Chemia analityczna
- analiza związków siarki i związków biologicznie czynnych z wykorzystaniem metod elektrochemicznych, spektrofotometrycznych i chromatografii cieczowej.
Chemia fizyczna
- zastosowania kalorymetrii skaningowej i analizy termicznej do badania przejść fazowych w roztworach (układy micelarne, roztwory białek); - badania kompleksów makrocyklicznych, supramolekularnych za pomocą kalorymetrii rozpuszczania i miareczkowania kalorymetrycznego; - badania nad selektywną solwatacją jonów w mieszanych rozpuszczalnikach kalorymetria i densymetria; - zastosowania kalorymetrii cieczowej, scaningowej i miareczkowania kalorymetrycznego do badania układów biologicznych: badanie wpływu jonów i substancji biologicznie czynnych na zachowanie się peptydów w roztworze, badanie wpływu wybranych substancji na rozwój mikroorganizmów (bakterie, grzyby drożdże). - badanie fizykochemicznych właściwości cieczy, roztworów, cieczy jonowych.
Chemia nieorganiczna i ogólna
- elektrochemia wybranych związków nieorganicznych i organicznych w roztworach wodnych i w niewodnych rozpuszczalnikach,
- chronowoltamperometria i elektrochemiczna impedancja stałych materiałów elektrodowych w wodnych i niewodnych roztworach elektrolitów,
- chronowoltamperometria i impedancja trwałych rodników nitroksylowych i kompleksów metali na nietypowych stopniach utlenienia,
- elektrochemiczne modelowanie procesów elektrodowych w mediach niewodnych i roztworach wodnych,
- procesy elektropolimeryzacji aniliny i jej pochodnych,
- materiały kompozytowe na bazie polianilin,
- elektrochemiczna korozja metali i stopów medycznych - badania wpływu powłok modyfikujących ich właściwości,
- elektrolityczne osadzanie metali i stopów na podłożach poli- i monokrystalicznych,
- zintegrowane metody elektrochemiczne i skaningowe pomiarów właściwości powierzchni elektrod (STM/ESTM, AFM),
- wpływ stałego pola magnetycznego na kinetykę i mechanizmy reakcji elektrodowych w rozpuszczalnikach wodnych, mieszanych i niewodnych,
- elektrochemiczne mediatorowe utlenianie związków organicznych (fenoli i amin) jonami Ce(IV) regenerowanymi anodowo, - półempiryczne obliczanie prawdopodobnych ścieżek reakcji wieloetapowych,
- chromatograficzna (HPLC) analiza zawartości toksyn sinicowych w wodach naturalnych i w materiale biologicznym,
- synteza oraz badania właściwości elektrochemicznych i spektroskopowych kompleksów metali z ligandami makrocyklicznymi oraz ambidentnymi,
- badania nad elektrodami modyfikowanymi na bazie Nafionu® oraz warstw samoorganizujących się,
- analiza specjacyjna metali ciężkich w wodach naturalnych metodami elektrochemicznymi,
- elektrochemia spolaryzowanych granic cieczowych,
- miniaturyzacja urządzeń i systemów elektroanalitycznych,
- zastosowanie druku 3D w elektrochemii i elektroanalizie,
- tworzenie nowych wielofunkcyjnych materiałów do druku 3D,
- budowa i oprogramowanie specjalistycznej aparatury do pomiarów elektrochemicznych.
Chemia organiczna
- azotowe i tlenowe związki heterocykliczne,
- kwasy hydroksy- i aminofosforowe i ich pochodne; synteza i metody analizy.
Chemia metaloorganiczna:
- nowe metody syntetyczne w chemii ferrocenu i heteroferrocenów,
- związki metaloorganiczne wykazujące aktywność biologiczną,
- związki metaloorganiczne o silnych nieliniowych właściwościach optycznych,
- planarnie chiralne heteroferroceny jako ligandy w katalizie enancjoselektywnej,
- wykorzystanie związków cynoorganicznych w syntezie organicznej,
- regioselektywne reakcje litowania i ich wykorzystanie w syntezie organicznej.
Chemia związków heteroatomowych
- związki siarkoorganiczne,
- reaktywne związki przejściowe zawierające heteroatomy: ylidy azometinowe, ylidy tiokarbonylowe, S-siarczki tiokarbonylowe (tiosulfiny), S-tlenki tiokarbonylowe (sulfony),
- związki fluoroorganiczne, reakcje trifluorometylowania,
- chemia koordynacyjna heterocykli siarkowych,
- reakcje z przeniesieniem atomu siarki.
Chemia związków heterocyklicznych
- reakcje cykloaddycji,
- naprężone układy aza- i tio-heterocykliczne,
- reakcje w fazie gazowej, badania w matrycach niskotemperaturowych,
- reakcje stereokontrolowane,
- synteza i wykorzystanie związków heterocyklicznych jako ligandów w syntezie stereokontrolowanej,
- cyklizacje rodnikowe, kataliza z wykorzystaniem kompleksów palladu.
Chemia węglowodanów
- synteza i reakcje węglanów organicznych,
- chemia supramolekularna z wykorzystaniem polisacharydów,
- reakcje glikozydacji.
Chemia środowiska
- analiza chemiczna środowiska,
- zdrowie środowiskowe,
- chemia i biochemia aminotioli,
- chemiczna analiza kliniczna i toksykologiczna.
Chemia teoretyczna
- badania teoretyczne kinetyki adiabatycznych oraz nieadiabatycznych procesów przeniesienia elektronu na granicy faz metal-roztwór w oparciu o model Andersona-Newnsa-Schmicklera.
- bastosowanie metod DFT do opisu własności magnetycznych i struktury elektronowej mieszanych klasterów metali przejściowych, chemisorpcji H, C,O na powierzchni metali przejściowych.
- wprowadzenie pól elektrycznego i magnetycznego do równań teorii nielokalnych funkcjonałów gęstości.
- badania teoretyczne metodami DFT (teoria funkcjonałów gęstości) i półempirycznymi struktury i własności katalizatorów z metali przejściowych Ag, Pd, Pt, Au i ich stopów. Badanie wpływu nośników (grafit, krzemionka, tlenek magnezu) na strukturę katalizatorów.
Krystalografia i krystalochemia
- krystalografia i krystalochemia biologicznie czynnych związków organicznych i metaloorganicznych
- międzycząsteczkowe oddziaływania w ciele stałym i w fazie gazowej (konwencjonalne i niekonwencjonalne wiązania wodorowe, wiązania halogenowe)
- obliczenia ab initio i DFT układów różnych oddziaływań międzycząsteczkowych
- wewnątrzcząsteczkowe przeniesienie protonu poprzez wiązanie wodorowe, teoria homo- i hetero-jądrowych wiązań wodorowych wspomaganych rezonansem
- zastosowanie teorii AIM do analizy oddziaływań międzycząsteczkowych - analiza gęstości eksperymentalnej i obliczenia kwantowo-chemiczne.
Otrzymywanie i badania nanomateriałów
- synteza, charakteryzacja i modyfikacja nanocząstek złota do zastosowań biomedycznych,
- synteza i charakteryzacja nanocząstek metalicznych o kontrolowanej wielkości i wąskim rozrzucie rozmiarów,
- wytwarzanie nanokompozytów polimerowych do zastosowań biomedycznych,
- porowate materiały ceramiczne,
- hybrydowe warstwy ceramiczno-organiczne, otrzymywane metodą zol-żel.
Modyfikacje powierzchni materiałów ceramicznych, polimerów i metali zaawansowanymi nanomateriałami hybrydowymi
- monowarstwy organiczne,
- ultracienkie warstwy organiczne,
- związki organiczne na powierzchni nanocząstek ceramicznych i metalicznych,
- nanokompozyty warstwowe,
- stosowane techniki modyfikacji: chemiczne - z fazy gazowej i ciekłej i fizyczne - z użyciem plazmy niskotemperaturowej i promieniowania ultrafioletowego.
Charakterystyka nanomateriałów
- pomiary i analiza rozmiarów nanocząstek, w oparciu o techniki mikroskopii sił atomowych (AFM), skaningowej mikroskopii tunelowej (STM) i dynamicznego rozpraszania światła (DLS),
- pomiary parametrów fizykochemicznych materiałów: mikrotwardość, adhezja, energia powierzchniowa,
- określanie struktury materiałów, z wykorzystaniem techniki spektroskopii w podczerwieni (FT-IR).
Wytwarzanie i badania materiałów do zastosowań tribologicznych, w skali nano, mikro i makro
- monowarstw, ultracienkich warstw i materiałów nanokompozytowych na powierzchni materiałów ceramicznych, polimerów i metali,
- porowatych materiałów ceramicznych,
- organicznych dodatków uszlachetniających w styku tarciowym powierzchni metali, ich stopów, materiałów ceramicznych i polimerów.
Fizykochemia roztworów
- badania własności roztworów elektrolitów (konduktometria, pomiary sił elektromotorycznych ogniw, wiskozymetria, dielektrometria, densymetria i pomiar szybkości rozchodzenia się ultradźwięków) w wodzie, rozpuszczalnikach organicznych i rozpuszczalnikach mieszanych.
- analiza oddziaływań międzymolekularnych i ocena struktury wewnętrznej ciekłych układów dwu- i wieloskładnikowych w oparciu o korelacje danych płynących z pomiarów parametrów fizykochemicznych i spektralnych tych ciekłych mieszanin.