Instytut Fizyki

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

dr hab. Katharina Boguslawski

Dr hab. Katharina Boguslawski, rocznik 1986, pochodzi z Bydgoszczy, ale studia magisterskie ukończyła za granicą, na jednej z najlepszych europejskich uczelni ETH w Zurychu w 2009 roku. Jako najlepsza absolwentka została wyróżniona nagrodą “Willi–Studer–Award”. W 2012 roku obroniła doktorat z chemii kwantowej na tej samej uczelni. Po doktoracie zdobyła finansowanie na staż podoktorski w ramach programu “Early postdoc mobility fellowship” i wyjechała do McMaster University w Kanadzie, uzyskując dodatkowo prestiżowy grant “Banting Fellowship”. W 2015 wróciła do Polski, gdzie pod kierunkiem prof. Ireneusza Grabowskiego podjęła pracę na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej (WFAiIS). Za swoje osiągnięcia naukowe dr Boguslawski została uhonorowana stypendium START 2016, stypendium MNiSW dla wybitnego młodego naukowca, grantem NCN SONATA BIS na założenie własnej grupy badawczej, a także bardzo prestiżowym grantem “Marie Skłodowskiej-Curie Action Individual Fellowship European Fellowship” (MSCA IF-EF) przyznawanym przez Komisję Europejską, który realizuje obecnie na Wydziale Chemii UMK w Toruniu (grant MSCA IF-EF), kierując równocześnie swoją grupą badawczą na WFAiIS. Prywatnie, Katharina Boguslawski jest matką sześciomiesięcznej Zosi.

„Radioaktywna zupa” w komputerze

Pierwiastki uran i pluton stanowią jedne z najtańszych i najbardziej wydajnych źródeł energii na ziemi. Zrozumienie ich fizyko-chemicznych właściwości oraz własności pokrewnych im pierwiastków chemicznych jest kluczowe w procesie separacji, przechowywania i neutralizacji odpadów radioaktywnych powstających przy produkcji energii jądrowej. Z ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia dobrze byłoby odzyskać z odpadów wszystkie możliwe pozostałości uranu i plutonu w celu ponownego ich wykorzystanie jako paliwa w reaktorze jądrowym. Jednak odpady reakcji jądrowych tworzą ze względu na swoją różnorodność, tzw. „zupę radioaktywną”, a nasza nieznajomość jej składu chemicznego znacznie ogranicza możliwości głębszego zrozumienia procesu recyclingu odpadów. Ponadto, toksyczność, radioaktywność i niestabilność tych związków znacznie komplikuje i prawie uniemożliwia badania doświadczalne. Dlatego też badania teoretyczne bazujące na zasadach mechaniki kwantowej odgrywają kluczową rolę w zrozumieniu tego, co znajduje się w tych radioaktywnych odpadach (w „radioaktywnej zupie”) i podpowiadają jak poszczególne pierwiastki stamtąd wydostać.

Teoretyczne badania kwantowo-chemiczne tych zagadnień muszą jednak spełniać dwa ważne wymagania: po pierwsze brać pod uwagę efekty wynikające z teorii względności (elektrony w atomie uranu poruszają się z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła), po drugie uwzględnić fakt, że elektrony w atomach (w atomie uranu jest ich 92) są nierozróżnialne i nie poruszają się niezależnie, lecz w sposób skorelowany. Dokładne opisanie wszystkich tych zależności jest niezwykle trudne, a w sposób ścisły w tym momencie wręcz niemożliwe. Dlatego fizycy i chemicy kwantowi od dziesięcioleci pracują nad modelami, które w coraz lepszy i dokładniejszy sposób przybliżają nas do ich dokładnego opisu. W końcowym etapie badań wymaga to długotrwałych obliczeń z wykorzystaniem potężnych superkomputerów. Razem z moją grupą badawczą opracowujemy nowe modele teoretyczne pozwalające na opis struktury i własności elektronów w atomach i cząsteczkach. Metody te muszą być wiarygodne a zarazem tanie obliczeniowo. Nie możemy przecież czekać na wyniki obliczeń dziesiątki lat, a jednocześnie chcemy być pewni, że to, co nasz model przewiduje ma odzwierciedlenie w rzeczywistości. I to właśnie moje badania przybliżają nas do poznania i zrozumienia właściwości odpadów radioaktywnych powstających przy produkcji energii jądrowej i mogą mieć kluczowe znaczenie dla gospodarowania tymi odpadami, a co za tym idzie, przyszłości energetyki jądrowej.

Dlaczego WFAiIS na UMK w Toruniu? Wydział ten, a zwłaszcza Zakład Mechaniki Kwantowej, ma bogatą historię i doświadczenie w rozwoju metod chemii kwantowej, znajduje się tu wielu uznanych na świecie ekspertów. To była moja główna motywacja do powrotu do Polski po 26 latach mojej nieobecności. Ponadto, praca na WFAiIS daje możliwość współpracy z grupami doświadczalnymi, jak na przykład z Zakładu FAMO, bo zarówno oni jak i ja badamy struktury elektronowe molekuł, lecz w nieco inny sposób.

Żródło: