Laboratorij za koloide, polielektrolite i međupovršine
Laboratorij za koloide, polielektrolite i međupovršine je osnovan 2012. te se nalazi u novoj zgradi odjela na riječkom sveučilišnom kampusu. Trenutno raspolaže s nekoliko istraživačkih tehnika, a potpuno opremanje će biti postignuto u 2014. kroz infrastrukturni projekt Sveučilišta u Rijeci. Prvi članovi istraživačkog tima će biti zaposleni također u 2014., kroz EU FP7 - MC ITN projekt.
Teme istraživanja:
Koloidi. Elektrostatsko nabijanje koloidnih čestica putem vezanja iona u vodenom mediju, određuje mnoga njihova svojstva koja su od tehnološkog značaja. Neka od najznačajnijih su koloidna stabilnost (trajnost), strukturiranje u gustim suspenzijama (mutnoća, opalescencija), interakcija s membranama (biokompatibilnost) kao i adsorpcija/desorpcija malih molekula (formulacija lijekova). Istraživanje unutar laboratorija je usmjereno na eksperimentalno određivanje površinskog naboja čvrstih nanočestica, te čestica koje se sastoje od čvrste jezgre i fleksibilne ljuske, a koje nastaju spontanim nakupljanjem amfifilnih blok-kopolimera u vodenom mediju. Tehnika koju prvenstveno koristimo su potenciometrijske titracije s podesivošću ionske jakosti. Za interpretaciju izmjerenih izotermi vezanja iona koristimo termodinamičke modele koji uključuju elektrostatski međupovršinski sloj uz površinu čestica, što se može smatrati znanstvenim izazovom u slučaju površina nanočestica na kojima je kemijski vezan ili adsorbiran sloj polielektrolita.
Polielektroliti. Istraživanje je usmjereno na polielektrolite u otopljenom stanju, kao i u stanju u kojem su fizički ili kemijski vezani na čvrstu površinu. Stanje naboja slabih polielektrolita ovisi o pH, pri čemu znanstveni izazov predstavlja sprega kompeticije kiselih ili baznih skupina za H+ ione, te efekata koji dovode do kooperativnog vezanja iona, kao što su konformacijske promjene i hidratacija. Ove fenomene proučavamo primijenjujući odgovarajuće modele izotermi protonacije (ili vezanja drugih iona), te njihovom usporedbom s eksperimentalnim podacima. Također, kvantitativno proučavamo promjenu u stanju protonacije te ionsku izmjenu prilikom adsorpcije polielektrolita na čvrste površine, koji procesi imaju važan utjecaj na svojstva i funkcionalnost ovih sustava.
Međupovršine. Od svibnja 2014., laboratorij će sudjelovati kao partner u projektu EU FP7 Marie Curie ITN Organic bioelectronics, u sklopu kojeg ćemo istraživati vezanje iona te elektronska svojstva tankih polimernih filmova (kao npr. PEDOT:PSS), koji sačinjavaju organsku komponentu u tzv. organskim elektronskim uređajima. Također, cilj nam je i razviti postupke za pripravu mikrostrukturiranih elektroda funkcionaliziranih vezanjem biomolekula, te proučiti njihova elektrokemijska svojstva, napose procese prijenosa naboja s iona iz otopine na funkcionaliziranu elektrodu. Ovaj projekt predstavlja mrežu za izobrazbu doktoranada između desetak europskih sveučilišta i instituta.
Oprema:
Potenciometrijske titracije visoke preciznosti s kotrolom ionske jakosti
Spektrofotometar u vidljivom i bliskom infracrvenom području (Metrohm-Foss)
Oprema u procesu nabave putem infrastrukturnog projekta Sveučilišta u Rijeci (2014):
Instrument za mjerenje statičkog i dinamičkog raspršenja svjetla te elektroforetske pokretljivosti nanočestica
Spektroskopski oslikavajući elipsometar
Ciklička voltammetrija / Elektrokemijska impedancijska spektroskopija
Doc. dr. sc. Duško Čakara (voditelj laboratorija)
tel: + 385 - (0)51 - 584555
fax: + 385 - (0)51 - 584599
Publikacije:
|
Salomão Pinto Zarth C., Fras Zemljič L., Čakara D, Bračič M., Pfeifer A., Stana-Kleinschek K.,Heinze T., Studies on the Hydrolytic Stability of Water-Soluble Amino Group Containing Cellulose Esthers, Macromolecular Chemistry and Physics, 213, 1669 -1676 (2012) |
|
Borkovec M., Čakara D., Koper G.J.M, Resolution of Microscopic Protonation Enthalpies of Polyprotic Molecules by Means of Cluster Expansions, Journal of Physical Chemistry B, 116, 4300-4309 (2012) |
|
Fras-Zemljič L., Kokolj V., Čakara D., Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan-based viscose fibres enzymatically functionalized with flavonoids, Textile research journal, 81, 1532-1540 (2011) |
|
Fras L., Čakara D., Michaelis N., Heinze T., Stana-Kleinschek K., Protonation behavior of 6-deoxy-6-(2-aminoethyl)amino cellulose: A potentiometric titration study, Cellulose, 18, 33-43 (2011) |
|
Čakara D., Fras L., Bračič M., Stana-Kleinschek K., Protonation behavior of cotton fabric with irreversibly adsorbed chitosan: A potentiometric titration study, Carbohydrate polymers, 78, 36-40 (2009) |
|
Čakara D., Kobayashi M., Skarba M., Borkovec M., Protonation of Silica Particles in the Presence of a Strong Cationic Polyelectrolyte, Colloids and Surfaces A, 339, 20–25 (2009) |
|
Slim C., Ktari N., Čakara D., Kanoufi F., Combellas C., Polyaniline Film Based Ultramicroelectrodes Sensitive to pH, Journal of Electroanalytical Chemistry, 612, 53-62 (2008) |
|
Čakara D., Borkovec M., Microscopic Protonation Mechanism of Branched Polyamines: Poly(amidoamine) vs. Poly(propyleneimine) Dendrimers, Croatica Chemica Acta, 80, 421-428 (2007) |
|
Čakara D., Chassagne C., Gehin-Delval C., Borkovec M., Protonation of Carboxyl Latex Particles in the Presence of a Strong Cationic Polyelectrolyte, Colloids and Surfaces A, 294, 174-180 (2007) (impact factor: 1.988) |
|
Kobayashi M., Skarba M., Galletto P., Čakara D., Borkovec M., Effects of Heat Treatment on the Aggregation and Charging of Stöber-type Silica, Journal of Colloid and Interface Science, 292, 148-151 (2005) |
|
Čakara D., Kleimann J., and Borkovec M., Microscopic Protonation Equilibra of Poly(amidoamine) Dendrimers from Macroscopic Titrations, Macromolecules, 36, 4201-4207 (2003) |