Ciecze jonowe. Oczyszczą spaliny, sprawdzą się w stomatologii

Ciecze jonowe to związki chemiczne zbudowane wyłącznie z jonów, które występują w stanie ciekłym już w niskich temperaturach (często pokojowej). Wykorzystuje się je m.in. w chemii i przemyśle jako „zielone” rozpuszczalniki, czy w bateriach i elektronice jako elektrolity.

Dr inż. Joachim Eichenlaub, absolwent Wydziału Chemicznego na dwóch kierunkach – technologii chemicznej i korozji oraz Szkoły Doktorskiej na Politechnice Gdańskiej, a także absolwent i pracownik Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego (Zakład Protetyki Stomatologicznej) temat cieczy jonowych podjął w swojej rozprawie doktorskiej „Wykorzystanie modelowania QSPR w celu przewidywania właściwości fizykochemicznych cieczy jonowych”.

– Modelowanie matematyczne QSPR polega na tym, że cechy strukturalne cząsteczki opisujemy za pomocą liczb, czyli tzw. deskryptorów molekularnych, a następnie szukamy zależności między tymi liczbami a właściwościami fizykochemicznymi, jak np. gęstość, lepkość, rozpuszczalność – tłumaczy dr inż. Joachim Eichenlaub. – Najpierw odpowiednio przygotowujemy i optymalizujemy strukturę cząsteczki, następnie obliczamy deskryptory, a na koniec budujemy model matematyczny, który łączy je z obserwowanymi właściwościami. Dzięki temu możemy przewidywać właściwości cieczy jonowych dla związków, które nie zostały poddane kosztownym i czasochłonnym eksperymentom.

Jak podkreśla naukowiec, takie modele pozwalają lepiej zrozumieć cechy strukturalne i mechanizmy molekularne odpowiadające za dane właściwości i na tej podstawie w przyszłości projektować nowe cząsteczki o konkretnych właściwościach.

– W moich badaniach dotyczyło to cieczy jonowych, które są potencjalnie mniej szkodliwe dla środowiska niż konwencjonalne rozpuszczalniki oraz ich zdolności do rozpuszczania dwutlenku węgla, co ma znaczenie w kontekście wychwytywania go ze spalin przemysłowych – mówi absolwent Szkoły Doktorskiej na PG. – Udało mi się z powodzeniem powiązać rozpuszczalność z cechami strukturalnymi cząsteczek. Prace badawcze wykazały również, że sposób optymalizacji struktury cząsteczki na wyniki modelowania ma niewielkie znaczenie, a kluczowy wpływ ma wybór metody modelownia – mówi.

Badania były realizowane w zespole prof. Adama Kloskowskiego z Katedry Chemii Fizycznej na Wydziale Chemicznym PG, który był też promotorem rozprawy doktorskiej. We współpracy z innymi badaczami: dr. hab. inż. Maciejem Śmiechowskim, prof. PG, mgr. inż. Karolem Baranem, do modelowania wykorzystane zostały dane dla 73 cieczy jonowych.

Materiały dentystyczne o odpowiednich właściwościach

Dr inż. Joachim Eichenlaub stosuje modelowanie matematyczne także przy badaniu materiałów stomatologicznych.

– W naszym zespole na Gdańskim Uniwersytecie Medycznym, badaliśmy gęstość i napięcie powierzchniowe monomerów używanych w kompozytach dentystycznych. Pozwoliło to określić zależności i dobrać skład (np. akryli do protez, koron tymczasowych czy wypełnień), aby otrzymać materiały o odpowiednich właściwościach i wygodne w użyciu – mówi. 

Teraz naukowiec rozpoczyna badania nad toksycznością cieczy jonowych wobec bakterii bytujących w jamie ustnej. 

– Chcemy sprawdzić czy ciecze jonowe posiadają zastosowanie bakteriobójcze lub bakteriostatyczne – 

dodaje i zapowiada, że badania będzie realizować we współpracy z Wydziałem Chemicznym PG.

Naukowiec z powołania, który lubi prowadzić zajęcia ze studentami

– Studia w Szkole Doktorskiej wiążą się z wieloma wyrzeczeniami, ale dają jeszcze większą satysfakcję – mówi dr inż. Eichenlaub, który równocześnie z doktoratem studiował stomatologię. – Ważne jest w jakim jest się zespole i oczywiście dobry promotor. Wtedy można robić poważną naukę. 

Młody naukowiec podkreśla, że ogromną przyjemnością jest dla niego… nauczanie.

– Bardzo lubię zajęcia ze studentami. Sprawia mi to wiele radości, zwłaszcza, gdy pracuję ze studentami pierwszego roku i widzę ich postępy. Staram się im pomagać „ogarnąć” wiedzę, pokazać, że dadzą radę, ale także już od początku przybliżyć, jak będzie wyglądać ich przyszła praca dentysty.