Pomimo intensywnych badań nad właściwościami magnetycznymi metali przejściowych z szeregu 3d, prowadzonych zarówno z perspektywy badań podstawowych, jak i zastosowań praktycznych, nadal nie istnieje podejście modelowe umożliwiające opis stabilności faz magnetycznych i strukturalnych wszystkich tych pierwiastków w ramach jednolitego formalizmu. W niniejszej pracy proponujemy jakościowe udoskonalenie uogólnionej wersji Uniwersalnego Równania Stanu (Generalisation of the Universal Equation of States, GUES), przedstawionej przez nas wcześniej i opracowanej oraz przetestowanej dla struktur kubicznych w żelazie. Obecnie GUES rozszerzono na inne magnetyczne pierwiastki przejściowe z szeregu 3d oraz różne typy sieci krystalicznych; analizie poddano Co, Cr, Mn i Ni, uwzględniając zarówno struktury kubiczne, jak i heksagonalne, a także konfiguracje ferromagnetyczne (FM) i antyferromagnetyczne (AFM). Opracowano obszerną bazę danych, która posłużyła do dopasowania wszystkich parametrów i funkcji dla rozważanych pierwiastków. Aktualna wersja GUES integruje dwa wcześniej odrębne podejścia dla konfiguracji FM i AFM, umożliwiając obliczenia niekolinearne, które przetestowano dla Co, Cr, Fe, Mn i Ni. Zaproponowane podejście jest spójne z modelem Stonera magnetyzmu pasmowego oraz z aproksymacją Ginzburga–Landaua stosowaną w metodzie rozwinięcia klastrowego magnetyzmu, a także z opisem magnetyzmu niekolinearnego w ramach hamiltonianów Heisenberga–Landaua. Istotnym elementem modelu jest również uwzględnienie efektów magnetoobjętościowych, kluczowych dla zrozumienia właściwości defektów w materiałach magnetycznych. Przedstawiona praca otwiera możliwość opracowania nowej klasy magnetycznych potencjałów międzyatomowych przeznaczonych do symulacji niekolinearnych, opartych na formalizmie GUES. (Rysunki zamieszczone w artykule są dostępne w wersji kolorowej wyłącznie w wydaniu elektronicznym).

Zrozumienie tarcia kropli na powierzchniach posiadających mikrostrukturę ma istotne znaczenie dla mikrofluidyki oraz układów typu lab-on-a-chip. W niniejszej pracy badaliśmy tarcie kropli na mikro-słupkach pokrytych filmem olejowym, systematycznie zmieniając wysokość i gęstość struktur. Najpierw mierzyliśmy siłę tarcia kropli poruszającej się przy użyciu czujnika siły o czułości ±0,1 μN. Pomiary wykazały, że tarcie kropli na wysokich, gęstych strukturach jest porównywalne z tarciem kropli na niskich strukturach (2μm), co sugeruje obecność filmu Landau–Levicha–Derjaguina (LLD) pod poruszającą się kroplą. Następnie zweryfikowano pomiar siły poprzez oszacowanie grubości warstwy smaru metodą interferometrii światła białego. Dodatkowo zwizualizowano film smarujący pod kroplą przy użyciu mikroskopii interferencyjnej w kontraście odbicia (RICM). Zastosowanie tych trzech niezależnych technik diagnostycznych wzajemnie się uzupełnia i potwierdza, że krople poruszają się po warstwie filmu na wysokich, gęstych słupkach, natomiast ślizgają się po wierzchołkach geometrii wysokich, rzadko rozmieszczonych, przy czym krytyczna gęstość wymuszająca tę zmianę tarcia wynosi około 50%. Wyniki eksperymentalne pokazują ponadto, że tarcie na mikrootworach i mikropilarach jest porównywalne przy tej samej frakcji powierzchni stałej. Uzyskane wyniki przeczą wcześniejszym pracom, w których stwierdzono brak warstwy oleju na wysokich słupkach, a jednocześnie pogłębiają obecne rozumienie mechanizmów tarcia kropli i dostarczają wytycznych projektowych umożliwiających sterowanie tarciem kropli w zastosowaniach mikrofluidycznych.

Zrozumienie oddziaływań między kroplą a powierzchnią ma szerokie znaczenie dla mikro mechaniki płynów oraz układów typu lab-on-a-chip. W odróżnieniu od kropli spoczywających na klasycznych, teksturowanych powierzchniach superhydrofobowych wypełnionych powietrzem, kroplom wody na nowoczesnych powierzchniach impregnowanych środkiem smarnym SLIPS/LIS towarzyszy osiowosymetryczny, pierścieniowy wał zwilżający, którego pochodzenie i charakter nie zostały dotąd jednoznacznie wyjaśnione. Powszechnie uważa się, że kluczową rolę w gromadzeniu oleju smarnego w pobliżu podstawy kropli i formowaniu wału zwilżającego odgrywa nierównowaga sił międzyfazowych działających wzdłuż linii kontaktu. W niniejszej pracy przeprowadzono doświadczalną analizę oraz numeryczne modelowanie wału zwilżającego, opracowując analityczny model geometryczny opisujący jego ustalony kształt, który został zweryfikowany poprzez eksperymenty i symulacje numeryczne, a wyniki tego modelu pokazują, że w stanie ustalonym promień wału zwilżającego jest o około 30% większy od promienia kropli, wysokość wału sięga połowy promienia kropli, jego objętość stanowi około połowy objętości kropli, a kształt wału nie zależy od lepkości oleju użytego do impregnacji. Uzyskane wnioski znacznie pogłębiają aktualne rozumienie mechanizmów dynamiki wału zwilżającego na powierzchniach typu SLIPS/LIS.

Nowoczesne powierzchnie impregnowane lubrykantem (powierzchnie SLIPS/LIS) ograniczają siły na linii kontaktu, co pozwala na dużą mobilność ustawionych na nich kropli wody oraz wyjątkowo niskiego tarcia powstającego podczas ich przemieszczana się. Charakterystyczną powierzchni SLIPS/LIS jest powstawanie warstwy otulającej kroplę, w postaci nanometrycznej warstwy oleju, jednak mechanizm jej powstawania oraz czynniki decydujące o jej grubości nie są dotąd w pełni poznane. W niniejszej pracy przedstawiono model teoretyczny grubości warstwy otulającej opierający się na równowadze dwóch konkurujących efektów: ciśnieniu Laplace’a wynikającego z krzywizny powierzchni międzyfazowej oraz ciśnieniu rozwarstwiającemu wywołanego oddziaływaniami van der Waalsa. Model został eksperymentalnie zwalidowany. Do bezpośredniej wizualizacji i pomiaru grubości warstwy otulającej zastosowano technikę PLIF (Planar laser-induced fluorescence), obejmującą szeroki zakres promieni kropli, lepkości lubrykantu oraz jego grubości użytej do impregnacji teksturowanego podłoża. Wyniki wskazują, że grubość warstwy otulającej nie zależy od lepkości oleju ani od jego początkowej grubości, natomiast skaluje się ona wraz z promieniem kropli zgodnie w sposób potęgowy. Po potwierdzeniu poprawności modelu poprzez zgodność jego przewidywań z wynikami eksperymentów oszacowano objętość warstwy otulającej, a także objętość wału zwilżającego na podstawie ustalonego kształtu menisku olejowego w pobliżu podstawy kropli. Przeprowadzona analiza wykazała, że objętość oleju w warstwie otulającej jest o cztery rzędy wielkości mniejsza niż objętość wału zwilżającego, co wskazuje, że pierścieniowy wał zwilżający stanowi główne źródło ubytku środka smarnego podczas ruchu kropli, a uzyskane wyniki pogłębiają rozumienie dynamiki warstwy otulającej oraz jej wpływu na zużycie środka smarnego.

Z wykorzystaniem reakcji Debusa–Radziszewskiego otrzymano osiem makrocykli opartych na imidazolu, zaczynając od cyklotetrabenzilu. Trzy analogiczne związki z pierścieniem oksazolowym zsyntetyzowano metodą Davidsona, używając estrów cyklotetrabenzoiny. Makrocykle nazwano „odwróconymi azolofanami”, ponieważ grupy azolowe są skierowane na zewnątrz centralnego pierścienia — odwrotnie niż w typowych, wcześniej badanych azolofanach.

Dla pięciu makrocykli uzyskano struktury krystaliczne, które pokazują, że 24‑członowy pierścień centralny i cztery pierścienie azolowe leżą prawie w jednej płaszczyźnie. Choć formalnie możliwe byłoby występowanie antyaromatycznego prądu paratropowego obejmującego całą, 24‑członową obwiednię makrocyklu, w praktyce występują prądy diatropowe zlokalizowane w mniejszych, pięcio‑ i sześcioczłonowych pierścieniach.

Kwadratowy kształt makrocykli z pierścieniami azolowymi na wierzchołkach oraz ich sztywna, stabilna geometria sugerują, że mogą one dobrze sprawdzić się jako tetragonalne elementy budulcowe do syntezy większych, uporządkowanych struktur.

Zmiany strukturalne wywołane światłem w kryształach luminescencyjnego kompleksu srebra(I) zostały zbadane w temperaturze 100 K przy użyciu czasowo-rozdzielczej dyfrakcji Laue’go wykorzystując impulsowy laser pompujący. Na podstawie obliczeń kwantowo-mechanicznych obserwowane wzbudzenie przypisano przejściu S₀ → S₁ typu LLCT. Spektroskopia fotoluminescencji w niskiej temperaturze wykazała emisję trwającą 2 ns, po której następuje fosforescencja. Powyżej 200 K układ wykazuje dominującą emisję TADF.

pyMCMA to implementacja w języku Python nowatorskiej metody autonomicznego wyznaczania reprezentacji frontu Pareto, składającego się z efektywnych rozwiązań równomiernie rozłożonych pod względem odległości między sąsiednimi punktami Pareto. pyMCMA wspiera naukową, czyli obiektywną, analizę modeli poprzez dostarczanie reprezentacji frontu Pareto niezależnej od preferencji użytkownika. Aktualizacja wprowadza nowe funkcjonalności i ulepszenia. Do nowych funkcjonalności należy grupowanie rozwiązań frontu Pareto. Ulepszenia obejmują wewnętrzne poprawki oprogramowania, opcjonalną możliwość dostosowania niektórych parametrów oraz nowe funkcje przeznaczone dla zaawansowanych użytkowników.

Biomateriały muszą spełniać szereg wymagań, takich jak odporność na korozję, biozgodność czy wysoką odporność na zużycie ścierne. Zjawisko powstawania produktów zużycia ściernego jest niekorzystne, gdyż może wywołać reakcję zapalną organizmu w obszarze kontaktu implantu z tkanką. Z tego powodu odporność na zużycie powierzchni biomateriałów jest istotnym czynnikiem zapewniającym ich prawidłowe funkcjonowanie. W niniejszej pracy zbadaliśmy właściwości tribologiczne tytanu, którego powierzchnię poddano funkcjonalizacji metodą Bezpośredniej Laserowej Litografii Interferencyjnej (ang. Direct Laser Interference Patterning - DLIP). DLIP pozwala na wytworzenie periodycznych wzorów na modyfikowanej powierzchni, o wielkościach w różnej skali, które mają pozytywny wpływ na odpowiedź komórkową. Metodą DLIP na powierzchni tytanu po kulowaniu i trawieniu (stan wyjściowy) wytworzyliśmy dwa rodzaje periodycznych wzorów: prążki (grooves) oraz siatkę (grid). Uzyskane wyniki są jednymi z pierwszych w literaturze w kontekście analizy wpływu tak przeprowadzonych obróbek powierzchniowych na odporność tribologiczną tytanu. Badania tribologiczne wykonaliśmy w roztworze Hanka w temperaturze 37 °C, metodą trzpień-płytka. W ramach przeprowadzonych badań wykazaliśmy, że próbki o bardziej jednorodnej topografii powierzchni (stan wyjściowy oraz o topografii siatki) wykazywały podobne zachowanie tribologiczne. W przypadku próbek z prążkami, których powierzchnia charakteryzowała się wyraźną teksturą morfologiczną, zmiany na krzywych zużycia miały charakter periodyczny, niezależnie od kierunku badania. Anizotropowa topografia powierzchni prążków wpływała na osadzanie i gromadzenie produktów zużycia w strefie kontaktu trzpienia z płytką, powodując podczas tarcia skokowy spadek na krzywej zużycia. Fluktuacje pojawiały się po osiągnięciu krytycznej grubości produktów zużycia i ich oderwaniu od powierzchni trących, skutkując skokowymi zmianami na krzywej przemieszczenia o kilka mikrometrów. Pomimo funkcjonalizacji metodą DLIP, zachowanie tytanu podczas zużycia pozostaje silnie zależne od topografii stanu wyjściowego przed funkcjonalizacją laserową. Czynnik ten, musi być uwzględniany przy projektowaniu powierzchni tytanowych implantów, bowiem obecność periodycznych struktur na powierzchni biomateriałów sprzyja różnicowaniu się komórek osteoblastów. 

Bezpośrednia dehydrogenacja etanu (EDH) prowadzona z wykorzystaniem protonowych ceramicznych ogniw elektrolitycznych (PCEC) stanowi obiecującą strategię produkcji etylenu. Praktyczne zastosowanie tej techniki jest jednak ograniczone przez niedobór wysokowydajnych materiałów anodowych. W niniejszej pracy nanowłókna PrBa₀,₅Sr₀,₅Co₁,₅Fe₀,₅O₅+δ (PBSCF) zostały zsyntezowane jako anody PCEC i wykazały wysoką aktywność w reakcji EDH, osiągając selektywność etylenu do 93,8% oraz konwersję etanu na poziomie 63,7% przy gęstości prądu 535 mA cm⁻² i temperaturze 700 °C. Połączenie zaawansowanych technik spektroskopowych z obliczeniami opartymi na teorii funkcjonału gęstości (DFT) ujawniło obecność ściskających naprężeń w nanowłóknach. Naprężenia te osłabiają wiązania metal–tlen oraz przesuwają centrum pasma O 2p bliżej poziomu Fermiego, co sprzyja tworzeniu wakansów tlenowych. Synergistyczne oddziaływanie ściskających naprężeń i wakansów tlenowych zwiększa adsorpcję C₂H₆ oraz ułatwia etapy dehydrogenacji prowadzące do powstawania C₂H₄. Uzyskane wyniki mogą znaleźć szerokie zastosowanie w projektowaniu nanostrukturalnych elektrokatalizatorów dla innych wysokotemperaturowych urządzeń elektrochemicznych.

Heksanal, będący lotnym związkiem organicznym (VOC), jest potencjalnym biomarkerem wczesnego wykrywania raka płuc. W niniejszym badaniu opracowano elastyczny biosensor dwumodalny, integrujący powierzchniowo wzmocnione rozpraszanie Ramana (SERS) oraz detekcję kolorymetryczną, przeznaczony do ilościowej analizy heksanalu w wydychanym powietrzu człowieka. Biosensor wykorzystuje nanokostki srebra otoczone podwójnym wodorotlenkiem warstwowym Co–Ni (AgNCs@Co–Ni LDH) jako matrycę funkcjonalną, zapewniającą zarówno wysokie wzmocnienie sygnału SERS, jak i efektywną adsorpcję VOC. W celu uzyskania selektywnej detekcji AgNCs@Co–Ni LDH wprowadzono do hydrożeli agarozowych wraz z 3-metylo-2-benzotiazolinonohydrazonem (MBTH). Otrzymane plastry hydrożelowe MBTH–AgNCs@Co–Ni LDH umożliwiają utlenianie heksanalu, co prowadzi do jednoczesnego generowania sygnałów kolorymetrycznych i SERS oraz powstawania akryzyny, będącej niebieskim produktem reakcji. Ta oparta na hydrożelu dwumodalna platforma sensoryczna wykazuje wysoką selektywność, doskonałą stabilność oraz dużą precyzję w detekcji heksanalu metodą SERS. Granica wykrywalności dla metody SERS została określona na poziomie 3,34 × 10⁻¹³ M. Ponadto opracowano i zoptymalizowano kompaktowy, wieloterminalowy system inteligentnego rozpoznawania oparty na sieciach konwolucyjnych CNN, umożliwiający ulepszoną analizę plastrów hydrożelowych poprzez przenośną, sterowaną sztuczną inteligencją i działającą w czasie rzeczywistym analizę kolorymetryczną. W rezultacie przedstawiona praca nie tylko umożliwia skuteczne wykrywanie heksanalu w wydychanym powietrzu pacjentów z podejrzeniem raka płuc, podkreślając jej potencjał w przesiewowym wykrywaniu tej choroby na wczesnym etapie, lecz także tworzy podstawy do rozwoju multimodalnych biosensorów hydrożelowych do szerszych zastosowań w diagnostyce chorób.

Deuterony to jądra atomowe złożone z neutronu i protonu, które są związane ze sobą oddziaływaniem silnym. W przeszłości badano niesparowane układy składające się z deuteronu i trzeciego nukleonu za pomocą eksperymentów rozpraszania, ponieważ stanowią one podstawowy punkt odniesienia w fizyce jądrowej do badania oddziaływań jądrowych i właściwości jąder. W tej pracy przedstawiono korelacje femtoskopowe K+−d oraz p−d mierzone przez kolaborację ALICE w zderzeniach proton-proton (pp) przy energii √s = 13 TeV w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). Wykazano, że korelacje w przestrzeni pędu między deuteronami a kaonami lub protonami pozwalają badać układy trzech hadronów na odległościach porównywalnych z promieniem protonu. Analiza korelacji K+−d pokazuje, że względne odległości, na których powstają deuterony i protony lub kaony, wynoszą około 2 fm. Analiza korelacji p−d wykazuje, że dane można wyjaśnić jedynie pełnym obliczeniem trójciałowym, które uwzględnia wewnętrzną strukturę deuteronu. W szczególności pokazano, że obserwowana korelacja jest czuła na krótkozasięgową część oddziaływania. Wyniki te wskazują, że badanie korelacji z udziałem lekkich jąder w zderzeniach pp na LHC pozwoli również uzyskać informacje o dowolnych układach trójciałowych w sektorach dziwnym (strange) i charm.

Niskoaktywacyjne stopy o wysokiej entropii na bazie wolframu są potencjalnymi kandydatami do zastosowania w reaktorach fuzyjnych nowej generacji ze względu na ich wyjątkową odporność na promieniowanie, obciążenia cieplne oraz naprężenia. Opracowujemy dokładny i wydajny, uczony maszynowo potencjał międzyatomowy dla układu W–Ta–Cr–V i wykorzystujemy go w hybrydowych symulacjach Monte Carlo i dynamiki molekularnej do badania uporządkowania oraz segregacji do wszystkich powszechnych typów defektów w stopie WTaCrV. Uzyskane przewidywania porównujemy z analizą segregacji i wytrąceń przeprowadzoną metodą tomografii sondy atomowej w cienkich warstwach WTaCrV. Uwzględniając dodatkowo dwa inne stopy, WTaV oraz MoNbTaVW, jesteśmy w stanie sformułować ogólne wnioski dotyczące preferowanej segregacji w stopach ogniotrwałych oraz przyczyn tego zjawiska, co dostarcza wskazówek do projektowania przyszłych stopów i pozwala lepiej wyjaśnić obserwacje eksperymentalne. Wykazujemy, że obserwowane eksperymentalnie wytrącenia CrV w stopie WTaCrV tworzą półkoherentne granice międzyfazowe typu BCC–BCC z otaczającą osnową, ponieważ wytrącenia w pełni koherentne nie są termodynamicznie stabilne z powodu nadmiernego niedopasowania parametrów sieci. Przewidywania uzyskane z symulacji są w dobrej zgodności zarówno z wynikami naszej analizy tomografii sondy atomowej, jak i z wcześniejszymi obserwacjami eksperymentalnymi.