Najvýznamnejšie výsledky

Vodík-vodíkové vzájomné pôsobenie pozorované pomocou nepriamej NMR interakcie cez priestor

Nepriama spin-spinová interakcia cez priestor medzi vodíkovými atómami, formálne oddelenými až 18 kovalentnými väzbami, bola po prvýkrát vôbec pozorovaná pomocou NMR experimentov na modelových helikálnych molekulách. Priama vzdialenosť medzi interagujúcimi prótonmi bola okolo 3 Å. Ukázali sme, že toto vzájomné pôsobenie môže poskytnúť zásadnú informáciu o molekulárnej konformácii v roztoku. Interakčné dráhy boli vizualizované a analyzované výpočtovými metódami. Na základe tejto analýzy bol vysvetlený novoobjavený jav.

 

Rozostup medzi fragmentami A a B (červená šipka) je 3.4 – 5.2 Å.
Priama vzdialenosť medzi interagujúcimi protónmi je 2.4 – 4.0 Å.

 

 

Obr. Nepriama spin-spinová interakcia medzi dvomi vodíkovými atómami (formálne cez 18 kovalentných väzieb) bola po prvýkrát vôbec pozorovaná experimentálne a potvrdená kvantovochemickým výpočtom.

 

 

  • DRAČÍNSKÝ, M. – BUCHTA, M. – BUDĚŠÍNSKÝ, M. – VACEK-CHOCHOLOUŠOVÁ, J. – STARÁ, I.G. – STARÝ, I. – MALKINA, O. Dihydrogen contacts observed by through-space indirect NMR coupling. In Chemical Science, 2018, vol. 9, no. 38, p. 7437-7446. (9.063 – IF2017).
  • Práca bola editormi vybraná aj ako EDGE ARTICLE na titulnú stránku príslušného čísla časopisu.

 

Interakcie organických katiónov farbív v sústavách vrstevnatých kremičitanov

Adsorpcia organických katiónov na povrch záporne nabitých častíc je tradičnou témou vedeckého výskumu. V posledných rokoch sa zistilo, že adsorpcia môže byť z hľadiska mechanizmov podstatne komplexnejším javom, ako sa predpokladalo. Pomocou katiónov farbív so senzorickými vlastnosťami možno popísať čiastkové deje a v reálnom čase charakterizovať medzimolekulové interakcie adsorbovaných katiónov [1]. Po prvom, rýchlom stupni adsorpcie obvykle dochádza k ďalším, časovo rozsiahlym zmenám, ktoré zodpovedajú migrácii, preskupovaniu organických katiónov a vzniku rôznych typov molekulových agregátov. Tieto zmeny možno efektívne popísať pomocou fotofyzikálneho javu – metachromatizmu [1]. V mnohých prípadoch množstvo molekulových agregátov katiónov rastie s povrchovou koncentráciou katiónov [2-4]. Avšak, zistilo sa, že v niektorých prípadoch môže mať povrchová koncentrácia aj opačný efekt [2]. Destabilizácia koloidu a vznik aglomerátov častíc významne ovplyvnili kinetiku migrácie katiónov na povrchu koloidných častíc. Toto viedlo k zníženiu difúzie katiónov a k obmedzeniu vzniku niektorých typov molekulových agregátov [2]. Je zaujímavé, že tieto javy sa nielen selektívne prejavujú v závislosti od molekulovej štruktúry organických katiónov, ale sú významne ovplyvnené aj povrchovými vlastnosťami častíc [3].


Obr. Typy molekulových agregátov farbív na povrchu vrstevnatých častíc a závislosť spektrálnych vlastností agregátov od ich štruktúry.

1. BUJDÁK, J.The effects of layered nanoparticles and their properties on the molecular aggregation of organic dyes. In Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 2018, vol. 35, p. 108-133. (15.325 – IF2017).
2. BARANYAIOVÁ, T., – BUJDÁK, J. Effects of dye surface concentration on the molecular aggregation of xanthene dye in colloidal dispersions of montmorillonite. In Clays and Clay Minerals, 2018, vol. 66, no. 2, p. 114-126. (1.825 – IF2017)
3. BOHÁČ, P., – BUJDÁK, J. Tuning the photophysical properties of cyanine dyes with clay minerals. In Clays and Clay Minerals, 2018, vol. 66, no. 2, p. 127-137. (1.825 – IF2017)
4. BELUŠÁKOVÁ, S. – SOLA-LLANO, R. – LOPEZ ARBELOA, I. – MARTÍNEZ-MARTÍNEZ, V. – BUJDÁK, J. Resonance energy transfer between dye molecules in hybrid films of a layered silicate, including the effect of dye concentration thereon. In Applied Clay Science, 2018, vol. 155, p. 57-64. (3.641 – IF2017)

 

Analýza metastabilných fáz v extrémne rýchlo ochladených fluoridových taveninách (LiF – CaF2)eut – LaF3

Metóda extrémne rýchleho chladenia (melt spinning; typicky používaná pre tvorbu kovových skiel) bola prvýkrát aplikovaná na roztavené fluoridy s cieľom zachytenia metastabilných fáz; konkrétne pre systém zloženia (LiF – CaF2)eut – xLaF3 (x = 0, 5, 10, 20, a 30 mol%). Touto metódou boli pripravené dva typy podchladených fragmentov – tvaru šupiniek a sférického tvaru (obr. 1). Fázová analýza doplnená o SEM-EDX a S/TEM analýzu potvrdila existenciu metastabilnej fázy obsahujúcej prvky Ca, La a F. Táto fáza súvisí so známou fcc Ca0.65La0.35F2.35 fázou. Mriežkové parametre metastabilnej fázy sa menia so zložením ochladzovaného systému (Obr. 2). Po teplotnej relaxácii sa metastabilná fáza rozpadá na CaF2 a LaF3, čo je v súlade s rovnovážnym fázovým diagramom študovaného systému. Pozorovanie tvorby dodatočnej/zdanlivej fázy v nerovnovážnom stave demonštruje využitie extrémne rýchleho chladenia na dosiahnutie a štúdium teplotne nerovnovážnych stavov tuhých látok, čo odráža akýsi zamrznutý stav kvapaliny.

 

  • ŠIMURDA, M. – BOČA, M. – ŠVEC, P. – ŠVEC, P. Jr. – JANIČKOVIČ, D. – SHI, Z. – MLYNÁRIKOVÁ, J. Analysis of the extremely rapidly cooled molten system (LiF-CaF2)eut-LaF3. In New Journal of Chemistry, 2018, vol. 42, p. 4612-4623. (3.201 – IF2017)

 

Nízkoteplotná príprava translucentnej YAG keramiky žiarovým lisovaním Y3Al5O12 skla

Preverili sa možnosti prípravy transparentnej a translucentnej YAG keramiky, pričom sa použil netradičný postup prípravy spekania sklených mikroguľôčok so zložením identickým zloženiu ytrito-hlinitého granátu, Y3Al5O12, žiarovým lisovaním. Pri experimentoch sa využil poznatok, že sklá spekajú viskóznym tokom v teplotnom intervale medzi teplotou skleného prechodu, TG, a teplotou začiatku kryštalizácie. Tento interval je, vzhľadom na vysoký sklon ku kryštalizácii ytrito-hlinitanových skiel veľmi úzky (ca 52 °C) a je preto nutná dôkladná optimalizácia podmienok prípravy. Presným nastavením podmienok spekania sa podarilo pripraviť vysoko hutnú (∼98 % relatívnej hustoty) a translucentnú kusovú vzorku skla so zložením Y3Al5O12 po 1 minúte spekania pri teplote nižšej ako 900 °C a pri aplikácii axiálneho mechanického tlaku 40 MPa. Vysoký sklon ku kryštalizácii pripraveného kusového skla umožňuje rýchlu transformáciu takto pripraveného materiálu na polykryštalický vysoko hutný YAG so submikrónovou veľkosťou zŕn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. Žiarovým lisovaním sklených mikroguľôčok so zložením blízkym Y3Al5O12 sa podarilo pripraviť translucentnú vzorku skla pri teplote nižšej ako 900°C.

 

Elektro-iskrové obrábanie Al2O3-MWCNT 

V tejto práci boli metódou vymrazovacej granulácie a spekania v rapid hot-presse pripravené hutné kompozitné materiály s homogénnou distribúciou uhlíkových nanorúrok v Al2O3 matrici. Na týchto kompozitoch bol študovaný vplyv prídavku uhlíkových nanorúrok na funkčné vlastnosti (elektrická a tepelná vodivosť) a základné charakteristiky elektro-iskrového obrábania. Elektrická vodivosť sa významne zvýšila (o 13 rádov) z hodnoty 10-10 S/m (čistý Al2O3) až na hodnotu 1748 S/m pre kompozit s prídavkom 12,5 obj.% CNTs. Toto zvýšenie elektrickej vodivosti umožnilo pripravené materiály obrábať nekonvenčnou metódou akou je elektro-iskrové obrábanie (WEDM – Wire electro-discharge machining). Rýchlosť odoberania materiálu (MRR – material removal rate) sa zvyšovala s rastúcim obsahom MWCNTs, najvyššia hodnota MRR = 11 mm3/min bola dosiahnutá pre kompozit s prídavkom 12,5 obj.% MWCNTs. Navyše, použitím viacnásobného prechodu elektródy v rámci WEDM procesu bolo možné dosiahnúť zníženie drsnosti materiálu po obrobení.

 

 

 

 

 

 

 

Obr. Zmena drsnosti porchu Al2O3 keramiky po jedno (a) a päťnásobnom (b) elektro-iskrovom opracovaní.

 

  • SINGH, M.A. – SARMA, D.K. – HANZEL, O. – SEDLÁČEK, J.ŠAJGALÍK, P. Surface characteristics enhancement of MWCNT alumina composites using multi-pass WEDM process. In Journal of the European Ceramic Society, 2018, vol. 38, p. 4035-4042.
  • SINGH, M.A. – SARMA, D.K. – HANZEL, O. – SEDLÁČEK, J. – ŠAJGALÍK, P. Surface characteristics and erosion phenomena in WEDM of alumina composites. In Materials and Manufacturing Processes, 2018, vol. 33, p. 1815-1821.

 

Priama príprava transparentného polykryštalického spinelu dopovaného prechodnými kovmi pomocou SPS

Horečnato-hlinitý spinel MgAl2O4 spinel je zaujímavým materiálom vhodným pre optické aplikácie, ako sú hostiteľské materiály pre lasery. Keďže spinel má kubickú kryštálovú mriežku, je možné z neho pripraviť transparentný polykryštalický materiál úplnou elimináciou zvyškovej pórovitosti. Vo väčšine prípadov je však na prípravu takéhoto materiálu potrebná pomerne náročná príprava bezdefektného a vysoko hutného surového kompaktu s následnou aplikáciou vysokého tlaku a teploty, napríklad pomocou žiarového izostatického lisovania. V rámci projektu SAS-MOST JRP2015/6 sa vyvinula technológia prípravy vysoko transparentného polykryštalického spinelu jednostupňovou technológiou priameho zhutňovania komerčného spinelového prášku a prášku dopovaného Mn-iónmi pomocou metódy SPS (Obr).

Obr. Vzorky transparentného MgAl2O4 and Mn-dopovaného MgAl2O4 pripraveného metódou SPS pri teplote 1250°C a axiálnom tlaku 80 MPa.

 

Vývoj nového, environmentálneho spôsobu prípravy keramických pien na báze Al2O3/SiO2/CaO

V tejto práci boli vyvinuté keramické peny na báze Al2O3-SiO2-CaO pomocou nového, jednoduchého a nízkonákladového reakčného peniaceho procesu. Zmiešaním práškového hliníka a hydroxidu vápenatého vo vodnom roztoku kremičitanu sodného došlo k napeneniu vzoriek, ktoré boli následne beztlakovo spekané za asistencie elektrického prúdu pri teplote 800°C v argónovej atmosfére. Dodatočné tepelné spracovanie bolo realizované na vzduchu pri teplote 1050°C z dôvodu oxidácie zvyškových kovových fáz. Výsledné keramické peny vykazovali otvorenú pórovitosť, hustotu v rozmedzí od 0,50 do 0,65 g/cm3 a širokú distribúciu veľkosti pórov (0,04–400 μm). Pevnosť v tlaku týchto pien sa pohybovala od 2,12 do 1,01 MPa, pričom ich tepelná difuzivita bola na úrovni 0,27 to 0,45 mm2s−1. Tieto vlastnosti potvrdili vhodnosť týchto keramických pien pre využitie ako tepelnoizolačných materiálov.

Obr. Schématická ilustrácia procesu prípravy keramických pien a odpovedajúce makrosnímky po jednotlivých procesných krokoch.

  • BERTOLLA, L. – CHLUP, Z. – TATARKO, P.HANZEL, O. – ŠEVEČEK, O. – ROUPCOVÁ, P. – DLOUHÝ, I. Preparation and characterization of novel environmentally friendly Al2O3/SiO2/CaO ceramic foams. In Ceramics International, 2018, vol. 44, p. 19063-19069. (3.057 – IF2017)
  • Projekty: Joint Mobility Project within Czech-Slovak scheme for the period 2018–2020 under the ASCR-SAS agreement.
MVTS UltraCom within the scheme of Support of the Seal of Excellence projects.

 

 

Nové anorganické fosfory na báze hlinitanov vzácnych zemín pre aplikácie v LED diódach vyžarujúcich biele svetlo

Pripravené boli sklo-polykryštalické fosfory v sústavách Y2O3-Al2O3 a Y2O3-Al2O3-SiO2 dopované iónmi Ce3+-Mn2+/Mn4+ a Eu2+/Eu3+ vyžarujúce biele svetlo, so zvýšenou emisiou v červenej spektrálnej oblasti, po excitácii NUV žiarením. Ióny Ce3+ zabudované v YAG matrici vykazujú žlto-zelenú emisiu, zatiaľ čo ióny vo zvyškovej sklenej fáze modrú emisiu pri excitácii NUV žiarením. Tým možno riadenou kryštalizáciou pripraviť systém emitujúci biele svetlo. Veľmi sľubné výsledky poskytuje systém Y2O3-Al2O3 dopovaný Eu2+/Eu3+ iónmi (Obr.). Vzhľadom na prítomnosť oboch oxidačných stavov Eu v matrici (Eu2+ intenzívne emituje v oblasti 400-700 nm, Eu3+ typický emitér červeného svetla) možno dosiahnuť emisiu bieleho svetla, pričom  ladením vlnovej dĺžky excitujúceho žiarenia je možné efektívne zvýšiť podiel emisie červeného svetla vo výslednom bielom svetle. Nespornou výhodou je najmä využitie len jedného RE iónu v pomerne nízkej koncentrácii v matrici, na rozdiel od známych fosforov kde je na emisiu bieleho svetla nevyhnutná prítomnosť 2-3 rôznych RE iónov v jednej alebo viacerých fázach.

CIE 1931 farebné súradnice svetla emitovaného vzorkou skla a polykryštalického materiálu v sústave Y2O3-Al2O3 s eutektickým zložením dopovanej Eu2+/Eu3+ iónmi po excitácii NUV žiarením. Fotografie reprezentujú redukované alebo oxidované vzorky ožiarené UV svetlom pri 345 a 393 nm

Publikácie

  • PRNOVÁ, A. – KLEMENT, R. – BODIŠOVÁ, K. – VALÚCHOVÁ, J.GALUSEK, D. – BRUNEEL, E. – VAN DRIESSCHE, I. Thermal behaviour of yttrium aluminate glasses studied by DSC, high-temperature X-ray diffraction, SEM and SEM–EDS, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 128 (2017) 1407-1415. IF=1.953
  • PRNOVÁ, A. – PLŠKO, A. – VALÚCHOVÁ, J. – HALADEJOVÁ, K. – KLEMENT, R. – GALUSEK, D. Crystallization kinetics of glass microspheres with yttrium aluminium garnet (YAG) composition, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, (2017) in press, DOI: 10.1007/s10973-017-6690-9.
  • DRDLÍKOVÁ, K. – KLEMENT, R. – HADRABA, H. – DRDLÍK, D. – GALUSEK, D. – MACA, K. Luminescent Eu3+-doped transparent alumina ceramics with high hardness, Journal of European Ceramics Society 37 (2017) 4271-4277. IF: 3.411
  • DRDLÍKOVÁ, K. – KLEMENT, R. – DRDLÍK, D. – SPUSTA, T. – GALUSEK, D. – MACA, K. Luminescent Er3+-doped transparent alumina ceramics, Journal of European Ceramics Society 37 (2017) 2695-2703. IF: 3.411

 

Tepelná stabilita a štruktúrna korelácia oxo- a oxo-fluóro-hlinitanov draselných v systéme KF-Al2O3.

Uskutočnila sa komplexná štruktúrna a fázová analýza systému KF−Al2O3 (1). Metódou termickej analýzy sa zadefinovali fázové polia vo fázovom diagrame a identifikovali sa tuhé fázy, existujúce v skúmanom systéme. Systém reprezentuje stabilnú diagonálu kvartérneho systému KF–Al2O3–AlF3–K2O. Analýzy fázových polí ukázali prítomnosť veľkého množstva komplexných zložiek v systéme, a to K3AlF6, KAlF4, KAlO2, KAl9O14, KAl11O17 a K2Al2O3F2. Všetky uvedené zlúčeniny boli tiež pripravené v čistom stave. Vykonala sa ich štruktúrna charakterizácia v tuhom stave s použitím najnovších NMR techník, vrátane MQ-MAS a D-HMQC, ktoré poskytli nový a jasnejší pohľad na ich vzájomnú štruktúrnu koreláciu. Išlo o štruktúrnu podobnosť kovalentne viazaných FO2Al−O−AlO2F tetraédrov v štruktúre K2Al2O3F2 s usporiadním O3Al−O−AlO3 tetraédrov v štruktúre oxohlinitanu „mullitového“ typu, KAl11O17. Z analýzy jednotlivých fázových polí vyplýva aj vzájomné metastabilné správanie objavených zložiek v systéme.

Separácia 27Al a 19F NMR signálu čistého K2Al2O3F2 pomocou 27Al–19F D-HMQC HETCOR MAS NMR analýzy na vzorke zloženia 2KF/1Al2O3.

Publikácia

  • ŠIMKO, František – RAKHMATULLIN, Aydar – FLORIAN, Pierre – KONTRÍK, MartinKORENKO, MichalNETRIOVÁ, Zuzana – DANIELIK, Vladimír – BESSADA, Catherine. (Oxo)(fluoro)-aluminates in KF-Al2O3 system: thermal stability and structural correlation. In Inorganic Chemistry, 2017, vol. 56, no. 21, p. 13349-13359. (4.857 – IF2016).

 

Ultrarýchle spájanie povlakovaných (CVD-SiC) vláknitých keramických kompozitov Cf/SiC s medzivrstvou Ti

Tento výskum po prvýkrát popisuje vývoj novej technológie spájania, tzv. “Flash joining”, pri ktorej je elektrický prúd počas procesu spekania priamo vedený cez spájané materiály. Najlepšia pevnosť v šmyku, ktorá sa rovnala pevnosti základného materiálu, bola dosiahnutá pri spájaní vzoriek počas 8 sekúnd s odpovedajúcou maximálnou teplotou 1237°C. Veľmi vysoká rýchlosť ohrevu (9 600°C/min) a veľmi krátky čas procesu (~ 8 s) potlačil difúzne procesy medzi základnými materiálmi a medzivrstvou. Výsledkom bol nový mechanizmus spájania, ktorý pozostával z tvorby spoja na kovovej báze (Ti), pričom absencia akejkoľvek detekovateľnej reakčnej fázy výrazne znížila dobu potrebnú pre difúzne spájanie v tuhej fáze. V porovnaní so štandardnými procesmi spájania (s typickou dobou ~ 1 hod a teplotou ~ 1700°C) táto novovyvinutá metóda „flash joining“ predstavuje výrazné skrátenie celého procesu spájania (~ 8 s) a zníženie teploty spájania (~ 1250°C).

Schématické zobrazenie novovyvinutej metodiky spájania, tzv. “flash joining”

Publikácia:

  • TATARKO, Peter – GRASSO, Salvatore – SAUNDERS, Theo G. – FERRARIS, Monica – REECE, Michael J. Flash joining of CVD-SiC coated Cf/SiC composites with a Ti interlayer. In Journal of the European Ceramic Society, 2017, vol. 37, no. 13, p. 3841-3848. (3.411 – IF2016). ISSN 0955-2219

Práca vznikla v rámci riešenia medzinárodného EU projektu v programe FP7 2007-2013 pod názvom „ADMACOM“ – Advanced manufacturing routes for metal/composite components for aerospace, č. 609188. Niektoré experimenty a s tým spojené aktivity boli taktiež financované národným projektom „Extremecer“ pod číslom APVV-15-0469.

 

Uhlíkové nanočastice obsahujúce keramické kompozity s vysokou elektrickou vodivosťou

V tejto práci boli novou metódou pripravené hutné kompozitné práškové zmesi na báze Al2O3 alebo SiC s prídavkom uhlíkových nanoštruktúr – uhlíkové nanorúrky (CNTs), grafénové nanoplatničky (GNPs). Tento proces zahŕňal funkcionalizáciu uhlíkových nanoštruktúr, ich stabilizáciu v suspenzii a následné rozprašovanie takto stabilizovanej suspenzie do tekutého dusíka. Na týchto kompozitoch bol študovaný vplyv prídavku uhlíkových nanoštruktúr a vplyv orientácie na funkčné vlastnosti (elektrická a tepelná vodivosť). V prípade kompozitov Al2O3-CNT sa podarilo významne zvýšiť elektrickú vodivosť (o 13 rádov) z hodnoty 10-10 S/m (čistý Al2O3) až na hodnotu 1748 S/m pre kompozit s prídavkom 12,5 obj. % CNTs. V prípade kompozitov SiC-GNPs sa podarilo zvýšiť elektrickú vodivosť (o 5 rádov) až na 1775 S/m. Toto zvýšenie elektrickej vodivosti možno pripísať metóde prípravy, ktorá umožňuje zachovať homogénnu distribúciu uhlíkových nanoštruktúr, ktoré v keramickej matrici vytvárajú vodivú sieť. Výhodou keramických kompozitov so zvýšenou elektrickou vodivosťou je, že ich možno elektro-iskrovo obrábať. Efektívna obrábateľnosť týchto materiálov bola preukázaná pri kompozitoch s prídavkom ≥ 7,5 obj. % CNTs.

Lomové plochy (a) SiC-GNPs a (b) SiC-GO kompozitov; šípky indikujú pozíciu grafénových štruktúr a smer pôsobenie tlaku počas spekania

Publikácia

  • HANZEL, Ondrej – SEDLÁK, Richard – SEDLÁČEK, JaroslavBIZOVSKÁ, ValériaBYSTRICKÝ, Roman – GIRMAN, Vladimír – KOVALČÍKOVÁ, Alexandra – DUSZA, Ján – ŠAJGALÍK, Pavol. Anisotropy of functional properties of SiC composites with GNPs, GO and in-situ formed graphene. In Journal of the European Ceramic Society, 2017, vol. 37, p. 3731-3739. (3.411 – IF2016). ISSN 0955-2219.
  • HANZEL, Ondrej – LOFAJ, František – SEDLÁČEK, Jaroslav – KABÁTOVÁ, Margita – KAŠIAROVÁ, Monika – ŠAJGALÍK, Pavol. Mechanical and tribological properties of alumina-MWCNTs composites sintered by rapid hot-pressing. In Journal of the European Ceramic Society, 2017, vol. 37, no. 15, p. 4821-4831. (3.411 – IF2016). ISSN 0955-2219.
  • SINGH, Meinam Annebushan – SARMA, Deba Kumar – HANZEL, OndrejSEDLÁČEK, JaroslavŠAJGALÍK, Pavol. Machinability analysis of multi walled carbon nanotubes filled alumina composites in wire electrical discharge machining process. In Journal of the European Ceramic Society, 2017, vol. 37, no. 9, p. 3107-3114. (3.411 – IF2016). ISSN 0955-2219.

 

Rezonančný prenos energie medzi molekulami farbiva v koloidoch vrstvených nanočastíc saponitu: Vplyv povrchovej koncentrácie farbiva.

Vysoko efektívny rezonančný prenos energie Försterovského typu (FRET) medzi molekulami farbív rodamínu 6G a oxazínu 4 sa pozoroval vo vodných koloidných systémoch s vrstevnatým kremičitanom, saponitom, už pri relatívne nízkych koncentráciách farbív. Vhodnou optimalizáciou sústav sa podarilo eliminovať molekulovú agregáciu, ktorá všeobecne vedie k zániku luminiscencie. Prenos energie primárne závisel na povrchovej koncentrácii molekúl farbív, ktorá sa menila vhodnou voľbou pomeru farbiva a saponitu. Výťažky prenosu energie boli stanovené metódami fluorescenčnej spektroskopie, najmä v časovo rozlíšenom móde. Hodnoty z nameraných spektier nezodpovedali vypočítaným priemerným medzimolekulovým vzdialenostiam z povrchovej koncentrácie farbív. Jedným z hlavných prínosov práce bolo vytvorenie modelu, ktorý dokázal pomerne presne predpovedať experimentálne získané výťažky FRET. Model uvažoval heterogénnu distribúciu molekúl a štatistickú pravdepodobnosť výskytu rôznych vzdialeností medzi interagujúcimi molekulami. Informácie získané touto prácou môžu mať význam pre pochopenie zákonitostí a vlastností systémov hybridných koloidných sústav vrstevnatých nanočastíc s adsorbovanými molekulami farbív. Aplikácie takýchto systémov zahŕňajú optické a fotovoltaické materiály, tuhé lasery, molekulové sondy, fotosenzibilizátory, fotokatalyzátory a fotodezinfekčné materiály.

Zmena koncentrácie farbív na povrchu častíc saponitu a jej vplyv na fluorescenčné vlastnosti vznikajúcich hybridných sústav

Publikácia

  • BELUŠÁKOVÁ, Silvia – MARTÍNEZ-MARTÍNEZ, V. – LOPEZ ARBELOA, I. – BUJDÁK, Juraj. Resonance energy transfer between dye molecules in colloids of a layered silicate. The effect of dye surface concentration. In Journal of Physical Chemistry C, 2017, vol. 121, p. 8300-8309. (4.536 – IF2016). ISSN 1932-7447. Typ: ADCA

 

Solárna tepelná elektrolýza horčíka z roztavených fluoridov.

Projekt vývoja a technicko-ekonomickej analýzy novej ekologicko-ekonomickej výroby horčíka za prispenia solárneho tepelného imputu. Pomocou analýzy prúdovej účinnosti sa vytypoval najvhodnejší fluoridový elektrolyt a zmerali sa základné termodynamické, transportné a kinetické charakteristiky procesu (vylučovacie potenciály, difúzne koeficienty, výmenné prúdové hustoty, elektrická vodivosť elektrolytu) tak, aby sa celý proces dal technicky a ekonomicky vyhodnotiť. Výsledkom procesu bol návrh úplne novej technológie výroby primárneho horčíka, ktorý je ekologicky citlivý a zároveň ekonomicky konkurencie schopný hlavne vo vzťahu k dnes dominujúcemu spôsobu výroby tzv. Pidgeon procesom.

Na projekte, ktorý bol financovaný americkým ministerstvom energetiky (US Dept. of Energy) prostredníctvo ARPA-E (Advance Research Project Agency – Energy) spolupracovali nasledujúce inštitúcie: Valparaiso University, Valparaiso, Indiana; Purdue University, West Lafayette, Indiana; Navigant, Chicago, Ústav anorganickej chémie SAV a Diver Solar Albuquerque, Nové Mexiko. Projekt v súčasnosti konvertoval do tzv. up-scale testu (1000 A, 1000 hodín), ktorý financuje US DOE a realizuje sa v Materials and Electrochemical Corporation, Tuscon, Arizona.

Schéma procesu: elektrochemická reakcia výroby Mg za použitia solárneho tepelného inputu. Tepelný input je maximálny pri minimálnom nadpätí. Na pravej strane závislosť prúdu od napätia. Elektrolyt: (MgF2 – CaF2)EUT – MgO(sat), katóda: Mo, anóda: grafit. Nadpätie je definované ako rozdiel medzi aktuálnym napätím a vertikálou ktorá reprezentuje termodynamický vylučovací potenciál 1.38 V.

Publikácie

  • LEONARD, N. – KORENKO, Michal – LARSON, C. – BLOOD, K. – VENSTROM, Luke J. – NUDEHI, S. – DUNCAN, S. – DIVER, R. – ŠIMKO, FrantišekPRIŠČÁK, Jozef – SCHOER, J. – KISSINGER, P.T. – PALUMBO, R. The thermal electrolytic production of Mg from MgO: A discussion of the electrochemical reaction kinetics and requisite mass transport processes. In Chemical Engineering Science, 2016, vol. 148, p. 155-169. (2.750 – IF2015). Typ: ADCA
  • KORENKO, Michal – LARSON, C. – BLOOD, K. – PALUMBO, R. – NUDEHI, S. – DIVER, R. – BLOOD, D. – ŠIMKO, František – VENSTROM, Luke J. Technical and economic evaluation of a solar thermal MgO electrolysis process for magnesium production. In Energy, 2017, vol. 135, p. 182-194. (4.520 – IF2016). ISSN 0360-5442. Typ: ADCA