Promotor: dr hab. Zbigniew Łodziana, prof. IFJ PAN

tel. 012 662 82 67

e-mail: Zbigniew.Lodziana@ifj.edu.pl

Opis planowanych badań:

Wydajniejsze oraz przyjazne środowisku naturalnemu metody wytwarzania energii wymagają nowych materiałów oraz technologii. W chwili obecnej większa część energii pozyskiwana jest ze źródeł kopalnych, węglowodorów (gaz naturalny, ropa naftowa czy węgiel). Paliwa te są spalane podczas tego procesu uwalniają energie w formie ciepła czemu towarzyszy emisja niepożądanych gazów: NO_x, SO_x a w szczególności CO₂. W związku z tym, iż w najbliższych latach paliwa kopalne pozostaną podstawowym źródłem energii, jednym z najważniejszych wyzwań badawczych jest znalezienie sposobu redukcji emisji takich gazów jak dwutlenek węgla.

Ze względu na dużą stabilność redukcja chemiczna CO₂ wymaga nakładu energii oraz adekwatnych katalizatorów. W przyrodzie to proces fotosyntezy jest odpowiedzialny za konwersje CO₂ na wodę i sacharydy. Technologiczne procesy konwersji dwutlenku węgla na polimery oraz paliwa są znane, jednak są one nieopłacalne energetycznie oraz mało wydajne.

Tematem pracy doktorskiej jest poszukiwanie, za pomocą metod mechaniki kwantowej, materiałów (katalizatorów) które w sposób efektywny będą aktywować CO₂. Proces aktywacji CO₂ nie może być przeprowadzony przy pomocy standardowych katalizatorów, gdyż jest procesem wieloelektronowym, tzn. wymagającym transferu więcej niż jednego elektronu do jednej cząsteczki CO₂. Możliwą drogą osiągnięcia efektu katalitycznego jest foto-elektrochemiczna metoda redukcji. Celem doktoratu jest zbadanie własności elektronowych pewnej klasy materiałów opartych o metale przejściowe, oraz lekkie pierwiastki. Synteza nowych materiałów tej kategorii wymaga znajomości ich podstawowych własności strukturalnych i elektronowych, co będzie tematem pracy.

Podstawową metodą badawczą będzie modelowanie metodą teorii funkcjonału gęstości połączone z metodami fizyki statystycznej i fizyki ciała stałego. Badania będą prowadzone we współpracy z wiodącymi ośrodkami europejskimi.

Od kandydata wymagana jest:

• znajomość podstaw mechaniki kwantowej
• znajomość podstaw fizyki ciała stałego
• umiejętność obsługi i programowania komputerów (Linux, C)
• znajomość podstaw fizyki statystycznej
• zainteresowanie zastosowaniem metod fizycznych i problemami energetycznymi / ekologicznymi
• znajomość języka angielskiego