DNA modyfikowane nanocząstkami do zastosowań w urządzeniach optoelektronicznych

Opiekun naukowy:

Dr hab. Anna Migalska-Zalas

Katedra Fizyki Ciała Stałego
Aleja Armii Krajowej 13/15
pokój: 2020, tel. 34 361 49 19 wew. 278
E-mail: a.migalska-zalas@ujd.czest.pl, aniazal@op.pl

Dyscyplina naukowa: nauki fizyczne

DNA modyfikowane nanocząstkami do zastosowań w urządzeniach optoelektronicznych

Głównym celem pracy doktorskiej będzie poznanie i wyjaśnienie wpływu własności strukturalnych wielofunkcyjnych struktur hybrydowych na ich własności nieliniowo-optyczne zarówno doświadczalnie i teoretycznie. Obiektami badań w pracy będą cząsteczki DNACTMA (deoxyribonucleic acid (DNA), cetyltrimethylammonium CTMA) modyfikowane molekułami azobenzenowymi, uranami oraz nanocząstkami (NPs). Planowane jest wytworzenie struktur hybrydowych przy zastosowaniu dwóch technik wytwarzania: drop-castingu i spin-coatingu. Wyniki badań wstępnych sugerują że parametry procesów wytwarzania prowadzą do formowania struktur w wyniku procesu samoorganizacji co prowadzi zmian własności optycznych i nieliniowo-optycznych. W ramach pracy zostanie zweryfikowana hipoteza badawcza o znacznym zwiększeniu parametrów nieliniowo-optycznych, holograficznych cząsteczek DNA zmodyfikowanych chromoforami i nanocząstkami. Doktorat jest pisany w ramach poszukiwań nowych materiałów multifuncyjnych dla optyki nieliniowej i wytwarzania struktur dyfrakcyjnych. Ponadto należy oczekiwać, że zrozumienie zjawisk zachodzących podczas dynamicznych zmian strukturalnych pod wpływem światła zachodzących w badanych materiałach pozwoli odpowiedzieć na pytanie jak właściwości strukturalne wpływają na właściwości optyczne i holograficzne oraz w dłuższej skali czasowej ocenić możliwość wykorzystania wyników proponowanych badań w projektowaniu urządzeń optoelektronicznych i do zapisu informacji.

Zaplanowany cel projektu będzie realizowany według następującego planu badań:

• Wytworzenie hybrydowych warstw aktywnych biopolimer DNACTMA/ polimer PMMA, PVK, PVB – chromofor, DNACTMA/PMMA, PVK, PVB – chromofor funcjonalizowanych nanocząstkami: ZnO/Au/ZnSe/ZnS. Charakterystyka stabilności termicznej wytworzonych hetero struktur.
• Przeprowadzenie badań własności optycznych: wykonanie widm absorpcyjnych UV-vis, widm Ramana IR.
• Przeprowadzenie badań właściwości nieliniowo-optycznych drugiego i trzeciego rzędu przy użyciu technik pomiarowych: generacji drugiej i trzeciej harmonicznej światła, Z-scan.
• Badanie dynamiki powstawania fotoindukowanych siatek dwu i trój-wymiarowych przy użyciu transmisyjnej techniki holograficznej. Badanie foto-indukowanych zmian własności strukturalnych cienkich warstw naświetlanych światłem laserowym. Analiza topografii warstw z wytworzonymi strukturami periodycznymi z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych (AFM)
• Modelowanie i optymalizacja struktur izolowanych chromoforów, molekuł DNA oraz hybryd DNA/chromofor. Analiza teoretyczna własności elektronowych i optycznych i ieliniowo-optycznych badanych materiałów prowadzona metodami ab initio i DFT.

Część badań doświadczalnych przewidzianych do realizacji pracy doktorskiej będzie wykonywana we współpracy z Uniwersytetem Angers we Francji.