Uniwersytet Śląski w Katowicach

Koordynator specjalizacji: prof. dr hab. Robert Musioł
Planowani prowadzący wykłady: prof. dr hab. Robert Musioł, dr inż. Jacek Mularski, dr Wioleta Cieślik, dr Maciej Serda

Specjalizacja w zakresie chemii biomedycznej pozwala lepiej rozumieć procesy jakie stoją za badaniami chorób, poszukiwaniem i wdrażaniem leków. W trakcie zajęć oraz własnej pracy badawczej podczas przygotowywania prac dyplomowych można poznać od podstaw w jaki sposób z połączenia chemii, biologii oraz nauk pokrewnych powstaje dzisiejsza medycyna oparta na faktach. Zajęcia obejmują wykłady, ćwiczenia i warsztaty oraz dużo pracy laboratoryjnej w zakresie farmakologii, chemii medycznej, nano-farmakologii czy technologii postaci leku. W trakcie realizacji pracy dyplomowej można uczestniczyć w badaniach zespołów zajmujących się projektowaniem leków przeciwnowotworowych oraz nanoterapeutyków. Wiedza jaką można zdobyć na tej specjalizacji może być przydatna w pracy w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym, a także przemyśle suplementów i środków medycznych, który przeżywa w ostatnim czasie gwałtowny rozwój. Specjalizacja z chemii biomedycznej będzie również przydatna w pracy w laboratoriach analitycznych. Przede wszystkim jednak daje ona podstawę do zrozumienia jak funkcjonuje zdrowy organizm, jak działają leki co jest najlepszą ochroną przez szkodliwymi teoriami o szczepionkach sieci 5G czy wifi. Jeśli nie chcesz być antyszczepionkowcem – przyjdź na specjalizacje z chemii biomedycznej.

Koordynator specjalizacji: prof. dr hab. Grzegorz Zadora
Planowani prowadzący wykłady: prof. dr hab. Grzegorz Zadora, dr Alicja Menżyk, dr Agnieszka Martyna, dr hab. Piotr Adamowicz, prof. IES, dr Artur Biłgorajski (WPiA UŚ)

Specjalizacja ta ma za zadanie przybliżenie studentom pracy biegłego sądowego , ze szczególnym uwzględnieniem tematyki toksykologii i fizykochemicznych badań kryminalistycznych.
Program studiów obejmuje specjalistyczne wykłady, konwersatoria i laboratoria z zakresu toksykologii oraz fizykochemicznej analizy mikrośladów. W odróżnieniu od pozostałych ofert kształcenia w dziedzinie chemii sądowej, które spotykane są na innych uczelniach wyższych w Polsce, program specjalizacji wzbogacony jest również o zagadnienie oceny wartości dowodowej danych analitycznych z wykorzystaniem metod statystycznych i chemometrycznych (rekomendowanych przez Europejską Sieć Instytutów Nauk Sądowych; ENFSI). Ponadto, w zakres podejmowanej tematyki wchodzą także aspekty prawne pracy biegłego oraz analiza mechanizmu powstania śladów krwawych.

Warto również podkreślić, że specjalizacja chemii sądowej prowadzona jest we współpracy z Instytutem Ekspertyz Sądowych im. Prof. dra Jana Sehna w Krakowie (część zajęć odbywa się w Krakowie). Biegli sądowi, pracujący w owym Instytucie, są więc zaangażowani w prowadzenie części wykładów specjalizacyjnych oraz zajęć laboratoryjnych, na których prezentowane są współcześnie stosowane metody analizy instrumentalnej próbek dowodowych. Ze względu na charakter badanych materiałów oraz wymaganą infrastrukturę badawczą, wspomniane zajęcia laboratoryjne odbywają się częściowo w pracowniach Instytutu Ekspertyz Sądowych.

Prace magisterskie realizowane przez studentów chemii sądowej dotyczą przede wszystkim tematyki toksykologii lub fizykochemicznych badań kryminalistycznych, zaś badania, prowadzone w ramach owych prac dyplomowych, wykonywane są zarówno w Instytucie Chemii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, jak również w Instytucie Ekspertyz Sądowych w Krakowie.

Koordynator specjalizacji: prof. dr hab. Marzena Dzida, prof. dr hab. Barbara Machura, dr hab. Mirosław Chorążewski, prof. UŚ
Planowani prowadzący wykłady: prof. dr hab. Marzena Dzida, prof. dr hab. Barbara Machura, dr hab. Mirosław Chorążewski, prof. UŚ, prof. dr hab. Jan Małecki, dr hab. Barbara Hachuła, prof. UŚ; dr hab. Izabela Jendrzejewska, prof. UŚ, dr hab. Ewa Malicka; dr Alexander R. Lowe

Student ma możliwość zapoznania się z szeroką gamą nowoczesnych i zaawansowanych metod badawczych istotnych w analizie oddziaływań molekularnych oraz stanowiących podstawę oceny materiałów funkcjonalnych. W ramach specjalizacji Fizykochemia faz skondensowanych wykłady, warsztaty i laboratoria są realizowane przez trzy zespoły badawcze: Zespół fizykochemii związków metali przejściowych, Zespół chemii fizycznej i Zespół zastosowań termodynamiki.

Szczegółowy opis specjalizacji w załączonym pliku do pobrania: https://us.edu.pl/wydzial/wnst…fizykochemia.pdf

Koordynator specjalizacji: prof. dr hab. Wojciech Pisarski, prof. dr hab. Ewa Schab-Balcerzak
Planowani prowadzący wykłady: prof. dr hab. Ewa Schab-Balcerzak, prof. dr hab. Joanna Pisarska, prof. dr hab. Wojciech Pisarski, dr hab. Aneta Słodek, prof. UŚ

Dlaczego specjalizacja Nowoczesne materiały dla innowacyjnych technologii?

Współcześnie istnieje konieczność rozwoju materiałów o zawansowanych właściwościach, bez których niemożliwy byłby dalszy postęp w nowoczesnych technologiach ważnych dla współczesnej cywilizacji, takich jak fotonika i optoelektronika. Wymaga to posiadania wiedzy dotyczącej sposobu otrzymywania materiałów o kontrolowanych właściwościach, jak i metod ich badania.

Specjalizacja jest prowadzona w dwóch zespołach: w Zespole polimerów i materiałów funkcjonalnych, którego liderem jest prof. dr hab. inż. Ewa Schab-Balcerzak oraz w Zespole spektroskopii i materiałów luminescencyjnych, którego liderem jest prof. dr hab. Wojciech Pisarski. Tematyka badawcza obu Zespołów koncentruje się na syntezie i badaniu zaawansowanych materiałów nieorganicznych – szkieł, ceramiki, materiałów szklano-ceramicznych, nanomateriałów oraz organicznych – związków małocząsteczkowych i polimerów, pod kątem zastosowania ich w innowacyjnych technologiach, takich jak fotonika, optoelektronika, w tym fotowoltaiczna oraz diagnostyka medyczna oparta na bioobrazowaniu. Istotną cześć badań stanowi określenie potencjału aplikacyjnego opracowywanych materiałów do zastosowań w laserach, światłowodach, czujnikach, przetwornikach promieniowania, wzmacniaczach optycznych, diodach emitujących światło (OLED), nowoczesnych ogniwach fotowoltaicznych oraz w obrazowaniu komórkowym.

Tematyka zaplanowanych w ramach specjalizacji wykładów i warsztatów umożliwia teoretyczne zapoznanie się ze sposobem otrzymywania i badania zaawansowanych materiałów ceramicznych, szkieł, nowoczesnych polimerów w tym biodegradowalnych, reagujących na bodźce, czy też przewodzących oraz związków małocząsteczkowych o kontrolowanych właściwościach. Przekazaną wiedzę teoretyczną kompleksowo uzupełniają praktyki w laboratoriach, pozwalające na zdobycie umiejętności zarówno syntezy materiałów luminescencyjnych, polimerów o właściwościach fotoindukowanych, związków dla ogniw fotowoltaicznych, jak i badania ich struktury oraz właściwości istotnych z punktu widzenia ich zastosowań przy wykorzystaniu całego spektrum nowoczesnych technik obejmujących min. spektroskopię optyczną absorpcyjną i emisyjną, spektroskopię elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), spektroskopię w podczerwieni (IR), spektroskopię Ramana, dynamiczną analizę mechaniczną (DMA), różnicową kalorymetrię skaningową (DSC) i analizę termograwimetryczą (TGA). Ponadto w trakcie zajęć laboratoryjnych przewidziane jest między innymi otrzymywanie różnych materiałów optycznych i określenie ich właściwości spektroskopowych, przygotowanie ogniw fotowoltaicznych III generacji oraz wyznaczenie ich wydajności konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną, a także badanie efektu fotomechanicznego w polimerach wykazujących właściwości fotochromowe.

Teoretyczna i praktyczna wiedza zdobyta w ramach specjalizacji da podstawy do poruszania się w obszarze zaawansowanych materiałów o kontrolowanych właściwościach dla innowacyjnych technologii oraz w wybranych urządzeniach fotonicznych i optoelektronicznych.

Koordynator specjalizacji: prof. dr hab. inż. Jarosław Polański, prof. dr hab. inż. Stanisław Krompiec, dr hab. Piotr Kuś, prof. UŚ
Planowani prowadzący wykłady: prof. dr hab. inż. Jarosław Polański, prof. dr hab. inż. Stanisław Krompiec, dr hab. Piotr Kuś, prof. UŚ

Chemia jest uniwersalną nauką, dzięki której możliwe jest stałe poprawianie jakości i długości życia każdego z nas. Chemia projektuje serce komputera i leczy człowieka. Tworzy nowe materiały o znaczeniu przemysłowym np. nawozy, a także nanoukłady, w tym funkcjonalizowane nanografeny, katalizatory homo- i heterogeniczne, molekularne i polimerowe materiały dla organicznej elektroniki i fotowoltaiki. Co więcej, chemia poszukuje nowych skutecznych leków. Narzędzia projektowania struktur o oczekiwanych właściwościach – chemoinformatyka i chemia kwantowa – są dzisiaj powszechnie dostępne. Studenci, wybierając specjalizację Synteza i fizykochemia związków organicznych i nieorganicznych dowiedzą się jak współcześnie projektuje się leki i materiały, zdobędą wiedzę teoretyczną i praktyczną odnośnie do realizacji tego typu projektów w przemyśle. Wybór naszej specjalizacji pozwoli uzyskać praktyczne umiejętności projektowania syntez in silico i laboratoryjnych prac syntetycznych, wykorzystywania nowoczesnych metod badania struktury i właściwości molekuł, materiałów i nanostruktur oraz metod spektroskopowych, elektrochemicznych i termicznych. Tematyka prac dyplomowych wiąże się z aktualnie realizowanymi projektami finansowanymi przez Narodowe Centrum Nauki i inne agencje wspierające rozwój nauki i technologii. Pozwala to uczestniczyć w pracach naukowych poświęconych nowym reakcjom (np. cykloaddycji), nowym układom katalitycznym (np. do usuwania tlenków azotu z powietrza). Biorąc udział w badaniach prowadzonych w ramach naszej specjalizacji, możesz zostać współautorem publikacji, patentów, a także masz możliwość uczestniczenia w konferencjach naukowych.

Koordynator specjalizacji: prof. dr hab. Monika Musiał
Planowani prowadzący wykłady: prof. dr hab. Stanisław Kucharski, prof. dr hab. Monika Musiał, prof. dr hab. Maria Jaworska, dr hab. Piotr Lodowski, prof. UŚ.

Metody obliczeniowe chemii stanowią wygodne i coraz powszechniej używane narzędzie do badania struktury i właściwości układów atomowych i molekularnych. Za ich pomocą możemy np. interpretować wyniki badań doświadczalnych, modelować układy oznaczeniu biologicznym, wyznaczać własności optyczne i spektroskopowe układów metaloorganicznych, scharakteryzować ich strukturę elektronową, mogą być stosowane również jako wstępny etap do syntezy nowych związków chemicznych.
Wybierając specjalność Teoretyczne metody w chemii poznasz metody chemii kwantowej służce do badania efektów korelacji elektronowej oraz metody oparte na teorii funkcjonałów gęstości (DFT) przydatne do badania dużych układów molekularnych. W ramach specjalizacji prowadzone badania koncentrują się na rozwijaniu i stosowaniu metod obliczeniowych chemii kwantowej – podstawowego działu chemii teoretycznej.

Współczesna chemia kwantowa to szeroki wachlarz metod pozwalających na rozwiązanie równania Schroedingera na bardzo zróżnicowanym poziomie dokładności:

• od metod umożliwiających uzyskiwanie rezultatów z dokładnością rzędu kilku cm^-1, ale stosowalnych do układów co najwyżej kilkunastoelektronowych,
• aż po metody, których wyniki są w dużym stopniu przybliżone, ale umożliwiają charakterystykę układów rozległych, z liczbą elektronów rzędu kilkuset.

Do pierwszej grupy należą metody uwzględniające wysoki poziom korelacji elektronowej, m.in. oparte na teorii sprzężonych klasterów (CC) z włączeniem wysokowzbudzonych konfiguracji. Druga grupa jest zdominowana przez metody oparte na teorii funkcjonałów gęstości (DFT). Dysponujemy wszystkimi ważniejszymi pakietami programów komputerowych dla chemii kwantowej jakie funkcjonują w literaturze, z możliwością ich zastosowań do badania różnorodnych struktur chemicznych. Studenci mają również dostęp do szeregu unikatowych programów komputerowych opracowanych w m.in. w Zespołach badawczych Instytutu Chemii UŚ, które umożliwiają uzyskiwanie wyników o dokładności przewyższającej wartości dostępne w literaturze przedmiotu. M.in. tych związanych z tworzeniem (w ramach teorii CC) nowych metod i nowych programów komputerowych pozwalających na nieosiągalną wcześniej dokładność przy wyznaczaniu krzywych energii potencjalnej oraz w badaniach układów otwartopowłokowych, rodników oraz jonów dodatnich i ujemnych. Cechami wyróżniającymi nowe metody są:

• uwzględnienie efektów korelacji elektronowej na wysokim poziomie oraz
• charakterystyka stanów otwartopowłokowych na podstawie zamkniętopowłokowej funkcji referencyjnej, także przy opisie dysocjacji wiązania. Pierwsza z nich warunkuje otrzymywanie wyników o wysokiej precyzji, druga umożliwia bezproblemowe uzyskiwanie iteracyjnych rozwiązań nawet dla bardzo niestandardowych geometrii molekuł. M.in. jest to powodem, że takie obliczenia kwantowochemiczne są wykorzystywane do precyzyjnego wyznaczania potencjałów międzyatomowych, a te z kolei służą do projektowania syntez ultrazimnych molekuł, jednego z hitów badawczych ostatniej dekady.

Studenci wybierający specjalizację Teoretyczne metody w chemii mają okazję poznać i opanować zasady stosowania metod teoretycznych w chemii. Są niejako automatycznie włączeni w tematykę badawczą skupiającą się na kilku obszarach badawczych z zakresu chemii obliczeniowej:

• poznawaniu i rozwijaniu nowych metod obliczeniowych chemii kwantowej,
• stosowaniu metody DFT (Density Functional Theory) do badania rozległych struktur molekularnych, także tych o znaczeniu w biologii i biochemii,
• opisie właściwości molekularnych,
• badaniu natury oddziaływań międzymolekularnych, głównie typu van der Waalsa.

Absolwenci studiów chemicznych ze specjalizacją Teoretyczne metody w chemii wyróżniają się biegłością w obsłudze komputerów, pogłębioną znajomością ważniejszych systemów komputerowych (Windows, Linux), a zainteresowane osoby – także umiejętnością programowania. Te kompetencje, to dodatkowy atut absolwenta chemii, bardzo przydatny na rynku pracy.

Obecnie metoda DFT, jako narzędzie badawcze odgrywa jedną z pierwszoplanowych ról w szeroko pojętej tzw. chemii obliczeniowej. Niewątpliwie jej zaletą jest relatywnie niski koszt obliczeń w stosunku do możliwych rozmiarów układu molekularnego jak i stosowanych baz funkcyjnych, przy jednoczesnym zachowaniu pożądanej, dobrej jakości otrzymywanych rezultatów obliczeń, które przede wszystkim jakościowo, ale równie często i ilościowo pozostają w dobrej zgodności z danymi doświadczalnymi. Metoda DFT może być stosowana zarówno do obliczeń dla typowych układów organicznych jak i nieorganicznych oraz struktur zawierających metale przejściowe. W ostatnim przypadku, między innymi znajduje szerokie zastosowanie w badaniach układów kompleksowych z ligandami organicznymi i nieorganicznymi o dużym znaczeniu i potencjalnym zastosowaniu w procesach katalitycznych, biokatalitycznych, farmakologii i optoelektronice. W praktyce możliwe jest wykonywanie obliczeń dla kilku lub kilkunastoatomowych struktur po układy zawierające kilkadziesiąt atomów. W wariancie QM/MM, metodę DFT można stosować do modelowania i badania właściwości realnych chemicznie struktur bez konieczności wprowadzania istotnych uproszczeń modelowych. W znaczącym stopniu metoda ta charakteryzuje się szerokim spektrum stosowalności, zarówno w odniesieniu do charakteru badanych związków jak i zakresu tematycznego badań. Metoda pozwala na wyznaczanie i przewidywanie podstawowych własności molekularnych, może być stosowana w badaniu energetyki i mechanizmów reakcji chemicznych jak i w wariancie czasowo zależnym, tzw. TD-DFT, można ją stosować w badaniach fotofizyki i fotochemii stanów wzbudzonych.
W ramach kursu specjalizacyjnego studenci mają możliwość pogłębienia wiedzy w zakresie formalizmu metody DFT jak również nabycia praktycznych umiejętności w zakresie techniki i metodyki obliczeń z zastosowaniem wymienionej metody.