BCP-LED (First Team FENG)

Bi-chiralne źródła kołowo spolaryzowanego światła (BCP-LED)
Bi-chiral sources of circularly polarized light

Projektujemy materiały, w których chiralne cząsteczki organiczne i półprzewodnikowe nanokryształy tworzą kompozyty które emitują światło o kołowej polaryzacji.

O projekcie

Chiralność to właściwość obiektów, których nie da się nałożyć na ich lustrzane odbicie. Najprostszy przykład to nasza lewa i prawa dłoń. To samo dotyczy cząsteczek: większość cukrów, aminokwasów czy leków występuje w dwóch chiralnych formach, choć biologia używa zwykle tylko jednej z nich. Chiralność może też cechować światło. Kołowo spolaryzowane światło (CPL) to fala, której wektor pola elektrycznego skręca się jak helisa, w prawo albo w lewo.

Wydajne, miniaturowe źródła takiego światła otwierają drogę do technologii, których dziś nie potrafimy zbudować kompaktowo. Bezpiecznej komunikacji optycznej, wyświetlaczy 3D bez okularów, kodowania informacji odpornego na zakłócenia, czulszych metod wykrywania chiralnych cząsteczek w diagnostyce medycznej. Konwencjonalne diody emitują światło niespolaryzowane, a uzyskanie polaryzacji kołowej wymaga zwykle dodatkowych filtrów, co marnuje większość energii. Chcemy, żeby polaryzacja powstawała u samego źródła, w materiale emisyjnym.

W projekcie łączymy dwa światy chemii. Z jednej strony precyzyjnie zaprojektowane cząsteczki organiczne, które potrafią samoorganizować się w chiralne struktury, między innymi ciekłokrystaliczne. Z drugiej półprzewodnikowe nanokryształy: kropki kwantowe i perowskity. To kilkunanometrowe kawałki materii, które świecą intensywnie i w czystych barwach. Kiedy oba elementy spotykają się w odpowiednio zaprojektowanej cienkiej warstwie, emitowane światło naturalnie nabiera chiralnego charakteru. Dodatkowo opracowywana w naszym zespole technika pozwala lokalnie sterować chiralnością przy pomocy światła laserowego, czyli zapisywać w cienkich filmach mapy skrętności.

Cel projektu

Celem projektu BCP-LED jest opracowanie materiałów i metod prowadzących do nowej klasy elastycznych źródeł kołowo spolaryzowanego światła, łączących chiralność polimerów i nanokryształów, uzyskiwanych poprzesz proces organizacji w cienkich warstwach. Łącząc chemię organiczną, chemię nanomateriałów i fotonikę, pracujemy nad podstawami technologii, która w dłuższej perspektywie ma znaleźć zastosowanie w wyświetlaczach następnej generacji, fotonice i czujnikach optycznych.

Projekt jest realizowany w ramach programu First Team Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, którego celem jest finansowanie pierwszych zespołów badawczych prowadzonych przez młodych liderów naukowych w Polsce.

Kierunki badań

Chemia chiralnych cząsteczek i polimerów. Projektujemy i syntezujemy nowe induktory chiralności oraz polimery emisyjne, dobierane pod kątem ich zachowania w cienkich warstwach.
Nanokryształy emisyjne. Otrzymujemy i modyfikujemy półprzewodnikowe nanokryształy (kropki kwantowe i perowskity), kontrolując ich powierzchnię tak, by zachowały intensywną emisję światła w zaprojektowanych otoczeniach.
Cienkie warstwy chiralne. Komponujemy z powyższych elementów cienkie filmy o zaprojektowanej organizacji helikalnej i charakteryzujemy je metodami zaawansowanej spektroskopii chiroptycznej, w tym z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego.
Mikrostrukturyzacja chiralności. Rozwijamy metody lokalnego sterowania chiralnością w cienkich warstwach przy pomocy światła laserowego, otwierając drogę do programowalnych map skrętności i prototypowych urządzeń.

Zespół

dr hab. Wiktor Lewandowski, prof. ucz. Kierownik projektu i grupy NanoOrgMat na Wydziale Chemii UW. Pracuje nad chiralnymi materiałami miękkimi, łącząc chemię organiczną, samoorganizację ciekłokrystaliczną i nanofotonikę.
Mateusz Zarzeczny (doktorant). W projekcie zajmuje się zaawansowaną mikro-analizą chiroptyczną cienkich warstw i rozwojem laserowego strukturyzowania chiralności.
Filip Bandalewicz (doktorant). Specjalizuje się w spektroskopii chiroptycznej cienkich warstw, w tym z wykorzystaniem polarymetrii Muellera i pomiarów synchrotronowych.
Artur Le Hoang (student-stypendysta, kierunek nanoinżynieria). W projekcie syntezuje nanokryształy półprzewodnikowe.
Maciej Woszczyk (student-stypendysta). Synteza organiczna induktorów chiralności.
Malwina Hamera (studentka-stypendystka). Synteza organiczna oraz przygotowanie cienkich filmów do badań chiroptycznych.
Tomasz Kluczek (student-stypendysta). Synteza organiczna i kompozyty funkcjonalne.

Współpracujemy z

prof. Luis Liz-Marzán (CIC biomaGUNE, San Sebastián, Hiszpania) — światowy lider w dziedzinie chiralnych nanocząstek metalicznych.
prof. Matthew Fuchter (Imperial College London, Wielka Brytania) — ekspert w chemii chiralnych emiterów molekularnych i emisji kołowo spolaryzowanego światła.
AFP Pro Sp. z o.o. — polski partner przemysłowy projektu.

Współpracujemy także z grupami badawczymi z Karlsruhe Institute of Technology (Niemcy), Diamond Light Source (Wielka Brytania), Politechniki Warszawskiej, Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Instytutu Chemii Organicznej PAN.

Aktualności

Grudzień 2025

Mateusz Zarzeczny, doktorant w projekcie BCP-LED, otrzymał I nagrodę w 15. edycji ogólnopolskiego Konkursu Złoty Medal Chemii (Instytut Chemii Fizycznej PAN; patronat honorowy Prezesa Fundacji na rzecz Nauki Polskiej) za pracę inżynierską poświęconą wielopoziomowej kontroli właściwości chiroptycznych w morfologicznie chiralnych fazach ciekłokrystalicznych. W tej samej edycji konkursu wyróżnienie otrzymał Artur Le Hoang, student-stypendysta projektu, za pracę dotyczącą induktorów chiralności w syntezie nanocząstek złota.

Marzec 2026

Na horyzoncie pierwsze zgłoszenie patentowe. Uzyskaliśmy wyniki które mogą stanowić podstawę do przyszłych aplikacji. Stay tuned!

Kontakt

dr hab. Wiktor Lewandowski, prof. ucz.

wlewandowski@chem.uw.edu.pl

Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa

nanoorgmat.chem.uw.edu.pl

Numer projektu:	FENG.02.02-IP.05-0265/23
Beneficjent:	Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii
Okres realizacji:	01.04.2024 – 31.03.2028
Wartość projektu:	3 979 780,00 zł
Dofinansowanie ze środków Unii Europejskiej:	3 979 780,00 zł
Projekt realizowany w ramach Działania 2.2 First Team Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021–2027, Priorytet II: Środowisko sprzyjające innowacjom. Projekt finansowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. #FunduszeUE #FunduszeEuropejskie