Wykazano, iż stabilność najczęściej używanego podkładu katalitycznego Al2O3 można znacząco polepszyć używając fazy alfa tego tlenku. Podano sposób wytwarzania takich podłoży. (A.P. Amrute, Z. Łodziana i in., Science, 366 (2019) 485, doi: 10.1126/science.aaw9377)
Wyznaczono diagram fazowy nowego przewodnika superjonowego Na2B12H12 w zakresie ciśnień do 15GPa. Znaleziono nowe struktury krystaliczne pod wysokimi ciśnieniami. (R. Moury, Z. Łodziana i in., Acta Crystallogr., B 75 (2019) 406, doi.org/10.1107/S2052520619004670)
Przeprowadzono analizę opartą o teorię grup struktury domenowej w materiale [NH2CHNH2]3Bi2I9 oraz wyjaśniono ewolucję tej struktury z temperaturą na podstawie pomiarów krystalograficznych i optycznych. (P. Szklarz i in. (P. Zieliński), J. Mater. Chem., C 7 (2019) 3003, doi: 10.1039/c8tc06458j)
Wykazano, że jony Xe26+ implantowane do czystego Bi generują defekty punktowe nawet na głębokości ok. dwukrotnie większej niż grubość warstwy implantowanej. Po raz pierwszy udało się pokazać, że efekt ten zależy od wielkości implantowanej dawki. (J. Dryzek, K. Siemek, Appl. Phys., A 125 (2019) 85, doi: 10.1007/s00339-018-2367-x) https://www.ifj.edu.pl/labs/pap/highli.htm lub https://www.ifj.edu.pl/labs/pap/index.html
Z zastosowaniem technik spektroskopii anihilacji pozytonów (PAS) wskazano na zależność grubości warstwy zdefektowanej od wielkości mikrocząstek Al2O3 bombardujących powierzchnię stali 304 AISI. Zaobserwowano lokowanie defektów struktury tuż przy powierzchni próbek o koncentracji przekraczającej próg czułości PAS. (P. Horodek, i in., Metall. Mat. Trans., A 50 (2019) 1502, doi: 10.1007/s11661-018-5067-4)
Badania próbek czystego złota poddanych implantacji prędkimi jonami Xe26+ z różnymi dawkami pozwoliły na określenie zasięgów generowanych defektów, które okazały się być identyczne z przewidywaniami teoretycznymi. Wprowadzone przez jony defekty zidentyfikowano jako „stacking fault thetrahedra”. (P. Horodek, Vacuum, 164 (2019) 421, doi: 10.1016/j.vacuum.2019.03.056)
Pokazano, że odwrotna przemiana fazowa zachodząca w stali austenitycznej 1.4307 w temperaturze 475°C – 600°C generuje w sieci krystalicznej defekty punktowe. Ich ilość jest skorelowana z początkową objętością fazy martenzytycznej. (E. Dryzek et al. Metall. Mater. Trans. A, 50 (2019) 581–589, doi: 10.1007/s11661-018-5053-x,)
Zaprojektowano, zsyntetyzowano i sprawdzono wpływ metody otrzymywania, rozmiaru, składu chemicznego oraz warunków syntezy nanocząstek Pt NPs oraz Au NPs, na ich właściwości optyczne i fototermiczne, oraz ich wykorzystanie w terapii fototermicznej nowotworów. Zaproponowaliśmy mechanizmy: (i) podwyższonej cytotoksyczności Pt NPs uzyskanych w reakcji redukcji prekursora Pt zieloną herbatą, (ii) tworzenia porów w Au NPs zależnych od temperatury, (iii) sterowania długością ramion gwiaździstych Au NPs zależną od stężenia reduktora (m.in. J. Depciuch i in., Journal of Materials Science, 55 (2020), 2530–2543, doi: 10.1007/s10853-020-04345-8 – praca wyróżniona okładką w wydaniu 55(7) 2020)
Zgłoszenie patentowe numer: P.431996 na wynalazek „Sposób wytwarzania układu zawierającego nanocząstki złota oraz zastosowanie układu zawierającego nanocząstki złota w terapii przeciwnowotworowej” autorstwa: Joanny Depciuch, Justyny Miszczyk, Pawła Olko oraz Magdaleny Parlińskiej-Wojtan. Wykonane badania są pionierskie i dają dużą nadzieję na poprawę skuteczności leczenia jednego z najgroźniejszych nowotworów.
Przeprowadzono badania teoretyczne grupy nadprzewodników ThXSi, gdzie X = Co, Ir, Ni i Pt, posiadających niecentrosymetryczną strukturę krystaliczną. Obliczenia DFT pokazały silny wpływ asymetrycznego oddziaływania spin-orbita, które prowadzi do rozszczepienia pasm i powierzchni Fermiego dla różnych kierunków spinu. Efekt ten, szczególnie silny w związkach z Ir i Pt, może prowadzić do jednoczesnego występowania singletowego i trypletowago parowania elektronów w stanie nadprzewodzącym. (A. Ptok, i in., Phys. Rev., B 100 (2019) 165130, doi: 10.1103/PhysRevB.100.165130)
Zbadano własności dynamiczne cienkich warstw EuO metodą nieelastycznego rozpraszania jądrowego w synchrotronie ESRF i obliczeń ab initio. Przy redukcji grubości warstwy, wytworzonej metodą epitaksji, parcjalna gęstość stanów Eu wykazuje stopniowe wzmocnienie niskoenergetycznych stanów fonowych, przy jednoczesnym poszerzeniu i zanikaniu pików. Taka zmiana w porównaniu do własności litego kryształu EuO prowadzi do silnych anomalii we własnościach termodynamicznych i elastycznych materiału (R. Pradip i in. (P. Piekarz), Nanoscale, 11 (2019) 10968, doi.org/10.1039/C9NR01931F ).
Zademonstrowano nowatorski sposób nanostrukturyzacji cienkich warstw metali poprzez połączenie litografii nanocząstek z naświetlaniem jonami, co umożliwiło tworzenie wielkopowierzchnowych kryształów magnonicznych i materiałów do zapisu magnetycznego wysokiej gęstości. Przeprowadzone symulacje rozproszeń jonów i obliczenia mikromagnetycznyne pozwoliły wykryć mechanizmy obserwowanych zjawisk. (M. Krupinski, i in. Nanoscale, 11 (2019) 8930-8939, doi: 10.1039/C8NR10011J)
Szczegółowe badania własności magnetycznych chalkogenków manganu Mn2SiS4−xSex (x = 1–4) wykazały, że materiały te są antyferromagnetykami, których temperatura przejścia zmniejsza się wraz z wzrostem zawartości selenu od 86 K dla Mn2SiS4 do 66 K dla Mn2SiSe4. Mimo wyraźnego przejścia antyferromagnetycznego, wartości entropii magnetycznej wyznaczone na podstawie pomiarów ciepła właściwego są zaniżone, co sugeruje obecność silnych fluktuacji spinowych. Spośród badanych materiałów, największa frustracja geometryczna oddziaływań spinowych została zaobserwowana dla Mn2SiSe4. (H. Nhalil, i in. (M. Fitta), Phys. Rev., B 99 (2019) 184434, doi: 10.1103/PhysRevB.99.184434)
Stwierdzono, że ciekły kryształ w kanałach o średnicy do kilkunastu nm zachowuje się pod efektywnie ujemnym ciśnieniem. Zbadano dynamikę relaksacyjną i przejścia fazowe mezogenu 4CFPB w takich warunkach i określono m.in. zależność temperatury przejścia szklistego od efektywnego ciśnienia. T. Rozwadowski, M. Jasiurkowska-Delaporte, J. Mol. Liq., 279 (2019) 127–132, doi: 10.1016/j.molliq.2019.01.106).
Określono dynamikę wibracyjną nCFPB (n=6, 8) w ustalonych stanach i fazach termodynamicznych komplementarnymi metodami spektroskopowymi (FTIR oraz INS). Symulacje ab-initio pozwoliły na opis szczegółów zmian oddziaływań międzymolekularnych. E. Juszyńska-Gałązka, W. Zając, Phase Trans., 92 (2019) 1077-1088, doi: 10.1080/01411594.2019.1669035. Natomiast, w dalszym ciągu trwają analizy struktury subtelnych odziaływań, krótko zasięgowych, między innymi, dla wybranych nCFPB w nanoporach otrzymanych metodą SANS.
Opracowano procedurę immobilizacji magnetyków molekularnych Mn12 na powierzchni sferycznej krzemionki z zachowaniem określonych odległości pomiędzy molekułami. Dzięki zastosowaniu substratu w postaci sferycznej krzemionki możliwa była bezpośrednia obserwacja mikroskopowa magnetyków molekularnych Mn12 zakotwiczonych na powierzchni. Potwierdzono, że pomimo rozseparowania magnetycznych molekuł ich własności magnetyczne zostały zachowane. Badania unikatowe w skali światowej. (L. Laskowski i in. (M. Laskowska), Nanomaterials, 9 (2019), 764; doi:10.3390/nano9050764 oraz M. Laskowska, O. Pastukh, D. Kuźma, Ł. Laskowski, Nanomaterials, 9 (2019) 1730, doi: 10.3390/nano9121730)
Zgłoszenie patentowe numer: P.430708 na wynalazek: „Przyrząd do pomiarów elektrochemicznych” autorstwa Łukasza Laskowskiego i Magdaleny Laskowskiej. Urządzenie w znaczący sposób ułatwia elektrodepozycję cienkich warstw oraz przeprowadzanie pomiarów elektrochemicznych posiada duży potencjał komercjalizacyjny. Planuje się rozszerzenie ochrony patentowej na kraje Unii Europejskiej oraz Stany Zjednoczone.
Opracowano metodę kontroli odległości pomiędzy jonami zakotwiczonymi na powierzchni krzemionkowej (M. Laskowska, i in. (Ł. Laskowski), Applied Surface Science, 481 (2019) 433-436, doi: 10.1016/j.apsusc.2019.03.104,)
Opracowano procedurę precyzyjnej aktywacji cienkich filmów krzemionkowych w taki sposób, że grupy funkcyjne znajdują się wyłącznie na dnie porów (Ł. Laskowski, i in. (M. Laskowska), Microporous and Mesoporous Materials, 274 (2019) 356-362, doi: 10.1016/j.micromeso.2018.09.008)
Opracowano metodę aktywacji cienkich filmów krzemionkowych w ścianach poprzez zastosowanie silnie chelatujących molekuł cyklamu (tetraazacylkodekan), będących w stanie wychwycić chlorek miedzi (M. Laskowska i in. (Ł. Laskowski), Microporous and Mesoporous Materials, 276 (2019) 201-206, doi: 10.1016/j.micromeso.2018.10.002)
Stosując różne wartości potencjałów katodowych uzyskano nanodruty stopowe Fe-Ni o nieliniowo zmieniającej się zawartości Ni. Nanostruktury o największej zawartości Ni charakteryzowały się największą kwadratowością pętli histerezy i najwyższymi wartościami pola koercji. (P. Ledwig i in. (M. Kąc) , B. Dubiel, Microstructure and Properties of Electrodeposited nc‑TiO2/Ni–Fe and Ni–Fe Coatings, Met. Mater. Int., (2020) in print, doi: 10.1007/s12540-019-00457-2)
Poszukując jak najlepszych stałych przewodników superjonowych, przeanalizowano możliwości i ograniczenia opisu boranów metali alkalicznych metodami dft i podjęto badania teoretyczne w celu lepszego zrozumienia procesów dyfuzji jonów Na, Li, i Mg, istotnej dla nowej generacji akumulatorów. Wyjaśniono własności nowego materiału Na2-x(CB11H12)x(B12H12)1-x, w którym oddziaływanie dyspersyjne pomiędzy CB11H12- i B12H12- stabilizuje układ w strukturze bcc, optymalnej dla dyfuzji jonów Na.
Do opisu procesów relaksacyjnych w różnych fazach termodynamicznych (cieczo-podobnych i kryształo-podobnych) zaproponowano uogólnione skalowanie odpowiedzi dielektrycznej, co pozwoliło na stwierdzenie ścisłej zależności pomiędzy procesem głównym, a drugorzędowym. Chociaż kinetyka poszczególnych relaksacji w rożnych fazach jest różnie spowalniana, zachowanie układu dąży w okolicy temperatury witryfikacji do ogólnego prawa potęgowego, czyli do zależności od pewnej temperatury zredukowanej.
Dla Fe, Cu i Ag pokazano (Tribology International), że głębokość warstwy wierzchniej, jaka powstaje podczas długotrwałego kontaktu ślizgowego tuż przy powierzchni stykających się ciał i ma zasadnicze znaczenie dla procesu zużycia, sięga ok. 10 µm i zawiera duże skupiska wakancji i wysoką koncentrację dyslokacji (ta własność stwierdzona również dla stopu Ag i stali nierdzewnej). Taką tribo-warstwę przebadano przy pomocy metody anihilacji pozytonów po raz pierwszy (wcześniej wynik TEM dla Cu).
Obliczenia ab initio wyjaśniły obserwowany przy niskich energiach efekt zwiększenia gęstości stanów fononowych dla atomów Fe w układzie złącza Fe3Si/GaAs (dwukrotnego w porównaniu do litego kryształu) istnieniem nowych stanów fononowych, wynikających ze zredukowanych sił międzyatomowych, i pozwoliły lepiej zrozumieć własności dynamiczne tego układu [Phys. Rev. B , EurekAlert]. Przeprowadzono jakościową analizę rozpadu klastrów argonu poddanych napromieniowaniu z lasera XFEL [Phys. Rev. Lett.].
Przeprowadzono analizę teoretyczną efektu fotomagnetycznego dla nowego trójcentrowego kompleksu z jonami miedzi i molibdenu, mostkowanego grupami cyjankowymi. Model, ujmujący dwa niezależne procesy indukowane światłem (przeniesienie ładunku z metalu na metal oraz pułapkowanie spinowego stanu wzbudzonego), pozwolił na odtworzenie wyników pomiarów, dając jednocześnie wgląd w dynamikę tych procesów oraz wielkość siły oddziaływań nadwymiennych w stanach metastabilnych. (Inorg. Chem. 57).
Dla cienkich warstw paramagnetycznego stopu FeAl (naświetlanych jonami Ne+ poprzez maskę heksagonalnie uporządkowanych nanocząstek polistyrenowych) wyindukowano lokalny ferromagnetyzm, co pozwoliło uzyskać warstwę o przestrzennie modulowanych zmianach magnetyzacji. Pionierskie wytworzenie regularnej sieci wirów rozmieszczonych na dużych powierzchniach bez zmian topografii układu było możliwe dzięki jonowej modyfikacji warstw.
W celu lepszego zrozumienia natury przejść szklistych, dla nowo zsyntezowanego ciekłego kryształu 5P-EtFLEt-P5, dwóch globularnych dimetylobutanoli, farmaceutyka EXT oraz pochodnej poli(glikolu etylenowego) przebadano (z wykorzystaniem metod DRS, NMR, FTIR, POM i DSC) kinetykę zimnej krystalizacji w porównaniu do krystalizacji w cieczy, a także wpływ struktury chemicznej molekuł oraz oddziaływań międzymolekularnych na złożoną dynamikę relaksacyjną.
W celu zbadania zależności pomiędzy strukturą a elektrochemiczną aktywnością, opracowana została metoda syntezy katalizatorów Pt/Re/SnO2 do utleniania etanolu, zawierających trzy rodzaje nanocząstek, wykorzystująca pomiar ich potencjału elektrochemicznego zeta. Badania elektrochemiczne reakcji utleniania etanolu potwierdziły najlepszą skuteczność katalizatora trójskładnikowego, w porównaniu do katalizatora składającego się z Pt/SnO2 i platyny komercyjnej (J. Nanopart. Res. 20).
Stworzono i opisano nowy przewodnik jonowy Li(BH4)1−x(NH2)x o przewodności 6.4 × 10−3 S/cm w temperaturze 40°C. Opisano mechanizm przewodnictwa jonowego w heksagonalnej strukturze Na2B12H12. Opracowano komputerowy model drzewa tętniczego uwzględniający osobnicze cechy anatomiczne i opisano ilościowo najwcześniejsze zmiany przebiegu fal tętna w wyniku nagłych incydentów krążeniowych. Model ten został też zintegrowany z modelem odpływu żylnego z mózgu (Grupy Fizyki Medycznej Uniwersytetu w Ferrarze).
W czystym niobie, stosowanym w konstrukcji wnęk rezonansowych w akceleratorach linowych, zastosowano spektroskopię anihilacji pozytonów do badań warstwy wierzchniej powstałej podczas produkcji. Stwierdzono, że rozciąga się ona na głębokość ok. 150 μm, zawiera głównie dyslokacje, a na ich krawędziach - wakancje. Badania te są istotne ze względu na dobroć rezonatorów, gdyż prądy wysokich częstotliwości płyną w silnie zdefektowanej warstwie przypowierzchniowej (efekt naskórkowy).
Dla nadprzewodników na bazie żelaza przeprowadzono badania przejścia Lifszyca, indukowanego zewnętrznym polem magnetycznym. Obliczenia pokazują, że w możliwe są dwa przejścia Lifszyca, w których zmienia się liczba powierzchni Fermiego (elektronowych lub dziurowych). Jedno zachodzi w fazie nadprzewodzącej i w stałym polu magnetycznym. W związkach FeSe i BaFe2As2 wyjaśniono mechanizm przejść fazowych obserwowanych eksperymentalnie (Sci. Rep. 7 (2017) 41979).
Badania dwuwymiarowych magnetyków molekularnych na bazie Mn(II)-Nb(IV) oraz Cu(II)-W(V) wykazały anizotropię efektu magnetokalorycznego (MCE), warunkującą pojawienie się niezerowego obrotowego efektu magnetokalorycznego (RMCE). Pionierskie wyniki (Inorg. Chem. 56 (2017). 2777 oraz 11971) wskazują, że RMCE może być wydajniejszy niż konwencjonalny MCE. Występuje to dla układów wykazujących odwrotny MCE, który daje dodatkowy wkład do zmiany entropii magnetycznej podczas obracania monokryształu.
Niekonwencjonalne metody nanostrukturyzacji układów cienkowarstwowych zostały poszerzone o nową metodę - litografii nanocząstek polistyrenowych wspomaganych trawieniem plazmowym połączoną z nanostrukturyzacją przy pomocy porowatych podłoży tlenkowych. Po raz pierwszy uzyskano tą metodą wysokouporządkowane, w pełni elastyczne matryce nanostruktur do wykorzystania w giętkiej elektronice oraz do depozycji materiałów magnetycznych (Nanotechnology 28 (2017) 194003).
W ramach kompleksowych badań tzw. glass-formerów przebadano wpływ położenia grupy CF3 w molekułach pochodnych alkoholi fenylowych na własności fizykochemiczne oraz termiczne zachowanie farmaceutyka EXT. Opisano także dynamikę molekuł 3BT w fazie smektycznej E i mechanizmy żelowania oraz przemian żel-zol w słabych roztworach naturalnych LMOG (SANS). Ponadto, przeprowadzono badania strukturalne i kalorymetryczne dla układu Ag-Li oraz wodorków typu RE7Rh3 i AB2 , zdolnych do magazynowania wodoru.
W celu kontrolowanego wytworzenia trójskładnikowych nanokatalizatorów do utleniania etanolu, zsyntezowano nanocząstki Pt, Re oraz SnO2 i zmierzono ich potencjały zeta, co pozwoliło je połączyć (J. Phys. Chem. Solids 107 (2017)). Wykorzystując metody spektroskopowe opracowany został marker depresji –równowaga fosfolipidowo-białkowa (Spectrochimica Acta 176 (2017)). Ponadto udało się zweryfikować wpływ metodyki przygotowania surowicy krwi na otrzymane widma (Pharma. Biomed. Anal. 150 (2018)).
Badania strukturalnych i dynamicznych własności materiałów naturalnych i syntetycznych w różnych skalach wielkości i czasu. Zaproponowano model dynamiki wewnętrznych powierzchni porów w krzemionce MCM-41. Stwierdzono, że przybliżenie ośrodka ciągłego jest poprawne dla najniższych modów propagacji zarówno w przypadku porów pustych, jak i wypełnionych częściowo i całkowicie wodą. Wyznaczono relacje dyspersji i przewidziano wartości wektorów odcięcia oraz punktów przegięcia (faz Airy’ego) dla fal powierzchniowych. Określono zakres temperatury ich występowania: w niektórych fazach stałych wody pewne mody propagacji są wykluczone. Zbudowano teorię fal Stoneleya w geometrii cylindrycznej.
Badania fazy skondensowanej metoda spektroskopii jądrowej; anihilacja pozytonów. Dla Fe, Cu i Ag określono, w wyniku implantacji jonami Xe o energii 160 MeV, profil zdefektowania na głębokości do 10 mikrometrów i nie potwierdzono obecności defektów poza zasięgiem implantacji. Te nowe wyniki otworzyły w pracowni anihilacji pozytonów tematykę badawczą przy współpracy z ZIBJ. Ponadto, czasy życia pozytonów dla 4-butyl-4-sothiocyano-1,1-biphenylu potwierdzają model nanosegregacji części molekuł (tworzących warstwy w smektyku E) oraz łańcuchów alkilowych molekuł w stanie ciekłym, który ulega zamrożeniu podczas witryfikacji.
Badania własności magnetycznych materiałów objętościowych i nanostrukturalnych. Dla klastrów molekularnych o rdzeniach Ni3W2 i Ni9W6, spin w stanie podstawowym (odpowiednio S=4 i S=12) wynika z ferromagnetycznego sprzężenia między momentami NiII i WV poprzez mostki cyjanowe. Dla dwóch odmian strukturalnych rdzenia Ni3W2, związanych z sąsiedztwem różnych ligandów, wyznaczono całki wymiany oraz energie anizotropii jednoosiowej i stwierdzono słabe oddziaływania między klastrami. Dla Ni9W6 efekt magnetokaloryczny (ΔTad=4.6 K przy T = 2.2 K i zmianie pola 5T) oraz jego zależność od pola magnetycznego rokują dla chłodzenia w obszarze subkelvinowym.
Prace nad poznaniem struktury i dynamiki materii miękkiej i materiałów funkcjonalnych przy pomocy komplementarnych metod doświadczalnych i obliczeniowych. Charakter procesów relaksacyjnych w relacji do stwierdzonej sekwencji faz termodynamicznych przebadano dla substancji ciekłokrystalicznych o złożonym polimorfizmie (np. chiralny 4′-butyl-4-(S)-(2-metylbutoksy)azoksybenzen, 4ABO5*) za pomocą spektroskopii wibracyjnej, analizy termicznej, relaksacji dielektrycznej, NMR (współpraca z Uniwersytetem w Pizie). Przebadano polimorfizm fazowy dla dwóch nowych ciekłokrystalicznych alkanów trójblokowych: H(CH2)n(CF2)6(CH2)nH oraz F(CF2)n(CH2)6(CF2)nF ( n = 6, 8, 10, 12), tworzących stany szkliste.
Syntezy oraz badania mikroskopowe nowych katalizatorów do ogniw paliwowych. Przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej kontynuowano badania nanostruktur, w szczególności procesy przemian strukturalnych i chemicznych indukowane termicznie. Analiza skaningową mikroskopią elektronową i spektroskopią FTIR wykazała zmiany strukturalne i chemiczne w pyłkach bylicy (Artemisia vulgaris L.), zachodzące pod wpływem zanieczyszczeń komunikacyjnych. Wykryte zmiany w strukturze protein i lipidów pozwalają wnioskować, że spektroskopia FTIR mogłaby być stosowana w biomonitoringu.
Badania komputerowe struktury i dynamiki materiałów krystalicznych i nanomateriałów. Po raz pierwszy przeprowadzono kompleksowe badania dynamiki sieci kryształach neodymu i tlenku europu (EuO) stosując nieelastyczne rozpraszanie promieni X i obliczenia metodą ab initio. Odkryto silny wpływ oddziaływania spin-fonon w stanie ferromagnetycznym na szerokości fononów w EuO. Zbadano własności dynamiczne kryształu, cienkich warstw i nanoklastrów EuSi2, co pozwoliło określić wpływ powierzchni, podłoża i obszarów styku między klastrami na widmo drgań atomowych. [Phys. Rev. B 94 (2016) 014303, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 185501, Phys. Rev. Lett. 117 (2016) xxx].
Wyznaczono własności strukturalne i wibracyjne Na[Al(NH2BH3)4] (uwalnia 9% wodoru poniżej 200 K) i porównano z danymi eksperymentalnymi. Znaleziono relacje dyspersji fal i rezonansów powierzchniowych w cylindrycznych porach materiałów sprężystych. Zaproponowano opis dynamiki porów krzemionki pokrytych warstwą wody. W nowym materiale ferroelastyczno-ferroelektrycznym wykonano teoriogrupową analizę granic domenowych i mechanizmu porządkowania. Podano nowe, ujednolicone równanie skalujące zespoloną przenikalność dielektryczną dla różnych klas materii miękkiej.
Metodą anihilacji pozytonów wykazano istnienie lokalnej struktury w fazach ciekłokrystalicznych substancji 4BT: antyrównoległe porządkowanie molekuł w SmA i zjawiska nanosegregacji w SmE. W układach nanocząstek metalicznych w żywicach epoksydowych stwierdzono występowanie tzw. "efektu akumulacji pozytonów". W próbkach stali nierdzewnej implantowanej wysokoenergetycznymi protonami w ZIBJ w Dubnej, dla wiązki powolnych pozytonów potwierdzono poprawność rozwiązania modelu dyfuzyjnego uwzględniającego tzw. schodkowy rozkład defektów w obszarze przy powierzchni.
Prowadzono badania dynamiki molekuł ND3 oraz (CD3)2CO metodami rezonansu magnetycznego w komorach zeolitów. Stwierdzono występowanie, oprócz reorientacji molekuł, również przeskoków rotacyjnych wokół osi symetrii, obserwowanych dotychczas tylko w polimerach.
Dla nowej odmiany tlenku żelaza (FeO) w postaci cienkich warstw na powierzchni platyny przeprowadzono komputerowe symulacje materiałowe. Stwierdzono zmianę charakteru drgań atomowych od dwuwumiarowego dla 1-2 monowarstw do trójwymiarowego dla grubszych warstw. Materiał może być wykorzystany w spintronice, a także przy konstruowaniu różnego typu czujników i detektorów.
Dla związku [Cr(NH3)6](BF4)3 wykryto cztery przejścia fazowe. Analiza teoretyczna anomalii Schottkiego w cieple właściwym poniżej 20 K przy 1T, 3T, 5T i 9T dała parametr anizotropii osiowej jonu Cr(III) |D| = 0.23 K i brak oddziaływań magnetycznych między kompleksami. Dla materiału molekularnego Mn2-L-Nb(CN)8 przy zmianach ciśnienia, niemagnetycznego ligandu lub uwodnienia stwierdzono, że efekt magnetokaloryczny maleje jak Tc-2/3. Z zależności od pola magnetycznego uzyskano informacje o modelu oddziaływań magnetycznych i zachowaniu krytycznym.
Wykorzystując techniki spektroskopowe, dyfrakcję rentgenowską oraz kwantowochemiczne obliczenia ab-initio przebadano diagram fazowy mezogenów z estrowymi pochodnymi cholesterolu w funkcji historii termicznej oraz wpływ wiązań wodorowych na polimorfizm rezorcinolu i kwasu litocholowego. Badając kilkoma metodami mechanizm zimnej krystalizacji dla nematycznego glassformeru 4CFPB wykryto, że proces ma charakter termodynamiczny dla ogrzewania powyżej 8 K/min. Dla wolnego ogrzewania, krystalizacja pojawia się ona w niższej temperaturze bo jest zdefiniowana dyfuzją molekuł.
Metodą teorii funkcjonału gęstości obliczono przesunięcia chemiczne atomów 11B w borowodorkach. Znaleziono korelacje pomiędzy stabilnością tych związków a przesunięciem chemicznym boru. Analizując ładunki efektywne na kationach pokazano, iż potencjał chemiczny zdefiniowany jako stosunek ładunku do promienia jonowego jest skorelowany z temperaturą dekompozycji borowodorków.
Po raz pierwszy, metodami anihilacji pozytonów zaobserwowano generację skupisk wakancji w wyniku tzw. odwrotnej przemiany martenzytycznej fazy α’. Faza ta powstaje podczas odkształcenia plastycznego w stali austenitycznej; tu 1.4301 (EN). Jej zanik zachodzi w zakresie temperatur 450 – 700 oC, i objawia się wzrostem wartości parametru S, czułego na obecność defektów. Spadek wartości parametru S w zakresie temperatur od 100 do 500 oC związany jest z wygrzewaniem w wyniku procesu zdrowienia i rekrystalizacji defektów powstałych podczas odkształcenia.
W oparciu o dokładne obliczenia metodą hybrydowej teorii funkcjonału gęstości wyjaśniono struktury krystaliczne tlenków metali przejściowych Pd, Pt, Cu, Ag i Hg. Każdy badanych tlenków okazał się niestabilny w strukturze typu NaCl. Właśnie ta niestabilność prowadzi do struktur jakie są przyjmowane w niskiej temperaturze, a także do półprzewodnikowego charakteru struktury elektronowej zgodnego z eksperymentem. Urojony mod fononowy pojawiał się dla wszystkich tlenków w tym samym punkcie strefy Brillouina, L=(1/2, 1/2, 1/2). Wyniki opublikowano w lipcowym Phys.Rev. Lett.
W pracy R. Pełka Current Inorganic Chemistry 4 (2014) 146-166, przedstawiono obszerną analizę wyników badań kalorymetrycznych wybranych magnetyków molekularnych. Przedyskutowano metody wyznaczania przyczynku magnetycznego do ciepła właściwego oraz zbadano zachowanie się entropii i efektu magnetokalorycznego (MCE) w pobliżu przejścia do fazy z uporządkowaniem dalekiego zasięgu. Na przykładzie zmiany znaku MCE obserwowanej w układzie warstwowym pokazano, że oprócz własności termodynamicznych, kalorymetria testuje także anizotropię układu.
Zastosowanie substancji ciekłokrystalicznych w zaawansowanych technologiach, stymuluje badania tych związków w skali nano-. Metodą spektroskopii dielektrycznej zbadano dla związku 4CFPB krótko- i dalekozasięgowe korelacje czasowe dla procesów relaksacyjnych przypisywanych dynamice typu flip-flop, a także ruchom pełzającym (reptation-like) oraz kolektywnym, nieobserwowanym w warunkach normalnych. Stwierdzono wpływ wielkości porów na te ruchy. Opisano efekt porządkowanie molekuł wzdłuż ścian porów przy ogrzewaniu i porównano z zachowaniem dla czystej próbki.