LaNaSyLum to grupa badawcza, którą prowadzi prof. Tomasz Grzyb. “Azyl dla lantanowców” działa już od 10 lat w ramach Zakładu Ziem Rzadkich na Wydziale Chemii. Ekipa młodych naukowców tworzy i bada nanomateriały, które mogą konwertować promieniowanie z zakresu podczerwieni do krótszych fal, m.in. do światła widzialnego.  

- Każdy z nas, mimo że tworzymy jeden zespół, ma swoją specjalizację, zajmuje się czymś trochę odrębnym - mówi prof. Grzyb, który w trakcie doktoratu wprowadzał w Zakładzie metody syntez nanocząstek. Dziś “szefem kuchni” jest dr Dominika Przybylska, która na stażu u jednego z europejskich ekspertów, prof. Markusa Haase, na uniwersytecie w Osnabrück nauczyła się syntezować nanocząstki o strukturze rdzeń-powłoka. - Umiejętność otrzymywania tych nanocząstek to 75 procent sukcesu - dodaje prof. Tomasz Grzyb. 

Dr Przybylska wykorzystuje dwie metody, oparte o tzw. syntezę bottom-up, pozwalające budować większe struktury od atomów. Pierwsza z nich, hydrotermalna, przypomina procesy zachodzące we wnętrzu Ziemi - nanocząstki powstają dzięki odpowiedniemu ciśnieniu i temperaturze. Druga to metoda dekompozycji termicznej wykorzystująca wysokowrzące rozpuszczalniki jak np. kwas oleinowy, który wrze w 360 stopniach Celsjusza. - Dodając organiczne prekursory lantanowców, poprzez ich rozkład termiczny, w trakcie syntezy otrzymujemy nanocząstki. Stosując tę metodę jesteśmy w stanie dokładnie kontrolować rozmiar i kształt cząstek, jakie chcemy tworzyć - informuje dr Przybylska. 

Dzięki obu metodom chemicy uzyskują struktury typu rdzeń-powłoka (core-shell), w których nanocząstki zawierające jony lantanowców (metali ziem rzadkich) są pokrywane warstwami ochronnych powłok, co wzmacnia efekt luminescencji. Jednym z sukcesów zespołu jest uzyskanie nanocząstek wykazujących właściwości dwuzakresowo wzbudzanej luminescencji - emisję zieloną lub niebieską pod wpływem ultrafioletu i innego koloru pod wpływem podczerwieni. Chemicy zgłosili to osiągnięcie do opatentowania.  

Warto wspomnieć, że w tym roku naukowcy opublikowali swoje badania m.in. w Nanoscale.  

- Cząstki, jakie otrzymaliśmy, w zależności od fali wzbudzenia wykazują różne właściwości luminescencyjne, pokrywając swoimi pasmami emisji spore spektrum promieniowania widzialnego i podczerwonego, co może być wykorzystane w naukach biologicznych - tłumaczy prof. Tomasz Grzyb. 

Zdaniem doktorantki Sylwii Rzeszczyńskiej, jednym z najciekawszych tematów, którymi zajmuje się grupa, są pomiary temperaturowe. - Niektóre układy wraz ze zmianą temperatury zmieniają kolor emisji, co jesteśmy w stanie zarejestrować. W przyszłości to może być wykorzystane np. w bezdotykowych czujnikach temperatury - mówi. 

Czytaj też: Prof. Tomasz Grzyb. Efekt mrówczej pracy

Ale nie tylko. Nanocząstki domieszkowane jonami lantanowców będą mogły służyć do mierzenia temperatury w wybranym miejscu w organizmie, nawet w wybranej komórce. - Temperaturę często stosuje się do zwalczania chorób nowotworowych (hipertermia). Dzięki nanotermometrom będzie możliwe dopasowanie warunków sprzyjających leczeniu poprzez precyzyjne podgrzewanie - dodaje prof. Tomasz Grzyb. 

Natalia Jurga modyfikuje powierzchnię nanocząstek tak, by nadawały się do użycia w środowisku biologicznym. - Cząstki można zmieniać w sposób umożliwiający doczepienie leku, chociażby doksorubicyny, która jest stosowana w leczeniu nowotworów. Komórki nowotworowe będą pobierać tak “wzbogacone” cząstki, co umożliwi bioobrazowanie, służące do wykrywania rakowych komórek. Natomiast pod wpływem promieniowania podczerwonego będzie możliwe uwolnienie leku i precyzyjna terapia miejscowa nie wpływająca na cały organizm. Nanocząstki mogą być też stosowane jako wykrywacze jonów w organizmach. Wkrótce doktorantka wyjedzie na staż do Czech, do prof. Hansa Gorrisa, u którego będzie się uczyła, jak zwiększyć czułość wykrywania antygenów raka prostaty.  

Nanomateriały, którymi zajmuje się LaNaSyLum można również stosować do zabezpieczenia dokumentów i banknotów. Takie zabezpieczenia są o wiele skuteczniejsze niż dotychczas używane, ponieważ nie widać ich gołym okiem, ujawniają się tylko pod wpływem promieniowania podczerwonego. 

Obecnie grupa realizuje ciekawy projekt nakierowany na poprawę wydajności konwersji energii słonecznej na elektryczną. Naukowcy badają fale dłuższe niż 975 nanometrów, których większość urządzeń fotowoltaicznych nie konwertuje na energię elektryczną. 20 procent promieniowania słonecznego jest pomijane – up-konwersja, którą chemicy się zajmują, może pomóc rozwiązać ten problem. 

Zespołowi, który łączy naukową aktywność z zacięciem właściwym hobbystom, zależy na zdobyciu grantów europejskich i nawiązaniu współpracy z partnerami z kraju i zagranicy. Wspólnie z nimi chcieliby pracować nad ważnymi problemami cywilizacyjnymi świata, takimi jak ocieplenie klimatu czy rezygnacja z paliw kopalnych. - Tworzenie super zaawansowanych struktur traktujemy nie jako cel sam w sobie, ale jako środek do realizacji wyższych celów - podsumowuje lider LaNaSyLum. 

Zespół tworzą: prof. Tomasz Grzyb, dr Dominika Przybylska, dr Piotr Kamiński, dr Artur Tymiński, doktorantki - Sylwia Rzeszczyńska, Natalia Jurga i studenci - Adrian Drozdowski i Gabriela Klima.