Zoznam národných projektov SAV

Anódy pre Li-iónové batérie na báze uhlík-kremíkových kompozitov

Carbon-silicon based composite anodes for Li-ion batteries

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	doc. Ing. Lenčéš Zoltán PhD.

Bentonit: strategická surovina Slovenska - inovatívne hodnotenie zdrojov a ich kvality pre jej efektívne využívanie

Bentonite: Slovak strategic raw material - Innovative assessment of bentonite quality and origin for its efficient use

Doba trvania:	1.1.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Madejová Jana DrSc.
Anotácia:	Bentonit je významná nerudná surovina, ktorej celosvetová ťažba neustále rastie. Vďaka vysokému obsahu ílových minerálov zo skupiny smektitov, má bentonit výnimočné vlastnosti ako napr. vysokú katiónovú výmennú kapacitu, schopnosť napučiavať, vysoký špecifický merný povrch, nízku hydraulickú vodivosť. Vďaka týmto vlastnostiam má bentonit mnoho aplikácií v rôznych odvetviach hospodárstva. Slovenská republika (SR) patrí medzi významných producentov bentonitu vo svete. Bentonit patrí k strategickým nerastným surovinám SR a jeho výskum má u nás dlhodobú tradíciu. Za posledných 10-15 rokov sa v SR otvorilo viacero ložísk bentonitu, z ktorých väčšina nebola podrobne študovaná. Aj to má za následok, že potenciál slovenských bentonitov sa nevyužíva v plnej miere. Jedným z cieľov projektu, je preto detailná charakterizácia novo-otvorených resp. do ťažby pripravovaných ložísk bentonitu, z pohľadu ich minerálneho, chemického zloženia, ich fyzikálnochemických, geotechnických a reologických vlastností. Nové výsledky tiež prispejú k lepšiemu pochopeniu genézy bentonitových ložísk, čo môže viesť k objaveniu nových ekonomicky zaujímavých akumulácií bentonitov. Inovatívnosť a využiteľnosť projektu je predovšetkým v racionálnom a efektívnom využívaní nerastných surovinových zdrojov SR, k čomu smeruje ďalší cieľ projektu. Tým je nájdenie optimálneho využitia pre rôzne kvalitatívne typy bentonitov zo študovaných ložísk, podporené aj ekonomickou analýzou. K naplneniu tohto ambiciózneho cieľa prispejú aplikačné výstupy projektu ako napr. pasporty optimálneho využitia rôznych technologických typov bentonitu a 3D model kvality ťaženej suroviny a geologický model vybraného bentonitového ložiska. Predkladaný projekt chce, celkovo, prispieť ku komplexnému riešeniu dlhodobej udržateľnosti ťažby bentonitov na Slovensku. Dôležitými predpokladmi k jeho úspešnému riešeniu sú aj kvalitný multidisciplinárny tím odborníkov a spolupráca s významným ťažiarom bentonitu v SR, spoločnosťou REGOS, s.r.o.

Bionanokompozitné materiály na báze vrstevnatých silikátov

Bionanocomposites based on organic polycations and layered silicates

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Madejová Jana DrSc.
Anotácia:	Projekt základného výskumu sa zaoberá prípravou a komplexnou charakterizáciou štruktúrne jedinečných typov hybridných materiálov pozostávajúcich z ílových minerálov zo skupiny smektitov a novo-syntetizovaných polykatiónov na báze poly(etylén imínov). Polymerizácia oxazolínov otvára široké možnosti prípravy dobre definovaných polykatiónov s presne navrhnutou molekulovou štruktúrou a vlastnosťami, ktoré sú potrebné pre modifikáciu ílových minerálov interkaláciou. Cieľom je pripraviť nanokompozity so zaujímavými biokompatibilnými a biodegradovateľnými vlastnosťami. Na splnenie tohoto cieľu je potrebné detailne študovať vplyv rôznych faktorov na vlastnosti polykatiónov na báze poly(etylén imínov) a na ich správanie sa počas interkalácie do medzivrstiev smektitov nielen pomocou rôznych experimentálnych techník (napr. XRD, XPS, MAS NMR a IR spektroskopia), ale aj pomocou výpočtov využívajúcich DFT metódu v tuhej fáze. Biokompatibilita pripravených polykatiónov a ich interkalátov so smektitmi sa určí na základe testov životaschopnosti a morfológie buniek po priamom kontakte s vybranými látkami. Pripravené polykatión-smektity sa budú následne študovať z hľdiska ich možného využitia ako plnivá do vybraných biodegradovateľných polymérov, nosiče liekov a ako nové kompozitné materiály s optickými vlastnosťami. Navrhnutý projekt predstavuje originálnu platformu, ktorá umožní pochopiťvlastnosti kompozitov na báze nových syntetických polykatiónov a smektitov. Takáto koncepcia projektu môže významne prispieť k súčasným poznatkom v oblasti nanomateriálov a má potenciál získať principiálne nové výsledky.

Elektromagnetické tienenie funkčne gradientných vrstevnatých kompozitov na báze SiC s prídavkom grafénu a uhlíkových nanorúrok

Electromagnetic shielding properties of functionally graded layered SiC-graphene and SiC-carbon nanotubes composites

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Hanzel Ondrej PhD.
Anotácia:	Cieľom projektu je príprava vrstevnatých kompozitných materiálov na báze SiC-uhlíkové nanoštruktúry svysokou efektivitou elektromagnetického tienenia. Výskum bude zameraný na štúdium vplyvu prídavkov uhlíkových nanoštruktúr (grafénových nanoplatničiek a uhlíkových nanorúrok) do SiC matrice a usporiadania funkčných vrstiev na efektívnosť elektromagnetického tienenia a funkčné vlastnosti kompozitov. Na dosiahnutie cieľov projektu je nevyhnutný výskum zameraný na prípravu kompozitných granulovaných práškov s homogénnou distribúciou grafénových nanoplatničiek (GNPs) a uhlíkových nanorúrok (CNTs), a ich následného efektívneho spekania. V prípade vrstevnatých materiálov s gradientným obsahom uhlíkových nanoštruktúr bude potrebné optimalizovať usporiadanie vrstiev a ich zloženie, s dôrazom na čo najvyššiu efektivitu elektromagnetického tienenia. Okrem toho takto pripravené materiály budú skúmané aj z pohľadu funkčných a mechanických vlastností.

Fluoridové taveninové systémy pre zelenú výrobu hliníka bez produkcie CO2

Molten fluoride systems for green production of aluminium without CO2 emissions

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2025
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Šimko František PhD.
Anotácia:	Predkladaný projekt je zameraný na komplexnú fázovú a fyzikálno-chemickú analýzu viaczložkových systémov nMF−AlF3 (M=Na,K; n=3-1,2) s prídavkom oxidov kovov Al, Fe a Ni, kde zlúčeniny na báze Fe a Ni predstavujú korózne produkty z použitia inertných anód pri výrobe hliníka bez produkcie CO2. Ide o tzv. nízko teplotné elektrolyty, ktorých výskum v poslednej dobe vzrástol s vývojom inertných anód. Cieľom projektu bude definovať rozpustnosť oxidov/spinelov, fázové zloženie systémov a identifikovať jednotlivé zložky, vznikajúce pri ich interakcii s elektrolytom. Tieto systémy sa budú študovať s cieľom zistiť závislosť medzi štruktúrou a ich fyzikálnochemickým správaním. Využije sa multidisciplinárny prístup, ktorý bude zahrňovať použitie difrakčných a spektrálnych metód priamo in-situ v roztavenom stave, v spojení s ex-post analýzou zatuhnutých vzoriek a fyzikálnochemická analýza vysokoteplotných taveninových systémov.

Fotofunkčné hybridné materiály organických luminofórov a nanočastíc vrstevnatých silikátov

Photofunctional hybrid materials of organic luminophores and nanoparticles of layered silicates

Doba trvania:	1.7.2023 - 30.6.2026
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Boháč Peter PhD.
Anotácia:	Zameranie projektu vychádza z moderných trendov materiálového výskumu a zo skúseností a nedávnych výsledkov kolektívu projektu. Zistilo sa, že adsorpcia, interkalácia prípadne tvorba molekulových agregátov špecifických typov organických molekúl môže významne zvýšiť ich fotoaktivitu, prejavujúc sa ako nárast luminiscencie. Stratégia zvýšenia fotoaktivity bude hlavným cieľom projektu. Každý z javov by mal fungovať v závislosti od molekulovej štruktúry luminofórov. Zameriame sa na hybridy fotoaktívnych organických luminofórov s vrstevnatými silikátmi. Štruktúrou prispôsobené S, N-heteroaromatické farbivá a ich komplexy s iónmi kovov budú pripravené v rámci tohto projektu. Heteroaromatické systémy budú modifikované katiónovými skupinami alebo ich koordinačnou väzbou s katiónmi kovov vrátane Ru(II), Ir(III), Au(III) a ďalších, aby sa zvýšila kompatibilita týchto chromofórov pre hybridy so silikátmi a dosiahli želané fotofyzikálne vlastnosti. Pre dosiahnutie cieľov bude dôležitá selekcia vrstevnatého nosiča, voľba chemickej modifikácie a vhodných podmienok pre syntézu hybridných sústav. Okrem zlepšenia vlastností molekúl ďalšími cielmi budú komplexné funkčné materiály s efektívnym využitím svetelnej energie. Tu bude kľúčovú úlohu zohrávať organizácia molekúl, aby sa docielili optimálne fotofyzikálne interakcie zacielené na určitú funkčnosť materiálu. Okrem luminiscenčných vlastností bude cieľom príprava hybridov najmä s fotosenzibilizačnými účinkami. Posledným krokom bude využitie nanočastíc na prípravu nanokompozitov s polymérmi a takto docieliť modifikáciu technických polymérov. Cieľom bude získať povrchy s fotosenzibilizačnými a fotodezinfekčnými účinkami, na ktorých budú vykonané testy pre rast biofilmov mikroorganizmov.

Hlinitano-kremičitanové sklené a sklokeramické materiály spevnené iónovou výmenou a dodatočnými funckionalitami

Ion exchange strengthened aluminosilicate glass/glass-ceramics with additional functionalities

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	prof. Ing. Galusek Dušan DrSc.

In-situ tvorba bioaktívneho funkčne gradientného nitridu kremičitého počas spekania v elektrickom poli

The in-situ formation of bioactive functionally graded silicon nitride by field assisted sintering

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Tatarková Monika PhD.
Anotácia:	Predkladaný projekt navrhuje inovatívny prístup k vývoju novej funkčne gradientnej biokeramiky na báze Si3N4, ktorý pozostáva zo spekania za asistencie elektrického prúdu s následným tepelným spracovaním povrchu oxyacetylénovým plameňom. Bude sa študovať rôzne usporiadanie spekacej sústavy s cieľom maximalizovať smerový účinok elektrického prúdu na migráciu bioaktívnych prísad k jednému z povrchov materiálu. Tým sa zabezpečí tvorba Si3N4 biomateriálu so súvislou gradientnou štruktúrou priamo z jednej, homogénnej práškovej zmesi. Bioaktivita materiálu sa následne zlepší pôsobením kyslíkovo-acetylénového plameňa, pričom vznikne pórovitá vrstva s prítomnosťou bioaktívnych prísad. Navrhovaný prístup po prvýkrát zabezpečí vytvorenie súvislej gradientnej štruktúry in situ bez akýchkoľvek ostrých rozhraní, ktoré sú typické pre vrstevnatú keramiku a väčšinou pôsobia ako koncentrátory napätia. Projekt tiež skúma vplyv gradientnej štruktúry na mechanické a biologické vlastnosti nového funkčne gradientného Si3N4.

Interakcia fluoridových taveninových systémov prvkov vzácnych zemín s oxidmi kritických prvkov v kontexte špeciálnych aplikácií

Interaction of fluoride melts of rare earth elements with oxides of critical elements in the context of special applications

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	doc. Ing. Boča Miroslav DrSc.
Anotácia:	Zámerom výskumných aktivít predkladaného projektu je štúdium interakcie roztavených fluoridov vybraných prvkov zo skupiny kritických surovinových materiálov (definovaných iniciatívou "European Raw Materials Initiative") s ich oxidmi, pričom systémy pozostávajú z: . "rozpúšťadla", za ktoré môžeme považovať niektorý binárny fluorid MF alebo NF2 (M=Li, Na alebo K; N=Mg alebo Ca) alebo ich vybrané eutektické zmesi (napr. (LiF-NaF-KF)eut=FLiNaK, (LiF-CaF2)eut alebo (NaF-MgF2)eut), . oxidov kovov Ln2O3 (Ln=La, Ce, Sm, Eu, Nd, Gd), alebo oxidov prechodných kovov používaných v superzliatinách (napr. Cr2O3, Fe2O3, NiO, ZrO2, Nb2O5, Ta2O5), . a korešpondujúcich fluoridov kovu z bodu vyššie (LnF3, MetFx; x=2-5). Takéto systémy sa aktuálne používajú, alebo sa vyvíjajú procesy na ich využitie, v kľúčových oblastiach priemyslu ako napr. produkcia kovov, energetické aplikácie alebo korózna ochrana. Výskumné aktivity na týchto systémoch zahŕňajú fyzikálno-chemickú a termo-chemickú analýza v roztavenom stave (in situ), spektrálnu a difrakčnú analýzu fáz vznikajúcich v systémoch. Tomuto cieľu je podriadený výber použitých metód: termická analýza, meranie hustoty, viskozity, povrchového napätia, elektrickej vodivosti pre opis fyzikálno-chemických vlastností, simultánna termická analýza (TA/DTA/DSC) pre opis termo-chemických vlastností. Pre opis spektrálnych a difrakčných vlastností vznikajúcich fáz v tavenine alebo po ochladení (ex post) budú aplikované rtg. prášková prípadne monokryštálová difrakčná analýza, spektroskopie: XRF, XPS, IČ a NMR. Integrálnou súčasťou predkladaného projektu je aj štúdium koróznej odolnosti rôznych konštrukčných materiálov v interakcii so študovanými taveninami.

Luminofory s nulovým teplotným zhášaním luminiscencie pre aplikácie v pc-WLED s NUV excitáciou

Zero-thermal-quenching phosphors for NUV converted pc-WLEDs application

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	prof. Ing. Galusek Dušan DrSc.
Anotácia:	Projekt sa zaoberá vývojom nových typov luminoforov s nulovým teplotným zhášaním luminiscencie pre aplikácie v svetelných zdrojoch s vysokým svetelným výkonom (HB LED – high brightness LED) alebo laserových zdrojoch osvetlenia, založených na konverzii excitačného žiarenia LED čipu v NUV spektrálnej oblasti na viditeľné svetlo. Pripravené budú fotoluminiscenčné (PL) materiály vo forme práškov/nano-práškov ako aj sklokryštalické PiG (Phosphor in Glass) kompozity. Preskúmaný bude vplyv koncentrácie aktivátora ako aj co-dopantu na intenzitu PL emisie luminoforov. Detailne preštudované budú PL vlastnosti materiálov dopovaných najmä iónmi vzácnych zemín a prechodných prvkov s dôrazom na nízke až nulové teplotné zhášanie luminiscencie do teploty 250°C. Pozornosť bude venovaná najmä vzťahom medzi luminiscenčnými vlastnosťami pripravených materiálov a ich štruktúrou a morfológiou.

Nanoštrukturované, funkčne navrstvené a bio-inšpirované 3D iplantáty na báze titánu

Nanostructured, functionally graded, and bioinspired 3D Ti-based implants

Doba trvania:	1.8.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	doc. Ing. Hnatko Miroslav PhD.
Anotácia:	Vo všeobecnosti je odozva pacienta na kostné implantáty závislá najmä od prepojenia hostiteľského tkaniva s povrchom implantátu, keďže všetky procesy ako napr. hojenie, osteolýza a infekcie prebiehajú špecificky na tomto rozhraní. Z toho dôvodu sa úprava a prispôsobenie povrchových vlastností implantátov stáva atraktívnymi metódami na spustenie a urýchlenie hojenia a na zníženie možnosti osteolýzy a infekcií. Hlavným cielom projektu je zlepšenie adhézie bio povlakov na povrchoch Ti -zliatín a tým pádom zvýšenie bioactivity inak bio-intertných implantátov. Hlavný cieľ môžme rozdeliť na 2 navzájom prepojené časti. Prvá časť bude venovaná elektrolytickému opracovniu zliatín na báze titánu. Elektrochemická povrchová úprava sa všeobecne považuje za jednu z najefektívnejších, náležitých a najprispôsobivejších techník na zlepšenie fyzikálnych a mechanických povrchových vlastností materiálov. Druhá časť projektu sa bude zaoberať prípravou biologicky kompatibilnej povrchovej vrstvy na Ti implantátoch pomocou: - tvorba TiO2 nanorúrok pomocou anodickej oxidácie; - elektroforetické nanášanie bio-materiálov (polyméry dopované bioaktívnymi sklami pripravenými tavením skla alebo procesom sól-gel) s možným antibakteriálnym a protizápalovým účinkom. Zavedenie vhodného procesu povrchovej úpravy spolu s následným povlakovaním bioaktívnymi kompozitmi nám umožní poskytnúť individuálne riešenia pri transplantáciach kostných náhrad bez ďaľ šieho lekárskeho ošetrenia. Hlavným prínosom predloženého projektu bude výrazné zvýšenie komfortu pacienta doprevádzané znížením liečebných nákladov.

Nové hybridné nanomateriály na báze vrstevnatých hlinitokremičitanov a kvartérnych polykatiónov chitosanu

Novel hybrid nanomaterials based on layered aluminosilicates and chitosan quaternary polycations

Doba trvania:	1.7.2023 - 30.6.2024
Program:	Iné projekty
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Kureková Valéria PhD.
Anotácia:	Projekt sa bude zaoberať prípravou a komplexnou charakterizáciou nových kompozitných nanomateriálov na báze vrstevnatých hlinitokremičitanov zo skupiny smektitov a komerčne nedostupných polykatiónov chitosanu. Vďaka svojim jedinečným vlastnostiam dokážu smektity už v malých množstvách zlepšovať fyzikálne aj mechanické vlastnosti polymérov. Chitosan je všeobecne známy ako antibakteriálny a biodegradovateľný biopolymér. Na zvýšenie jeho kompatibility so smektitom bude funkcionalizovaný kvaternizáciou, čím sa pripravia polykatióny s rôznymi funkčnými skupinami, ktoré budú pomocou ionovýmennej reakcie interkalované do medzivrstvia smektitu. Moduláciou podmienok prípravy sa dosiahne variabilita fyzikálno-chemických vlastností kompozitných materiálov. Následne sa na pripravených kompozitoch otestuje vplyv modifikácie na ich antibakteriálnu účinnosť. Očakáva sa, že zvolený prístup povedie k príprave materiálov s možnosťami využitia v medicíne, potravinárskom priemysle a v procese čistenia odpadových vôd.

Nové vysoko-entropické keramické materiály pre pokročilé aplikácie

New High - Entropy Ceramics for Advanced Applications

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	prof. RNDr. Šajgalík Pavol DrSc.

Pokročilé materiály na báze anorganických vrstevnatých štruktúr študované modelovým a experimentálnym prístupom

Advanced materials based on the inorganic layered structures studied by model and experimental approaches

Doba trvania:	1.1.2023 - 31.12.2026
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Scholtzová Eva CSc.
Anotácia:	Projekt predstavuje kombinovaný teoretický a experimentálny výskum vybraných polutantov adsorbovaných na vrstevnatých štruktúrach (VŠ) na báze grafénu (G), hlinitokremičitanov (HK) a ich modifikáciách s vylepšenými fyzikálnochemickými vlastnosťami. Adsorpciou na týchto VŠ sa polutanty výrazne extrahujú, napr. zo znečistených vôd. Porovnávacia štúdia účinnosti adsorpcie polutantov na vrstevnatých štruktúrach G typu (drahé materiály) a ílov (ekonomicky prijateľnejšie) je zameraná na detailný opis a pochopenie interakcií zodpovedných za tvorbu a stabilitu týchto komplexov (modelový prístup). Prinesie nové vedomosti o spôsobe imobilizácie polutantov a prispeje aj k návrhu pokročilých hybridných materiálov kombinujúcich vlastnosti oboch typov VŠ, ktoré našli uplatnenie v zelených technológiách. Výsledky z experimentov budú interpretované aj pomocou výstupov z modelovania, aby sa dosiahla komplexná charakterizácia študovaných pokročilých materiálov na báze anorganických vrstevnatých štruktúr.

Pokročilé materiály s eutektickou mikroštruktúrou pre vysokoteplotné funkčné aplikácie

Advanced materials with eutectic microstructure for high temperature and functional applications

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Prnová Anna PhD.

Pokrok vo výpočte a interpretácii spektroskopických parametrov zlúčenín ťažkých prvkov

Advancing in calculation and interpretation of spectroscopic parameters of heavy element compounds

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Dr. Malkin Oľga DrSc.
Anotácia:	Projekt je venovaný ďalšiemu rozvoju relativistických metód na výpočet spektroskopických vlastností zlúčenín ťažkých prvkov. Vývoj bude vychádzať z programu DFT ReSpect (Relativistic Spectroscopy), ktorý je v súčasnosti podporovaný a vyvíjaný v úzkej spolupráci medzi Ústavom anorganickej chémie SAV a Univerzitou Tromso v Nórsku. V tomto projekte plánujeme rozšíriť existujúcu množinu teoretických nástrojov na analýzu a interpretáciu spektroskopických parametrov paramagnetických zlúčenín s dôrazom na použitie lokalizovaných molekulárnych orbitálov v rámci 4-komponentnej nekolineárnej DFT teórie. Druhým náročným cieľom je rozšíriť súbor spektroskopických vlastností implementovaných v programe ReSpect. Táto úloha bude zahŕňať vývoj a implementáciu metód na ich výpočet. Novovyvinuté metódy a programy na štúdium zlúčenín ťažkých prvkov plánujeme aplikovať v spolupráci s našimi zahraničnými partnermi.

Pórovité keramické anódy pre sodíkové batérie novej generácie

Porous ceramic anodes for novel sodium-ion batteries

Doba trvania:	1.12.2022 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	doc. Ing. Lenčéš Zoltán PhD.

Potenciál vrstevnatých aluminosilikátov ako excelentných nosičov polykatiónov: dizajnovanie nových kompozitných nanomateriálov

Potential of layered aluminosilicates as excellent guests to accommodate polymeric cations: design of new composite materials

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Pálková Helena PhD.
Anotácia:	Projekt je zameraný na prípravu kompozitných materiálov na báze vrstevnatých aluminosilikátov ako vhodných nosičov pre rôzne typy organických polymérnych katiónov s vlastnosťami zaujímavými pre rôzne aplikácie. Variabilita chemického zloženia vybraných vrstevnatých materiálov v spojení s rôznorodosťou molekulových štruktúr a vlastností polymérnych katiónov a kopolymérov otvára široké možnosti prípravy dobre definovaných systémov. Vhodne zvolený výber anorganických nosičov a polymérnych katiónov je základným krokom k dosiahnutiu ich vzájomnej kompatibility vedúcej nielen k udržaniu si, ale predovšetkým k zlepšeniu kľúčových vlastností pripravených kompozitov. Preto sa bude sledovať aj vplyv podmienok syntézy (napr. pH) a pridanie iného komponentu (fluorescenčné farbivá, kovové nanočastice) do študovaného systému. Vyhodnotí sa fotoaktivita, účinosť adsorbentov a katalyzátorv a na základe testu cytotoxicity aj biocompatibilita.

Smerom k nanotechnológiám využívajúcim bioaktívne častice/molekuly v boji proti mikrobiálnym biofilmom

Towards nanotechnologies using bioactive particles/molecules in the fight against microbial biofilms

Doba trvania:	1.7.2022 - 30.6.2026
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Pálková Helena PhD.
Anotácia:	Téma predkladaného projektu reflektuje na súčasné vedecké výzvy a volí interdisciplinárny prístup v riešení vysokoaktuálnej problematiky mikrobiálnych biofilmov. Je zameraný na oblasti základnej a molekulárnej mikrobiológie v súvislosti s štúdiom prevencie, či eradikácie mikrobiálnych biofilmov pomocou novodizajnovaných hybridných materiálov. V projekte je biologický výskum úzko prepojený s rôznymi prístupmi z oblasti chémie nanomateriálov. Hlavným predmetom štúdia budú mnohodruhové biofilmy, a to nielen bakteriálne, ale aj kvasinkové a ich vzájomé kombinácie, čo reálne odráža ich význam v zastúpení biofilm-asociovaných infekcií. Ide hlavne o baktérie Staphylococcus aureus, enterokoky a Escherichia coli, ako aj zástupcov kvasiniek z rodu Candida. Modernými mikrobiologickými prístupmi sa bude sledovať tvorba biofilmov, vzájomé medzidruhové interakcie vrátane úlohy quorum sensing molekúl v týchto procesoch, ale aj účinnosť bioaktívnych partikúl/molekúl v prevencii a eradikácii biofilmov, a to aj v súvislosti s fenoménom multirezistencie. Ako aktívne substancie sa použijú hybridné materiály založené na anorganických vrstevnatých nanočasticiach v úlohe nosičov aktívnych organických bioaktívnych molekúl, najmä fotosenzibilizátorov. Funkcionalizované nanočastice sa využijú pri modifikácii povrchov vybraných typov polymérov, ktoré majú využitie v medicínskej praxi. Cieľom bude pripraviť nové alebo zlepšiť súčasné materiály tak, aby sa dosiahla maximálna antimikrobiálna účinnosť. Výsledky projektu by mohli priniesť nové poznatky v oblasti mikrobiálnych biofilmov, ale aj v príprave antimikrobiálnych hybridných systémov aplikovateľných v rôznych oblastiach nanomedicíny.

Ultra-vysokoteplotné karbidy so zvýšenou oxidačnou odolnosťou

Novel enhanced oxidation-resistant ultra-high temperature carbides

Doba trvania:	1.7.2023 - 30.6.2027
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Tatarko Peter PhD.
Anotácia:	Zlepšenie odolnosti voči oxidácii ultra-vysokoteplotných keramických materiálov (UHTC) má zásadný význam pri uspokojovaní rastúcej potreby aplikácií, ktoré sú používané pri teplotách nad 2000 °C v oxidačných atmosférach, ako sú napr. hypersonické vozidlá a kozmické lode. Nedávno sa vďaka výskumu viackomponentnej keramiky, pozostávajúcej zo štyroch alebo viacerých rôznych katiónov alebo aniónov stabilizovaných konfiguračnou entropiou, otvoril priestor na vývoj nových UHTC práve so zvýšenou odolnosťou voči oxidácii. Na dizajn takýchto materiálov cestou predikcie ich zložitých oxidačných procesov je však nevyhnutné komplexne pochopiť monokarbidy a binárne karbidy prechodných kovov, na ktoré sa zameriava tento projekt, čo v súčasnosti v poznatkoch v danej vednej oblasti chýba. Hlavným cieľom projektu je teda vyvinúť nové UHTC materiály odolné voči oxidácii prostredníctvom systematickej experimentálnej štúdie, v ktorej sa skúmajú vysokoteplotné vlastnosti (odolnosť voči oxidácii/ablácii, odolnosť voči tepelným šokom a ďalšie) a mechanické správanie sa monokarbidov a binárnych žiaruvzdorných karbidov. Následne budú syntetizované karbidy s prídavkom sekundárnej fázy so zabudovaným kremíkom, vo forme SiC a silicidov prechodných kovov, ktoré sú známe ako zlúčeniny tvoriace ochrannú sklovitú fázu, ktoré môžu ďalej zlepšovať odolnosť voči oxidácii novo vyvíjaných UHTC. Okrem pochopenia oxidačného a mechanického správania sa týchto keramických a kompozitných materiálov, bude predikcia vytvorených modelov následne potvrdená a to syntézou vybraných 3-, 4- a 5- komponentných kovových karbidových systémov. Následne budú experimentálne stanovené ich vysokoteplotné a mechanické vlastnosti. Riešenie tohto projektu vytvorí súbor základných poznatkov, ktoré sú nevyhnutné pre návrh nových zložitejších viackomponentných keramických materiálov s výrazne zvýšenou oxidačnou odolnosťou, čo bude významným prínosom pre celú komunitu materiálových vied.

Umelé fotosyntetické systémy založené na fotoaktívnych molekulách a kvantových bodoch

Artificial photosynthetic systems based on photoactive molecules and quantum dots

Doba trvania:	1.9.2022 - 31.8.2025
Program:	SASPRO
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Matejdes Marián PhD.
Anotácia:	Predkladaný projekt sa zaoberá vývojom vo vode dispergovateľného umelého fotosyntetického systému schopného zachytiť slnečné žiarenie na ploche niekoľkých tisíc µm2 a využiť získanú slnečnú energiu v rámci fotodegradačných, fotodezinfekčných alebo fotokatalytických procesov. Energia žiarenia bude transportovaná do vzdialenosti niekoľkých desiatok µm prostredníctvom neradiačného alebo radiačného mechanizmu prenosu energie do kvantových bodov umiestnených na okraji umelej antény. Po transfere excitačnej energie na kvantové body sa očakáva, že táto energia bude riadiť fotoaktívne procesy prebiehajúce na rozhraní kvantového bodu a H2O. Okrem kadmia je cieľom súčasne vyvinúť fotosyntetické systémy na báze india a zinku, ktoré majú oveľa vyššiu pravdepodobnosť využitia z pohľadu priemyselných a komerčných aplikácií.

Vplyv radiačnej záťaže na sklovláknitú izoláciu z hľadiska recirkulácie chladiva v havarijných podmienkach jadrových elektrární s tlakovodnými reaktormi

Influence of radiation load on fiberglass insulation in terms of refrigerant recirculation in emergency conditions of nuclear power plants with pressurized water reactors

Doba trvania:	1.7.2023 - 30.6.2027
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	prof. Ing. Liška Marek DrSc., Dr.h.c.
Anotácia:	Cieľom projektu je rozšíriť metodiku overenia funkčnosti havarijných systémov chladenia aktívnej zóny reaktora v prípade havárií so stratou chladiva (Loss of Coolant Accident LOCA) ako aj systémov chladenia v prípade ťažkých havárií z hľadiska vplyvu dlhodobej radiácie pri zvýšenej teplote na tepelnú izoláciu a tak aktívne prispieť k zvýšeniu prevádzkovej bezpečnosti jadrových elektrární. V rámci riešenia projektu budú skúmané vzorky tepelnej izolácie podrobené zrýchlenému tepelnému a radiačnému starnutiu. Predpokladané radiačné dávky budú na úrovni 40 ročnej prevádzky pri dávkovom príkone 10 Gy/h na primárnom potrubí jadrovej elektrárne typu VVER 440 V213. Takto upravené vzorky budú skúmané z hľadiska zmeny ich fyzikálno-mechanických charakteristík ako aj z hľadiska ich chemickej odolnosti voči korozívnym účinkom havarijného chladiva. Príprava vzoriek metódou zrýchleného tepelného a radiačného starnutia je však časovo aj finančne veľmi náročná. Napríklad na dos iahnutie dostatočnej radiačnej dávky na úrovni simulujúcej 40 ročnú prevádzku (približne 3500 kG) potrebná doba ožarovanie sa rovná približne 1650 h čistého času ožarovania pri priemernom dávkovom príkone ožarovania 2 kG/h. Ožarovanie je vykonané pri zvýšenej teplote 300°C, čo znamená že musí byť vykonané v termoboxe. Preto je potrebné nájsť postup na simuláciu účinkov ožarovania za účelom získať dostatočné množstvo vzoriek na výkon integrálneho testu. Dostupnou cestou sa javí ich tepelno-mechanické namáhanie nakoľko na základe našich doterajších poznatkov vlákna tepelnej izolácie účinkom ožarovanie pri zvýšenej teplote strácajú ich mechanickú pružnosť a krehnú. Na druhej strane sa mení aj ich chemická odolnosť voči koróznym účinkom roztoku chladiva.

Výskum ternárnych fáz v systémoch M-R-F (kde M – Li-Cs, (NH4); R – Sc, Y, Ln) pre vývoj nových multifunkčných materiálov

Investigation of the ternary phases in the systems M-R-F (where M – Li-Cs, (NH4); R – Sc, Y, Ln) for the development of new multifunctional materials

Doba trvania:	1.9.2022 - 31.8.2024
Program:	SASPRO
Zodpovedný riešiteľ:	Matselko Oksana PhD.
Anotácia:	Lack of the information as well as not completeness of the data prevent the application of the compounds in the development of different types of materials. The search of new compounds with appropriate optical and operational properties is of great interest in the field of solid state fluorine chemistry. The proposed project is focused on the ternary fluorides in the systems M-R-F (where M – Li-Cs, (NH4); R – Sc, Y, Ln) with emphasis on the temperature driven solid-solid state phase transformations and photoluminescent properties of compounds with further establishment of the regularities of the structural transformations and changes in properties depending on the M and R content. The main challenge in such kind of research is that it is hard to predict which compound is capable for such transformations until all experimental data are obtained. To shed more light on this issue synthesis of pure compounds, analysis of their thermodynamic data, solid-solid phase transformations as well as solution of the high temperature crystal structures from the X-ray diffraction data (including synchrotron experiments) and properties measurements are suggested.

Vývoj nástrojov pre pokročilú analýzu a predikciu parametrov spektier EPR, NMR a pNMR komplexných systémov obsahujúcich ťažké prvky

Development of tools for advanced analysis and prediction of parameters of EPR, NMR and pNMR spectra of complex systems containing heavy elements

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Dr. Malkin Oľga DrSc.
Anotácia:	Projekt je zameraný na vývoj a implementáciu nových výpočtových nástrojov pre pokročilú predikciu a analýzu parametrov spektier EPR, NMR a pNMR komplexných systémov obsahujúcich ťažké prvky s dôrazom na systémy s nízkoležiacimi excitovanými stavmi. Nízkoležiace excitované stavy silne ovplyvňujú parametre EPR a pNMR a pre presnú predpoveď týchto parametrov sa musia brať do úvahy. Výpočet a interpretácia vlastností nízkoležiacich excitovaných stavov si vyžaduje pokročilejšiu metodiku ako výpočet vlastností zakladného stavu. V súčasnosti je jedným z najlepších prístupov na výpočet excitovaných stavov veľkých systémov časovo závislá DFT (TDDFT) metóda. V poslednej dobe naša skupina implementovala relativistické štvor- a dvojkomponentné metódy TDDFT a urobila niekoľko predbežných krokov k výpočtu vlastností EPR pre excitované stavy. V tomto projekte plánujeme ďalej rozvinúť metodiky TDDFT s cieľom zlepšiť presnosť predpovedaných parametrov pNMR pre systémy s nízkoležiacimi excitovanými stavmi. Plánujeme tiež vývoj a implementáciu nových nástrojov na lepšiu interpretáciu parametrov EPR, NMR a pNMR pre zlúčeniny ťažkých prvkov. Nakoniec by sa vyvinuté metódy aplikovali na systémy skutočného chemického záujmu v spolupráci s našimi zahraničnými partnermi z experimentálnych skupín.

Vývoj nových keramických materiálov komplexného zloženia pre extrémne aplikácie

Development of new compositionally-complex ceramics for extreme applications

Doba trvania:	1.7.2022 - 30.6.2026
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Tatarko Peter PhD.
Anotácia:	Hlavným cieľom predkladaného projektu je vývoj novej generácie vysokoteplotných keramických materiálov schopnej odolávať teplotám okolo 3000°C pre pohonné systémy, raketové motory a ďalšie aplikácie vesmírneho priemyslu. To sa dosiahne syntézou diboridovej keramiky s úplne novými komplexnými zloženiami, tvorenými najmenej piatimi kovovými prvkami. Projekt si dáva za úlohu realizovať systematickú štúdiu, ktorou sa nad obudnú nové poznatky smerom k pochopeniu vplyvu molárneho pomeru jednotlivých kovových katiónov v štruktúre diboridov na stabilitu, syntézu, spekanie a mechanické vlastnosti hutnej diboridovej keramiky. Výsledky projektu výrazne prispejú k rozšíreniu novovzniknutého konceptu vývoja vysokoentropických keramických materiálov s ekvimolárnym zložením smerom ku vývoju komplexných keramických materiálov s iným ako ekvimolárnym zložením. Projekt tiež navrhuje inovatívny spôsob prípravy vysokoteplotných keramických materiálov, ktorý pozostáva z tvorby keramických kompozitov na báze multikomponentnej diboridovej keramiky v spojení s využitím žiaruvzdorných prísad. Výstupom projektu bude získanie nových fundamentálnych poznatkov pre tvorbu neusporiadaných diboridových štruktúr, ako aj ich vplyvu na mechanické vlastnosti týchto materiálov pri izbovej, zvýšenej a ultra-vysokej teplote.

Vývoj pokročilých metód určených na presnú predpoveď a analýzu röntgenových spektier molekúl s otvorenou obálkou

Development of advanced methods for accurate prediction and analysis of X-ray spectra of open-shell species

Doba trvania:	1.7.2023 - 30.6.2027
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Komorovský Stanislav PhD.
Anotácia:	Hlavným cieľom je vyvinúť, implementovať a aplikovať nové metódy na presnú predikciu a interpretáciu elektrónových absorpčných spektier a nelineárnych optických procesov. Projekt sa zameriava na systémy s otvorenou obálkou, ktoré obsahujú prvky naprieč periodickou tabuľkou a na röntgenovú spektrálnu oblasť. Za týmto účelom je nevyhnutné použiť presný popis relativistických efektov. Novo vyvinuté prístupy budú implementované do nášho programu ReSpect, založeného na teórii funkcionálu hustoty, a budú aplikované na zaujímavé chemické problémy s pomocou našej širokej siete medzinárodných spolupracovníkov. Navyše, pre úspešnú aplikáciu našich metód je kľúčová implementácia nových inovatívnych nástrojov určených na interpretáciu, vizualizáciu a analýzu vypočítaných výsledkov.

Žiadúce a nežiadúce interakcie roztavených fluoridov s materiálmi na báze kritických prvkov

Desirable and undesirable interactions between molten fluorides and materials of critical elements

Doba trvania:	1.1.2024 - 31.12.2027
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Kubíková Blanka PhD.
Anotácia:	Predkladaný projekt je zameraný na štúdium žiadúcich, ako i nežiadúcich interakcií roztavených fluoridových systémov s materiálmi na báze vybraných kritických prvkov, ktorých miera recyklácie je v EÚ minimálna. Za žiadúce interakcie sú v tomto prípade považované riadené fyzikálno-chemické procesy, na rozdiel od nežiadúcich interakcií, predovšetkým v súvislosti s koróziou konštrukčných materiálov. Výskum bude orientovaný na fyzikálnochemickú a termochemickú analýzu roztavených fluoridov, štúdium rozpustnosti/koróznej odolnosti materiálov v roztavených soliach, syntézu čistých látok a následnú spektrálnu a difrakčnú analýzu čistých látok, roztavených zmesí i zatuhnutých zmesí po experimentoch.

Celkový počet projektov: 27