Najvýznamnejšie výsledky

 
Adsorpcia organických luminofórov môže viesť k javom, ktoré majú opačný vplyv na ich fotoaktivitu. Kedy a do akej miery sa uplatňujú jednotlivé javy závisí od molekulovej štruktúry, avšak jasné súvislosti neboli doposiaľ jednoznačne preukázané. Na tento účel bola zvolená séria koloidných systémov saponitu s adsorbovanými molekulami rôznych benzotiazolových derivátov.
Molekuly s rigídnou, planárnou štruktúrou viedli k tvorbe usporiadaných molekulových agregátov, čo významne znižovalo luminiscenciu. Prítomnosť objemných rigídnych skupín bránila tomuto javu, ale adsorpcia všeobecne nemala veľký vplyv na luminiscenciu. Ukázalo sa, že deriváty s neplanárnymi substituentami obsahujúcich rotujúce skupiny, ako napr. trifelynamín, vykazovali najlepšie zmeny po adsorpcii. Rotujúce skupiny bránili tvorbe agregátov. Navyše, po adsorpcii takýchto molekúl došlo k ich planarizácii a fixácii na povrchu, čo viedlo k mnohonásobnému nárastu luminiscencie.
Dosiahnuté výsledky prinášajú všeobecný návod na prípravu fotoaktívnych hybridných systémov na báze benzotiazolových farbív s požadovanými vlastnosťami.

 

Publikácia:

• PLANETOVÁ, Viktória – BOHÁČ, Peter** – BUJDÁK, Juraj* – SIGMUNDOVÁ, Ivica – MAGDOLEN, Peter – RAJAMANI, Rajmohan – HROBÁRIK, Peter. Unlocking Light-Up Effect of Push–Pull Hemicyanine Dyes in Hybrid Silicate Dispersions: Impact of the Terminal Arylamine Functionality and Intermolecular Surface Distances. In Langmuir, 2025, vol. 41, no. 51, p. 34621–34630 (2024: 3.9 – IF, Q2 – JCR, 0.763 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c05919

← skryť

 
Hutné keramické materiály na báze SiC bez spekacích prísad boli pripravené novým kombinovaným prístupom za použitia metód ako je: rozprašovanie do tekutého dusíka, tepelné žíhanie granulovaných práškov a následné spekanie pri teplote 1900°C pomocou elektrickým poľom asistovanej techniky spekania. Pomer alfa a beta fázy SiC bol riadený dobou výdrže na teplote spekania. V tejto práci bola skúmaná korelácia medzi pomerom α/β fázy, tepelnými vlastnosťami a mikroštruktúrou. Tepelná vodivosť SiC keramických materiálov za zvýšila z hodnoty 103 W/m.K na hodnotu 165 W/m.K so zvyšujúcim sa obsahom α-fázy (z 63 na 94 %), rovnako ako aj s nárastom veľkosti zŕn. Podľa našich najlepších vedomostí, toto je najvyššia hodnota (λ=165 W/m.K), ktorá bola dosiahnutá pre triedu SiC materiálov spekaných pri teplotách T ≤ 1900°C. Táto práca potvrdzuje, že kľúčové podmienky, ktoré treba splniť pre prípravu SiC s vysokou tepelnou vodivosťou sú: vysoký obsah α-fázy, väčšie zrná a minimalizovanie hraníc zŕn.

Publikácia:

• HANZEL, Ondrej** – TATARKOVÁ, Monika – NETRIOVÁ, Zuzana – ŠAJGALÍK, Pavol. Effect of phase composition on thermal and electrical conductivity of additive-free silicon carbide ceramics. In Journal of the European Ceramic Society, 2025, vol. 42, no. 4, art no. 117077 (2024: 6.2 – IF, Q1 – JCR, 1.3 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.117077

← skryť

 
Diklofenak je nesteroidné protizápalové analgetikum hojne používané na liečbu bolesti a zápalu (940 ton/rok). Primárne sa študuje vývoj pokročilých systémov cieleného podávania liekov (stabilita diklofenaku je závislá na pH), ktoré dokážu účinne pôsobiť s obmedzenou koncentráciou liečiva, aby sa zabránilo uvoľňovaniu nadmerného množstva účinných látok do životného prostredia a výskum vhodných sorbentov pre imobilizáciu diklofenaku, ktorý sa vylučuje a uvoľňuje do odpadových vôd alebo pôdy. Na ÚACH sa venujeme molekulovým simuláciám vrstevnatých silikátov ako potenciálne vhodných sorbentov liečiv a polutantov.
Na štúdium hallozyitu ako vhodného nosiča a sorbentu pre diklofenak sa použila metóda silového poľa nakoľko sa navrhli veľké štruktúrne modely, v spolupráci so zahraničnými kolegami. Simulácie ukázali potenciál halloyzitu pre stabilizáciu diklofenaku v neutrálnej i zápornej forme (Obr. 1a) s miernou preferenciou neutrálnej formy. Zistilo sa, že halloyzit sa môže použiť ako vhodný nosič pre obe formy diklofenaku alebo aj ako potenciálny sorbent na dekontamináciu pôdy alebo odpadovej vody s vysokými koncentráciami diklofenaku (Obr. 1b).

Publikácia:

• GIANNI, Eleni – POSPÍŠIL, Miroslav – SCHOLTZOVÁ, Eva**. Halloysite as a carrier/sorbent of diclofenac: A molecular simulations study. In Surfaces and interfaces, 2025, vol 70, art no. 106710. (2024: 6.3 – IF, Q1 – JCR, 1.036 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.106710

← skryť

 
NMR spin-spin couplings contain invaluable information for structure determination especially in solution when other techniques such as X-Ray are not available. Understanding factors influencing their values is crucial for the correct interpretation of experimental spectra. A surprisingly big solvent effect (50% or more of the total value) on one-bond metal-phosphorous coupling has been discovered and explained with the help of quantum-chemical calculations. It was found that one of the key parameters that define the magnitude of the solvent effect is the Cl-M-Cl angle (M = Hg, Zn). Calculations of couplings in analogous systems with other metals indicate that for metals preferring square planar structures the solvent is insignificant because these structures are fairly rigid. Tetrahedral structures are less constrained and can respond more easily to external effects such as solvation.
NMR spin-spinové interakcie obsahujú neoceniteľné informácie pre určenie štruktúry, najmä v roztoku, keď nie sú k dispozícii iné techniky, ako napríklad röntgenová spektroskopia. Pochopenie faktorov ovplyvňujúcich ich hodnoty je kľúčové pre správnu interpretáciu experimentálnych spektier. Prekvapivo veľký vplyv rozpúšťadla (50 % alebo viac z celkovej hodnoty) na interakciu kov-fosfor s jednou väzbou bol objavený a vysvetlený pomocou kvantovo-chemických výpočtov. Zistilo sa, že jedným z kľúčových parametrov, ktoré definujú veľkosť vplyvu rozpúšťadla, je uhol Cl-M-Cl (M = Hg, Zn). Výpočty interakcií v analogických systémoch s inými kovmi naznačujú, že pre kovy, ktoré uprednostňujú štvorcové planárne štruktúry, je rozpúšťadlo nevýznamné, pretože tieto štruktúry sú pomerne tuhé. Tetraedrické štruktúry sú flexibilnejšie a ľahšie reagujú na vonkajšie vplyvy, ako je solvatácia.

Publikácia:

MALKINA, Oľga** – BÜHL, Michael – CHALMERS, A. – KOMOROVSKÝ, Stanislav. Investigation of the effect of solvation on 1J(Metal–P) spin–spin coupling. In Physical Chemistry Chemical Physics, 2025, vol. 27, p. 3574-3582 (2024: 2.9 – IF, Q2 – JCR, 0.698 – SJR, Q2 – SJR). https://doi.org/10.1039/d4cp04594g

← skryť

 
Vďaka vynikajúcim optickým, tepelným a mechanickým vlastnostiam je YAG (ytrito-hlinitý granát) sľubným kandidátom na aktívne fotonické integrované obvody (PICs). V tejto práci sme pripravili YAG-sklá spekaním sklenených mikrogúľ, čo umožnilo širokú škálu presne kontrolovaných zložení. Femtosekundové laserové spracovanie týchto skiel konzistentne viedlo k selektívnej a výhradnej precipitácii kanálov polykryštalického YAG ako jedinej kryštálovej fázy vo všetkých zloženiach. Preukázaná spoľahlivosť tvorby kanálov YAG je kľúčovým krokom k laserom písaným vlnovodom pre integrovanú fotoniku. Na preskúmanie aktívnych prvkov sme do optimalizovanej kompozície začlenili erbium. Úspešná kryštalizácia erbium-dopovaného YAG otvára perspektívy pre on-chip vlnovodové lasery a zosilňovače v PICs.

Publikácia:

• BARKER, Collin** – KNORR, Brian – MICHÁLKOVÁ, Monika – GHADAMYARI, Marzieh – PARCHOVIANSKY, Milan – DRDLÍK, Daniel – GALUSEK, Dušan – JAIN, Himanshu – DIEROLF, Volkmar. Femtosecond laser crystallization of YAG in yttrium aluminosilicate glasses. In International Journal of Applied Glass Science, 2025, vol. 2025, no. 4, art no. e16710 (2024: 2.5 – IF, Q2 – JCR, 0.476 – SJR, Q2 – SJR). https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ijag.16710?af=R

← skryť

 
Výroba eutektických keramík v zložení Al₂O₃–Y₃Al₅O₁₂–ZrO₂ zvyčajne zahŕňa vysokoteplotné tavenie, čo robí proces zložitým a nákladným. V tejto štúdii bola vyvinutá zjednodušená metóda syntézy pseudo-ternárnych eutektických keramických kompozitov. Lamelárne eutektické mikroštruktúry sa podarilo získať v kompozitoch Al₂O₃–Y₃Al₅O₁₂ obsahujúcich 5 mol% ZrO2 prostredníctvom jednokrokového procesu iskrového plazmového spekania (SPS) s použitím práškov pripravených metódou sol–gel. Čiastočná kalcinácia pri 1000°C zabezpečila vznik jemných častíc a zachovanie prchavých zložiek, čím sa podporili lokalizované plazmou asistované reakcie počas SPS. Tieto podmienky umožnili tvorbu prechodných eutektických kvapalných fáz a vývoj lamelárnych mikroštruktúr. Metóda tiež umožňuje prispôsobenie mikroštruktúry úpravou podmienok kalcinácie.

Publikácia:

• VAKHSHOURI, Maryam** – TALIMIAN, Ali – NAJAFZADEHKHOEE, Aliasghar – GALLARDO-LÓPEZ, Ángela – POYATO, Rosalía – GUTIÉRREZ-MORA, Felipe – GALUSEK, Dušan. Fabrication of Al₂O₃–YAG–ZrO₂ composites by single-step spark plasma sintering. In Journal of the European Ceramic Society, 2025, vol. 45, no 10, art no. 117358. (2025: 6.2 – IF, Q1 – JCR, 1.3 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2025.117358

← skryť

 
Vysokoentropické keramiky predstavujú novú triedu materiálov s výnimočnými mechanickými vlastnosťami a vysokou tepelnou stabilitou. Na rozšírenie ich aplikačného potenciálu v pokročilých vesmírnych a nukleárnych systémoch je však nevyhnutné vyvinúť spoľahlivé a technologicky realizovateľné postupy spájania týchto materiálov. Predkladané práce reagujú na túto výzvu vytvorením pokročilých koncepcií spájania vysokentropických boridov a karbidov, založených na kombinácii termodynamického modelovania pomocou CALPHAD, štúdií zmáčavosti a vysokoteplotných interakcií, ako aj beztlakového spájania pomocou metodiky SPS (z angl. Spark Plasma Sintering). Pri riešení úlohy boli navrhnuté optimálne zloženia spojovacích materiálov na báze Ag-Cu-Ti a Ni–Ta, ktoré vykázali vynikajúcu zmáčavosť a kontrolované reakcie na rozhraní, čo viedlo k vzniku homogénnych spojoch bez trhlín s optimalizovanými reakčnými vrstvami. Výsledné spoje dosiahli mimoriadne vysoké hodnoty pevnosti v šmyku, až ~220 MPa, pričom v niektorých prípadoch prekonali pevnosť základných keramických materiálov. Tieto výsledky spoločne predstavujú ucelený a ľahko aplikovateľný rámec pre spájanie vysokentropických keramik, ktorý výrazne posúva ich využiteľnosť v konštrukčných aplikáciách.

Publikácia:

• HOSSEINI, Naser – VALENZA, Fabrizio – CHLUP, Zdeněk – GAMBARO, S. – ŠIŠKA, Filip – MALINVERNI, Carla – XU, Jie – CASALEGNO, Valentina – KOVALČÍKOVÁ, Alexandra – TATARKOVÁ, Monika – SALVO, Milena – ZHOU, Xiaobing – TATARKO, Peter**. Wettability and brazing of (MoNbTaVW)C high-entropy carbide by Ni and NiTa. In Journal of Materials Research and Technology-JMR&T, 2025, vol. 39, p. 1599-1611 (2024: 6.6 – IF, Q1 – JCR, 1.318 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.09.182
• HOSSEINI, Naser – VALENZA, Fabrizio – CHLUP, Zdeněk – GAMBARO, S. – MALINVERNI, Carla – CASALEGNO, Valentina – KOVALČÍKOVÁ, Alexandra – TATARKOVÁ, Monika – DLOUHÝ, Ivo – TATARKO, Peter**. Wetting and brazing of (HfTaZrNbTi)B2 and (HfTaZrNbTi)C High-Entropy Ceramics by AgCuTi filler. In Open Ceramics, 2025, vol. 22, art no. 100792. (2024: 2.8 – IF, Q1 – JCR, 0.53 – SJR, Q2 – SJR). https://doi.org/10.1016/j.oceram.2025.100792

Zahraničné spolupracujúce inštitúcie:

1. Institute of Condensed Matter Chemistry and Technologies for Energy–ICMATE, National Research Council –CNR, Taliansko
2. Institute of Physics of Materials, Czech Academy of Sciences, Česká republika
3. Department of Applied Science and Technology, Politecnico di Torino, Taliansko
4. Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Čína
← skryť

 
Práca ukazuje komplementaritu použitia Rtg difrakcie a NMR analýzy na pochopenie zmien v lokálnych štruktúrach a ich dynamike, ku ktorým dochádza pri fázových prechodoch.
Metódy boli aplikované na dva fluoridové dvojité perovskity, Rb₃AlF₆ a Cs₃AlF₆, patriace do skupiny štruktúr s nekooperatívnym oktaedrickým nakláňaním – NCOT. Skúmali sa fázové prechody oboch zlúčenín, ktoré súviseli s dynamickými pohybmi ich AlF₆ oktaédrov. Očakávalo sa, že Rb₃AlF₆ a Cs₃AlF₆ prejdú zo svojich štruktúr Fddd alebo C2/m pri izbovej teplote do fáz I4/m a I41/a pri nižších teplotách, ale ukázalo sa, že to tak nie je. Môžu však stále uskutočniť fázové prechody kvôli zmrazeniu dynamických rotácií AlF₆, ktoré sú prítomné pri izbovej teplote. Je zaujímavé, že Rb3AlF6 vykazuje kryštalografické zmeny, keď sa rotácie zastavia, zatiaľ čo Cs₃AlF₆ nie. Tento rozdiel by mohol súvisieť s tým, či sa oktaedrické rotácie zastavia usporiadaným alebo neusporiadaným spôsobom. Táto práca vypĺňa medzeru v chápaní kryštalografie takej komplikovanej skupiny materiálov, ako sú NCOT.

Publikácia:

• KING, Graham** – RAKHMATULLIN, Aydar – ŠIMKO, František. The Role of Dynamic Polyhedral Rotations in the Phase Transitions of Rb₃AlF₆ and Cs₃AlF₆. In Inorganic Chemistry, 2025, volume 64, no. 28, p. 14661-14669 (2024: 4.7 – IF, Q1 – JCR, 0.958 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c02352

← skryť

Priehľadné keramické kompozity s vylepšenou odolnosťou voči poškodeniu sa získali vytvorením kompresnej vrstvy na povrchu kompozitov MgAl₂O₄/Al₂O₃. Rôzne viacvrstvové telesá boli vyrobené stohovaním a termokompresiou jednotlivých vrstiev pripravených metódou tape casting; lamelárne telesá boli následne zhutnené pomocou SPS spekania na získanie priehľadných telies. Mechanické vlastnosti vyrobených vzoriek boli študované z hľadiska sily potrebnej na iniciáciu prasklín pri Hertzovom kontakte. Výsledky ukázali, že kompozitné telesá MgAl₂O₄/Al₂O₃/MgAl₂O₄ vykazujú najvyššiu odolnosť voči praskaniu. Rozdiel v koeficiente tepelnej rozťažnosti vrstiev vysvetľuje tvorbu kompresnej vrstvy na povrchu, ktorá bráni iniciácii prasklín.

Publikácia:

1. NAJAFZADEHKHOEE, Aliasghar** – JABR, Abdullah – TALIMIAN, Ali – PAPSÍK, Roman – DRDLÍK, Daniel – MACA, Karel – GALUSEK, Dušan – BERMEJO, Raúl. Improving contact damage resistance of spinel translucent ceramics through a multi-layer design. In Journal of the European Ceramic Society, 2025, vol. 45, no. 4, art no. 117071 (2025: 6.2 – IF, Q1 – JCR, 1.3 – SJR, Q1 – SJR). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.117071

← skryť