadanym przewodnictwie elektrycznym, cieplnym, wytrzymałości mechanicznej. Materiały te mogą być również wykorzystywane jako ekrany elektromagnetyczne oraz elektrody w elektrochemicznych urządzeniach do konwersji energii.