Účinnosť vybraných sorbentov na elimináciu PCB z pôdy

Polychlórované bifenyly (PCB) sú fyzikálne a chemicky veľmi stabilné látky so závažný negatívnym dopadom na zdravie ľudského organizmu, ako aj na okolité prostredie. Okrem akútnych príznakov v podobe dermatóz či nevoľnosti, je závažná najmä toxicita chronická, vo forme hepato-, nefro-, neuro-, imuno- a iných toxicít, vrátane hormonálnych porúch a porúch vylučovacieho systému. Vzhľadom na ich optimálne fyzikálno-chemické vlastnosti boli masívne vyrábané po celom svete. Významným producentom týchto látok bol aj závod na východe Slovenska – Chemko Strážske. Postupne po identifikácii závažných toxických účinkov na zdravie a životné prostredie, bola výroba PCB celosvetovo pozastavovaná (v Československu ako v jednej z posledných krajín v roku 1984). Avšak v dôsledku zákazu výroby a distribúcie veľké množstvo týchto látok zostalo v priestoroch bývalého závodu a jeho okolí spolu s vedľajšími produktmi ich produkcie, ako významné toxikologické riziko. Po čiastočnej eliminácii tuhých odpadov z priestorov bývalého závodu, prichádza na rad aj otázka dočisťovania environmentu v širšom okolí. Jedná sa hlavne o vodu a pôdu z okolia.

Vedúci práce: Ing. J. Maroszová, PhD., jaroslava.maroszova@stuba.sk

 Teoretické štúdium spinového prechodu v dvojjadrových systémoch

V bakalárskej práci sa budú pomocou metódy DFT počítať energie spinových stavov série dvojjadrových železnatých komplexov vykazujúcich dvojkrokový spinový prechod za účelom nájdenia vhodného postupu pre jeho kvantifikáciu. Študent si osvojí základy práce so súčasným kvantovochemickým softvérom, predovšetkým programom ORCA a PHI.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Pavlik, PhD., jan.pavlik@stuba.sk

 Počítačová interpretácia magnetizmu komplexov prechodných prvkov

V bakalárskej práci sa budú pomocou DFT prístupu počítať magnetické parametre komplexov prechodných prvkov a energia ich spinových stavov. Študent si osvojí základy práce so súčasným kvantovochemickým softvérom, predovšetkým programom ORCA a PHI.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Pavlik, PhD., jan.pavlik@stuba.sk

 Príprava a fyzikálne vlastnosti koordinačných zlúčenín vykazujúcich magnetickú bistabilitu

Zdokonaľovanie moderných technológií v dnešnej spoločnosti je spojené s vývojom nových materiálov vykazujúcich bi- alebo multistabilitu fyzikálnych vlastností. Popri konvenčných anorganických, organických a polymérnych materiáloch sú koordinačné zlúčeniny alternatívou ponúkajúcou nové triedy látok s laditeľnými magnetickými, elektrickými a optickými vlastnosťami, čo umožňuje ich implementáciu do vysokokapacitných pamäťových nosičov, displejov, kontrastných látok pre magnetickú rezonanciu (MRI) atď. Najvýznamnejšími triedami komplexov v tomto smere sú tzv. jednomolekulové magnety (z angl. single-molecule magnets) a komplexy vykazujúce spinový prechod (z angl. spin-crossover jav), kde dokážeme ladiť ich magnetické správanie pomocou vonkajších podnetov – zmena teploty, tlaku, magnetického alebo elektrického poľa, svetelná expozícia... Hlavným cieľom bakalárskeho projektu bude syntetizovať, štruktúrne a magneticky charakterizovať viacdentátne N-donorové ligandy na báze (pyridín-2-yl)-1H-benzimidazolua ich komplexy s kovmi prvého prechodného radu. V takýchto typoch koordinačných zlúčenín sa predpokladá dosiahnutie magneticky laditeľnej bistability, ktorá môže byť využitá v rôznych odvetviach nanotechnológií. Počas riešenia bakalárskeho projektu sa študent zameria a osvojí si pokročilú organickú syntézu aromatických ligandov a ich následnú komplexáciu s prechodnými kovmi. V ďalšom kroku sa študent zoznámi so štruktúrnou charakterizáciou novo pripravených zlúčenín (spektrálne techniky, RTG difrakčná analýza) ako aj s vyšetrovaním ich magnetického správania.

Vedúci práce: Doc. Ing. I. Šalitroš, DrSc., ivan.salitros@stuba.sk

 Bioaktivita karboxylatomeďnatých komplexov s kofeínom-príprava a fyzikálne vlastnosti

Realizácia rešerše a následná príprava a štúdium vlastností pripravených koordinačných zlúčenín s kofeínom. Spektrálna a štruktúrna charakterizácia získaných produktov s cieľom získať nové komplexné zlúčeniny s potenciálnymi biologickými vlastnosťami.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia komplexov Ni(II) so Schiffovými zásadami a N,O-benzimidazolovými ligandami

Schiffové bázy patria k významným triedam zlúčenín organickej a koordinačnej chémie, ktoré sa pripravujú vratnou katalyzovanou reakciou primárneho amínu a karbonylovej zlúčeniny. Schiffové bázy umožňujú koordináciu s kovovými iónmi cez dusík imínovej skupiny, a tak tvoria veľké množstvo komplexov s rôznymi kovmi. Označujú sa aj ako bioaktívne ligandy, nakoľko u nich aj v prípade nimi tvorených komplexov, boli preukázané rôzne biologické vlastnosti, ktoré majú veľký potenciál pri vývoji nových liečiv, akými sú napríklad antibakteriálne, antivírusové a protirakovinové liečivá. Okrem významných bioaktívnych vlastností sa komplexy Schiffových báz s prechodnými kovmi vyznačujú rozmanitými štruktúrnymi vlastnosťami, keďže v literatúre pozorujeme od monodentátne koordinovaných Schiffových báz až po hexadentátne koordinované Schiffové bázy s centrálnym atómom kovu. V prípade paramagnetických komplexných zlúčenín prechodných kovov so Schiffovými bázami sa môžeme stretnúť aj so zaujímavými magnetickými vlastnosťami. Predkladaný projekt sa zameriava na nikelnaté komplexné zlúčeniny so Schiffovými bázami a benzimidazolovými ligandmi a na ich významné biologické vlastnosti.

Vedúci práce: Ing. V. Kuchtanin, PhD., vladimir.kuctanin@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia nikelnatých komplexov s chelátujúcim aminometylbenzimidazolovým ligandom

Benzimidazoly predstavujú dôležitú triedu heterocyklických zlúčenín v mnohých prírodných a syntetických zlúčeninách pre vývoj nových liekov. Benzimidazolová skupina je kľúčovým prvkom v lekárskej chémii kvôli širokej škále hlásených biologických a farmakologických aktivít, z ktorých niektoré zahŕňajú protirakovinové, antimikrobiálne, protinádorové, antimalarické, anti-HIV, protizápalové, antituberkulózne a antioxidačné vlastnosti. Polyligandy odvodené od imidazolu a benzimidazolu sa používajú ako modely na pochopenie úlohy iónov Zn (II) v biologických systémoch, pretože môžu napodobňovať bočný reťazec histidínu v metaloenzýmoch. Využitie benzimidazolov nájdeme pri materiáloch na báze kvapalných kryštálov, kvôli svojim špeciálnym fyzikálno-chemickým vlastnostiam založeným na mechanizmoch modulácie fluorescencie. Hlavným cieľom diplomovej práce je príprava a charakterizácia nikelnatých komplexných zlúčenín s N,N'-chelátovým 2-aminometylbenzimidazolovým ligandom. Počas výskumnej práce sme sa zameriame na organickú syntézu ligandu a následne jeho komplexáciu s nikelnatými soľami.

Vedúci práce: Ing. V. Kuchtanin, PhD., vladimir.kuctanin@stuba.sk

 Magnetizmus koordinačných zlúčenín prechodných prvkov so Schiffovými bázami

Vedúci práce: Ing. L. Pogány, PhD., lukas.pogany@stuba.sk

 Využitie práškovej difrakčnej analýzy pre charakterizáciu a štúdium koordinačných zlúčenín

Prášková difrakcia je nazameniteľnou nedeštruktívnou metódou pre kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu tuhých kryštalických zmesí a štruktúrnu charakterizáciu polykryštalických látok. Vo výskume a štúdiu koordinačných zlúčenín sa na našom oddelení najviac uplatňuje pri zisťovaní ich fázovej čistoty a zhody kryštálovej štruktúry vyriešenej z monokryštálu s väčším objemom zostávajúcej resp. znovu pripravenej práškovej vzorky. Je to potrebné napr. pre následné analýzy nepriamymi metódami alebo biochemické experimenty vyžadujúce väčšie množstvo komplexu. V súčasnosti je možné s moderným difraktometrom vyriešiť kryštálovú štruktúru z práškovej vzorky tam, kde sa nedarí pripraviť vhodný monokryštál.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Bioaktivita cis- a trans-meďnatých komplexov

Príprava meďnatých zlúčenín s rôzne substituovanými derivátmi benzimidazolu. Štúdium interakcie s DNA a katechol oxidáze podobnej aktivite. Porovnanie rozdielov bioaktivity cis- a trans-izomérov novo pripravených Cu(II) koordinačných zlúčenín.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Komplexy prechodných kovov ako potenciálne protirakovinové liečivá

Štúdium a analýza literárnych údajov. Výber vlastných objektov skúmania. Syntézy nových komplexov prechodných kovov s nesteroidnými antiflogistikami. Charakterizácia pripravených zlúčenín dostupnými analytickými metódami. Štúdium biologickej aktivity.

Vedúci práce: Prof. Ing. J. Moncoľ, DrSc., jan.moncol@stuba.sk

 Komplexy železa(III) s ligandami na báze derivátov 2-hydroxybenzofenónu: Príprava a charakterizácia štruktúrnych, spektrálnych a magnetických vlastností

Požiadavky ľudstva na rýchlosť a kvantitu ukladaných dát kontinuálne rastú. Naproti tomu však narastajú obavy z toho, či aktuálne používané materiály budú použiteľné aj v budúcich pamäťových zariadeniach. Za jedno z potenciálnych riešení tohto problému je považované použitie materiálov, ktoré vykazujú bistabilitu spinových stavov, tzv. spin-crossover materiály. Bistabilita týchto materiálov je dôsledkom existencie rôznych (meta)stabilných spinových stavov pri odlišných fyzikálnych podmienkach, napr. teplote, tlaku alebo svetelného ožiarenia. Spin Crossover efekt je možné pozorovať napr. aj v komplexných zlúčeninách Fe(III) s vhodnými N-donorovými, resp N,O-donorovými ligandami. Takéto zlúčeniny sú atraktívne nielen z pohľadu pamäťových médií, ale napr. aj v oblasti medicíny. Cieľom zadanej bakalárskej práce bude: 1) vypracovanie literárneho prehľadu komplexov Fe(III) pripravených z derivátov aromatických o-hydroxykarbonylových zlúčenín, predovšetkým 2-hydroxybenzofenónu, 2) príprava komplexov Fe(III), kde sa ako reaktanty použijú deriváty 2-hydroxybenzofenón, resp. jeho deriváty 3) charakterizácia pripravených koordinačných zlúčenín pomocou spektrálnych techník, RTG štruktúrnej analýzy, prípadne aj analýza ich magnetických vlastností.

Vedúci práce: Ing. L. Pogány, PhD., lukas.pogany@stuba.sk

 Meďnaté komplexy s potenciálnou bioaktivitou

Realizácia rešerše a následná syntéza spojená so štúdiom vlastností pripravených koordinačných zlúčenín. Spektrálna a štruktúrna charakterizácia získaných produktov s cieľom pripraviť nové komplexné zlúčeniny s potenciálnymi biologickými vlastnosťami. Štúdium interakcie s DNA a katecholoxidáze podobnej aktivity.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Počítačová interpretácia magnetizmu komplexov prechodných prvkov

V bakalárskej práci sa budú pomocou DFT prístupu počítať magnetické parametre komplexov prechodných prvkov; predovšetkým energia ich spinových stavov. Študent si počas tohto bakalárskeho projektu osvojí základy práce so súčasným kvantovochemickým softvérom.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Pavlik, PhD., jan.pavlik@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia potenciálnych bioaktívnych zúčenín

Bakalárska práca sa zameriava na prípravu nových koordinačných zlúčenín s nesteroidnými protizápalovými liečivami a s neutrálnymi N-donorovými ligandmi. V rámci práce sa sústreďujeme aj na štúdium stability komplexov v tuhom stave a v roztoku, takisto aj na spektrálnu a štrukturálnu charakterizáciu pripravených látok s potencionálnou bioaktivitou.

Vedúci práce: Ing. F. Jozefíková, PhD., flora.jozefikova@stuba.sk

 Príprava a vlastnosti komplexov lantanoidov s pyridyl-benzimidazolovými ligandami

Vypracovanie literárneho prehľadu publikovaných komplexov. Syntéza ligandov pyridyl-benzimidazolového typu a ich následné využitie v príprave nových komplexov lantanoidov. Štúdium štruktúry a spektrálnych vlastností pripravených komplexov. V prípade potvrdenia fázovej čistoty pripravených látok, následné štúdium magnetických vlastností.

Vedúci práce: Ing. M. Schoeller, PhD., martin.schoeller@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia manganatých zlúčenín s potenciálnou bioaktivitou

Bakalárska práca sa zameriava na prípravu nových mangánatých koordinačných zlúčenín s nesteroidnými protizápalovými liečivami a s neutrálnymi N-donorovými ligandmi. V rámci práce sa sústreďujeme aj na štúdium stability komplexov v tuhom stave a v roztoku, takisto aj na spektrálnu a štrukturálnu charakterizáciu pripravených látok s potencionálnou bioaktivitou.

Vedúci práce: Ing. F. Jozefíková, PhD., flora.jozefikova@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia potenciálnych bioaktívnych zúčenín

Bakalárska práca sa zameriava na prípravu nových koordinačných zlúčenín s nesteroidnými protizápalovými liečivami a s neutrálnymi N-donorovými ligandmi. V rámci práce sa sústreďujeme aj na štúdium stability komplexov v tuhom stave a v roztoku, takisto aj na spektrálnu a štrukturálnu charakterizáciu pripravených látok s potencionálnou bioaktivitou.

Vedúci práce: Ing. F. Jozefíková, PhD., flora.jozefikova@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia potenciálnych bioaktívnych zúčenín

Bakalárska práca sa zameriava na prípravu nových koordinačných zlúčenín s nesteroidnými protizápalovými liečivami a s neutrálnymi N-donorovými ligandmi. V rámci práce sa sústreďujeme aj na štúdium stability komplexov v tuhom stave a v roztoku, takisto aj na spektrálnu a štrukturálnu charakterizáciu pripravených látok s potencionálnou bioaktivitou.

Vedúci práce: Ing. F. Jozefíková, PhD., flora.jozefikova@stuba.sk

 Príprava a charakterizácia potenciálnych bioaktívnych zúčenín

Bakalárska práca sa zameriava na prípravu nových koordinačných zlúčenín s nesteroidnými protizápalovými liečivami a s neutrálnymi N-donorovými ligandmi. V rámci práce sa sústreďujeme aj na štúdium stability komplexov v tuhom stave a v roztoku, takisto aj na spektrálnu a štrukturálnu charakterizáciu pripravených látok s potencionálnou bioaktivitou.

Vedúci práce: Ing. F. Jozefíková, PhD., flora.jozefikova@stuba.sk

 Príprava a štúdium modelových zlúčenín metaloenzýmov

Jednou z veľkých výziev súčasnej bioanorganickej chémie je príprava a štúdium komplexov prechodných kovov napodobňujúcich niektorú z enzymatických funkcií. Modelovanie aktívnych miest metaloenzýmov prispieva k lepšiemu pochopeniu vzťahu medzi štruktúrou a funkciou takýchto systémov, výsledkom čoho je často príprava účinných katalyzátorov. Medzi enzýmy, ktorých biologická aktivita je často napodobňovaná, patria napríklad superoxiddizmutáza SOD katalyzujúca disproporcionáciu superoxidu alebo katechol oxidáza katalyzujúca oxidáciu orto-difenolov na orto-chinóny. Cieľom bakalárskej práce bude literárna rešerš zameraná na vhodný výber ligandov pre prípravu komplexov s potenciálnou enzymatickou aktivitou, syntéza a charakterizácia takýchto komplexov.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Švorec, PhD., jozef.svorec@stuba.sk

 Štúdium cis- a trans-izomérov Cu(II) komplexov

Syntéza a štúdium vlastností meďnatých zlúčenín s rôzne substituovanými N-donorovými ligandmi (deriváty benzimidazolu). Spektrálna a štruktúrna charakterizácia pripravených produktov s cieľom získať nové koordinačné zlúčeniny s potenciálnymi biologickými vlastnosťami.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Účinnosť vybraných sorbentov na elimináciu PCB z pôdy

Polychlórované bifenyly (PCB) sú fyzikálne a chemicky veľmi stabilné látky so závažný negatívnym dopadom na zdravie ľudského organizmu, ako aj na okolité prostredie. Okrem akútnych príznakov v podobe dermatóz či nevoľnosti, je závažná najmä toxicita chronická, vo forme hepato-, nefro-, neuro-, imuno- a iných toxicít, vrátane hormonálnych porúch a porúch vylučovacieho systému. Vzhľadom na ich optimálne fyzikálno-chemické vlastnosti boli masívne vyrábané po celom svete. Významným producentom týchto látok bol aj závod na východe Slovenska – Chemko Strážske. Postupne po identifikácii závažných toxických účinkov na zdravie a životné prostredie, bola výroba PCB celosvetovo pozastavovaná (v Československu ako v jednej z posledných krajín v roku 1984). Avšak v dôsledku zákazu výroby a distribúcie veľké množstvo týchto látok zostalo v priestoroch bývalého závodu a jeho okolí spolu s vedľajšími produktmi ich produkcie, ako významné toxikologické riziko. Po čiastočnej eliminácii tuhých odpadov z priestorov bývalého závodu, prichádza na rad aj otázka dočisťovania environmentu v širšom okolí. Jedná sa hlavne o vodu a pôdu z okolia.

Vedúci práce: Ing. J. Maroszová, PhD., jaroslava.maroszova@stuba.sk

 Štúdium spinových prechodov pomocou Monte-Carlo simulácií

Štúdium spinových prechodov (angl. spin-crossover, SCO), ktoré vznikajú v dôsledku bistability elektrónovej štruktúry v niektorých komplexoch prechodných prvkov, je atraktívnou oblasťou výskumu na pomedzí anorganickej chémie, materiálového inžinierstva a fyziky tuhej fázy. V súčasnosti sa stávajú dostupnými pokročilé výpočtové metódy, ktoré otvárajú dvere k lepšiemu pochopeniu javu SCO. Metódy DFT napríklad dovoľujú nahliadnuť do elektrónovej štruktúry molekúl, zväčša sú však limitované použitými aproximáciami akými sú nulová absolútna teplota alebo umiestnenie molekuly vo vákuu. Na druhej strane Monte-Carlo simulácie umožňujú opísať aj správanie sa makroskopického množstva častíc pri nenulovej teplote, avšak vstupné parametre musia byť do modelu poskytnuté z experimentu alebo výpočtu. Tento projekt sa zameriava na druhý zo spomenutých prístupov. Študent sa pri jej riešení bude zaoberať rozvíjaním počítačového programu pre simulácie spinových prechodov v kubických kryštáloch metódou Monte-Carlo Metropolis. V rámci tejto teoretickej témy si osvojí základy kvantovej chémie, štatistickej termodynamiky a programovania v jazyku Fortran.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Pavlik, PhD., jan.pavlik@stuba.sk

 Meďnaté komplexy s potenciálnou bioaktivitou

Realizácia rešerše a následná syntéza spojená so štúdiom vlastností pripravených koordinačných zlúčenín. Spektrálna a štruktúrna charakterizácia získaných produktov s cieľom pripraviť nové komplexné zlúčeniny s potenciálnymi biologickými vlastnosťami. Štúdium interakcie s DNA a katecholoxidáze podobnej aktivity.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Využitie práškovej difrakčnej analýzy pre charakterizáciu a štúdium koordinačných zlúčenín

Prášková difrakcia je nazameniteľnou nedeštruktívnou metódou pre kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu tuhých kryštalických zmesí a štruktúrnu charakterizáciu polykryštalických látok. Vo výskume a štúdiu koordinačných zlúčenín sa na našom oddelení najviac uplatňuje pri zisťovaní ich fázovej čistoty a zhody kryštálovej štruktúry vyriešenej z monokryštálu s väčším objemom zostávajúcej resp. znovu pripravenej práškovej vzorky. Je to potrebné napr. pre následné analýzy nepriamymi metódami alebo biochemické experimenty vyžadujúce väčšie množstvo komplexu. V súčasnosti je možné s moderným difraktometrom vyriešiť kryštálovú štruktúru z práškovej vzorky tam, kde sa nedarí pripraviť vhodný monokryštál.

Vedúci práce: Ing. M. Puchoňová, PhD., miroslava.puchonova@stuba.sk

 Príprava a štúdium potenciálnych mimetík enzýmov

Jednou z veľkých výziev súčasnej bioanorganickej chémie je príprava a štúdium komplexov prechodných kovov napodobňujúcich niektorú z enzymatických funkcií. Zlúčeniny s takýmto správaním sa nazývajú mimetiká enzýmov. Medzi enzýmy, ktorých biologická aktivita je často napodobňovaná, patria napríklad superoxiddizmutáza SOD katalyzujúca disproporcionáciu superoxidu alebo kataláza katalyzujúca rozklad peroxidu vodíka. Cieľom diplomovej práce bude literárna rešerš zameraná na vhodný výber ligandov pre prípravu komplexov s potenciálnou enzymatickou aktivitou, syntéza a charakterizácia takýchto komplexov.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Švorec, PhD., jozef.svorec@stuba.sk

 Komplexy ruténia ako poteniálne protirakovinové liečivá

Syntéza nových organokovových komplexov ruténia a ich štúdium. Pripravené zlúčeniny budú charakterizované spektrálnymi metódami a RTG štruktúrnou analýzou. Vybrané zlúčeninám sa bude študovať interakcia s DNA a albumínom, ako aj protirakovinová aktivita.

Vedúci práce: Prof. Ing. J. Moncoľ, DrSc., jan.moncol@stuba.sk

 Príprava, štruktúrna a magnetická charakterizácia komplexy prechodných kovov vykazujúcich pomalú relaxáciu magnetizácie

Objektom skúmania predkladaného dizertačného projektu bude syntéza a charakterizácia nových koordinačných zlúčenín prechodných kovov a/alebo lantanoidov so zameraním na ich magnetické vlastnosti. Cieľom bude pripraviť nové materiály, ktoré by vykazovali špeciálne magnetické efekty akými sú jednomolekulový magnetizmus alebo jednoretiazkový magnetizmus. Tieto typy materiálov sú atraktívne z hľadiska aplikácií v rôznych odvetviach nanotechnológií – vysoko kapacitné pamäťové nosiče (hard disky v PC), displeje, MRI, spinotronika... – nakoľko vykazujú magnetickú bi- a/alebo multistabilitu na molekulovej úrovni. Počas riešenia projektu sa doktorand oboznámi s pokročilou organickou a koordinačnou syntézou, pričom z hľadiska charakterizácie novopripravených látok si osvojí aj potrebné analytické a spektrálne metódy. Dôležitým stupňom riešenia dizertačného projektu bude charakterizácia magnetických vlastností komplexov pomocou magnetických meraní na MPMS SQUID magnetometri.

Vedúci práce: Doc. Ing. I. Šalitroš, DrSc., ivan.salitros@stuba.sk

 Syntetické modelové systémy metaloenzýmov pre aktiváciu O₂

Ióny prechodných kovov sa nachádzajú v aktívnych miestach viacerých enzýmov, v ktorých zohrávajú dôležitú štrukturálnu a funkčnú úlohu. Takéto metaloenzýmy účinne katalyzujú mnohé z najzložitejších a najdôležitejších reakcií v prírode, medzi ktoré patrí aj aktivácia molekulového dikyslíka O₂. Príroda využíva dikyslík ako kľúčové oxidačné činidlo pri premene biomolekúl. Metaloenzýmy aktivujúce molekulu dikyslíka sú zodpovedné za dôležité biologické funkcie ako napríklad za reguláciu neurotransmiterov, za prenos samotného dikyslíka či za bunkové dýchanie. Cieľom dizertačnej práce bude príprava a charakterizácia komplexov na báze medi, niklu a mangánu, ktoré sú schopné aktivácie molekulového dikyslíka. Hlavným zámerom PhD práce bude syntéza a štúdium jedno- alebo viacjadrových komplexov, schopných vystupovať ako syntetické modely tyrozinázy a katechol oxidázy, teda enzýmov, ktoré katalyzujú hydroxylačné a oxidačné reakcie.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Švorec, PhD., jozef.svorec@stuba.sk

 Štúdium komplexov prechodných kovov metódami kvantovej kryštalografie

Syntéza a kryštalografická analýza komplexov prechodných kovov s potenciálnou protinádorovou aktivitou. Pripravené zlúčeniny budú charakterizované spektrálnymi metódami a röntgenovou štruktúrnou analýzou. Štruktúrna analýza sa vykoná štandardnými metódami chemickej kryštalografie (nezávislý atómový model), ako aj metódami kvantovej kryštalografie (multipólové spresnenie a Hirshfeldovo spresnenie atómov).

Vedúci práce: Prof. Ing. J. Moncoľ, DrSc., jan.moncol@stuba.sk

 Teoretické štúdium spinových prechodov v komplexoch Hoffmannovho typu

Štúdium spinových prechodov (angl. spin-crossover, SCO), ktoré vznikajú v dôsledku bistability elektrónovej štruktúry v niektorých komplexoch prechodných prvkov, je atraktívnou oblasťou výskumu na pomedzí anorganickej chémie, materiálového inžinierstva a fyziky tuhej fázy. V súčasnosti sa stávajú dostupnými pokročilé výpočtové metódy, ktoré otvárajú dvere k lepšiemu pochopeniu javu SCO. Metódy DFT napríklad dovoľujú nahliadnuť do elektrónovej štruktúry molekúl, zväčša sú však limitované použitými aproximáciami akými sú nulová absolútna teplota alebo umiestnenie molekuly vo vákuu. Na druhej strane Monte-Carlo simulácie umožňujú opísať aj správanie makroskopického množstva častíc pri nenulovej teplote, avšak vstupné parametre musia byť do modelu poskytnuté z experimentu alebo výpočtu. Cieľom navrhovanej témy dizertačnej práce je prispieť k integrácii dvoch spomenutých moderných výpočtových stratégií. Vhodným študijným objektom sú trojrozmerné polyméry Hoffmannovho typu, napríklad [Fe(pyrazine)Pt(CN)₄]. Jeho materiálové vlastnosti sa dajú získať pomocou periodických DFT výpočtov využijúc pri tom možnosti HPC STU a superpočítača Devana výpočtového centra SAV. Ich výsledky budú následne slúžiť ako vstup pre Monte-Carlo simulácie uskutočnené pomocou programu vyvíjaného na hostiteľskom pracovisku. Dizertant pri štúdiu nadobudne znalosti zo súčasnej teoretickej anorganickej chémie a stane sa schopným presadiť sa v kompetitívnom domácom i zahraničnom akademickom prostredí.

Vedúci práce: Doc. Ing. J. Pavlik, PhD., jan.pavlik@stuba.sk

 Železnaté a železité koordinačné zlúčeniny s heterocyklickými aromatickými ligandami

Objektom skúmania predkladaného dizertačného projektu bude syntéza a charakterizácia nových koordinačných zlúčenín prechodných kovov so zameraním na ich magnetické a fotomagnetické vlastnosti. Cieľom bude pripraviť nové materiály, ktoré by vykazovali magnetickú bistabilitu medzi nízko- a vysokospinovým stavom, tzv spin-crossover efekt. Špeciálny dôraz sa bude klásť na implementáciu fotoaktívnych substituentov (antracény, azofenoly, stylbény...) do molekulovej štruktúry N-donorových heterocyklických ligandov, čo umožní fotoprepínanie magnetických vlastností výsledných komplexov prechodných kovov. Tieto typy koordinačných materiálov sú atraktívne z hľadiska aplikácií v rôznych odvetviach nanotechnológií – vysoko kapacitné pamäťové nosiče (hard disky v PC), displeje, MRI, spinotronika... – nakoľko vykazujú magnetickú bi- a/alebo multistabilitu na molekulovej úrovni. Počas riešenia projektu sa ašpirant oboznámi s pokročilou organickou a koordinačnou syntézou, pričom z hľadiska charakterizácie novopripravených látok si osvojí aj potrebné analytické a spektrálne metódy. Dôležitým stupňom riešenia dizertačného projektu bude charakterizácia magnetických vlastností komplexov pomocou magnetických meraní na MPMS SQUID magnetometri.

Vedúci práce: Doc. Ing. I. Šalitroš, DrSc., ivan.salitros@stuba.sk