Instytut Fizyki

KontaktGrudziądzka 5, 87-100 Toruń
tel.: +48 56 611 3310
fax: +48 56 622 5397
e-mail: ifiz@fizyka.umk.pl

Nasi laureaci konkursów NCN

Narodowe Centrum Nauki ogłosiło wyniki konkursów OPUS, PRELUDIUM i SONATA. Wśród laureatów są studenci, doktoranci i pracownicy  z Instytutu Fizyki UMK. Gratulujemy!

dr hab Piotr Wcisło, prof. UMK

konkurs: OPUS

projekt: Ultradokładna spektroskopia prostych molekuł dla badań podstawowych – kriogeniczny spektrometr bazujący na wnęce optycznej o bardzo wysokiej finezji

streszczenie:
Głównym celem projektu jest badanie struktury najprostszych cząsteczek (w szczególności cząsteczki wodoru) na niespotykanym dotąd poziomie dokładności. Najprostsze molekuły są wyjątkowo ważne dla badań podstawowych ponieważ ich struktura może być wyliczona z zasad pierwszych, a co za tym idzie mogą one być użyte nie tylko do testowania mechaniki kwantowej, ale też elektrodynamiki kwantowej dla molekuł. Co więcej, z tych samych powodów najprostsze molekuły mogą być wykorzystane jako swoiste czujniki nowych hipotetycznych oddziaływań w przyrodzie czy dodatkowych wymiarów przestrzeni w której żyjemy. Cele projektu zostaną osiągnięte poprzez opracowanie i skonstruowanie źródła laserowego o bardzo dużej mocy sprzęgniętego ze spektrometrem optycznym pracującym w warunkach kriogenicznych (dochodzących do 10 K).

kwota: 2.170.862 zł

mgr Maria Gieysztor

konkurs: PRELUDIUM

projekt: Oddziaływania światła z materią w diamencie przy zastosowaniu pojedynczych fotonów

streszczenie:
Celem powstającego świata technologii kwantowych jest tworzenie i rozwój praktycznych narzędzi, bazujących na konsekwencjach płynących z zasad fizyki kwantowej. Pośród nich można wyróżnić kwantową komunikację, obliczenia kwantowe, kwantową metrologię, czy też obrazowanie kwantowe. Głównym zadaniem świata technologii kwantowych jest zaproponowanie oraz implementacja rozwiązań korzystających z przewag zjawisk kwantowych, takich jak superpozycja czy splątanie kwantowe. Te jednakże, mogą prowadzić do bardzo zaskakujących i nieintuicyjnych implikacji, których badanie jest ciekawe zarówno z fundamentalnego, jak i praktycznego punktu widzenia.

Projekt przewiduje badania nad oddziaływaniem światła z materią, przy użyciu pojedynczych fotonów oraz centrów barwnych w diamencie. Istnieje wiele sposobów generowania pojedynczych fotonów, pośród których można wyróżnić źródła takie jak kropki kwantowe, centra azot-wakancja lub osłabione wiązki laserowe. W proponowanym projekcie, użyte zostanie obwieszczane źródło pojedynczych fotonów bazujące na procesie parametrycznego podziału częstości (od ang. spontaneous parametric down-conversion – SPDC). Proces SPDC zachodzi, gdy podczas oddziaływania z ośrodkiem nieliniowym jeden wysokoenergetyczny foton rozpada się na dwa niskoenergetyczne. Detekcja tak powstałych fotonów może być następnie przeprowadzona niezależnie, a rejestracja jednego fotonu z pary obwieszcza istnienie drugiego. Obwieszczane w ten sposób pojedyncze fotony mogą być generowane i następnie skierowane na bogatą w centa barwne diamentową próbkę. Centra azot-wakancja (od ang. nitrogen-vacancy – NV) są szczególnie interesujące ze względu na specyficzne własności optyczne umożliwiające relatywnie łatwy dostęp przy użyciu pojedynczych fotonów.

W pierwszej części projektu przeanalizowana i zademonstrowana zostanie superradiancja centr barwnych w diamencie przy oświetleniu ich pojedynczymi fotonami. Superradiancja jest zjawiskiem kwantowym, w którym poprzez oddziaływanie z polem elektromagnetycznym pojawiają się kolektywne zachowania emiterów zamiast klasycznie oczekiwanej niezależnej emisji fluorescencji. Druga część projektu skupia się na weryfikacji możliwości pobicia limitu dyfrakcyjnego przy zastosowaniu przestrzennie skorelowanych fotonów, generowanych przez źródło oparte o proces SPDC. Rozdzielczość w standardowych mikroskopach fluorescencyjnych jest fundamentalnie ograniczona. Uważa się jednak, że korelacje kwantowe między fotonami generowanymi w procesie SPDC pokonają klasyczne ograniczenia, poprawią rozdzielczość i pozwolą na dokładniejsze obrazowanie.

kwota: 140.000 zł

lic. Nikodem Stolarczyk

konkurs: PRELUDIUM

projekt: Nowe metody opisu efektów zderzeniowych w molekularnych rezonansach optycznych i ich zastosowanie w metrologii optycznej

streszczenie:
W dokładnych badaniach z dziedziny spektroskopii molekularnej, zderzenia molekuł ujawniają się jako zaburzenia kształtów linii widmowych. Realistyczny opis zderzeń zmieniających prędkość molekuł jest kluczowy dla prawidłowej analizy ich widma z wysoką dokładnością, zatem zastosowanie prawidłowego modelu kinetyki zderzeń molekuł z molekułami oraz atomami jest niezwykle istotne.

Głównym celem tego projektu jest sformułowanie jąder zderzeniowych, które wynikają bezpośrednio z oddziaływań cząsteczkowych. Zastosujemy potencjał Lennarda-Jonnesa, który, po raz pierwszy w kontekście analizy kształtów linii widmowych, pozwoli na wzięcie pod uwagę nie tylko krótkozasięgowego odpychania, ale i dalekozasięgowego  przyciągania.

Wdrożenie podobnie złożonych modeli spektroskopowych wymaga rozwiązywania równania transportu-relaksacji, co  jest bardzo wymagające numerycznie. Drugim celem projektu jest rozwinięcie niedrogiej i wydajnej metody rozwiązywania równania transportu-relaksacji przy użyciu rozwinięcia w wielowymiarowy szereg Taylora.

kwota: 95.400 zł

dr Akiko Nishiyama

konkurs: SONATA

projekt: Badania nad pochodzeniem życia przy użyciu zaawansowanej spektroskopii molekularnej z optycznymi grzebieniami częstotliwości

streszczenie:
Nagrodzony projekt ma na celu zbadanie procesu formowania formamidu przy użyciu zaawansowanego spektrometru opartego na grzebieniu częstotliwości optycznych. Formamid obserwowano astronomicznie w przestrzeni międzygwiezdnej i oczekuje się, że odgrywa on znaczącą rolę jako prekursor zasad nukleinowych syntezujących kwas rybonukleinowy. Zbadanie procesu formowania formamidu i innych potencjalnych prekursorów dostarczy nowej wiedzy i pomoże zweryfikować hipotezy na temat pochodzenia życia we Wszechświecie.

kwota: 768.600 zł

dr Karolina Anna Mikulska-Rumińska

konkurs: SONATA

projekt: Mechanizmy molekularne, transdukcja sygnału i inhibicja kompleksu białkowego PEBP1-15LOX - inicjatora śmierci komórki na drodze ferroptozy

streszczenie:
Ferroptoza jest niedawno zidentyfikowaną formą śmierci komórkowej. Polega ona na tym, że w komórce rośnie stężenie nadtlenków lipidowych. W trakcie ferroptozy wolne rodniki „kradną” elektrony z lipidów, powodując uszkodzenie komórek. Ferroptoza została zidentyfikowana jako mechanizm śmierci komórek w chorobach Parkinsona i Huntingtona oraz w sepsie. Odgrywa ona istotną rolę w leczeniu nowotworów i może przyczyniać się do degradacji tkanki w urazie mózgu, chorobach nerek, a zwłaszcza w astmie. Astma jest częstym, długotrwałym stanem zapalnym, charakteryzującym się okresowymi atakami niedrożności dróg oddechowych, kaszlem, świszczącym oddechem i dusznością. Obecnie na astmę cierpi ponad 365 milionów ludzi na całym świecie. Współcześnie mamy możliwość jedynie minimalizowania skutków tej nieuleczalnej choroby, ale nie można jej całkowicie wyeliminować.

W niniejszym projekcie podjęta zostanie próba zbadania molekularnych mechanizmów procesu ferroptozy w celu zidentyfikowania nowych związków chemicznych, które zahamowałyby proces ferroptozy. Ostatnie badania wykazały, że gdy dwa białka, PEBP1 i 15LOX, łączą się, to zdarzenie to inicjuje peroksydację lipidów czyli sygnał wywołujący śmierć komórek. Zahamowanie tego procesu łączenia przerwie przekazywanie sygnału śmierci i pomoże zachować komórkę w zdrowiu. Dlatego celem projektu badawczego jest opracowanie nowych leków chroniących przed ferroptozą, a tym samym poprawią jakość życia osób cierpiących na astmę. Eksperymenty, głównie biochemiczne, przeprowadzone przez amerykańskich współpracowników niniejszego projektu dostarczą dodatkowych informacji, które mogą być wykorzystane przy projektowaniu nowych leków przeciwko astmie do zastosowania w testach klinicznych.

Realizacja projektu, opartego głównie o najnowocześniejsze metody modelowania biocząsteczek, przybliży nas do głębszego zrozumienia podstawowego procesu jakim jest ferroptoza. To może pomóc w opracowaniu nowych metod interwencji w astmie i innych chorobach.

kwota: 1.240.440 zł

pozostałe wiadomości