Zespół Kryształów Biogenicznych

Przedmiotem zainteresowań Zespołu Kryształów Biogenicznych są doświadczalne i teoretyczne badania wzrostu kryształów różnych substancji, w tym biogenicznych. Kryształy rosnące z roztworów przyjmują postać różnych wielościanów, które podczas wzrostu mogą się zmieniać. Wielkość i kształt kryształów jest jednym z czynników wpływających na właściwości i jakość danego materiału krystalicznego. Dlatego też pytanie jakie czynniki determinują kształt i wielkość danego kryształu ma duże znaczenie nie tylko ze względu na nowoczesne technologie, które często wykorzystują materiały krystaliczne, ale również dla zrozumienia tworzenia się minerałów jak również kryształów w organizmach żywych. Biorąc powyższe pod uwagę w swoich badaniach koncentrujemy się głównie na morfologii wzrostowej kryształów w ujęciu kinetyczno-geometrycznym, w którym kryształ traktowany jest jako układ płaszczyzn krystalograficznych przecinających się w przestrzeni trójwymiarowej. W ujęciu tym uwzględnia się zarówno geometrię kryształu jak i warunki wzrostu, co w konsekwencji pozwala analizować i przewidywać ewolucję morfologii i pokroju kryształu, na przykład pojawianie się i zanikanie ścian. Model kinetyczno-geometryczny znajduje również zastosowanie przy wyprowadzaniu warunków kinetycznych odpowiadających wzrostowi różnych form kryształów tej samej substancji. W obrębie zainteresowań Zespołu jest również korelacja modelu kinetyczno-geometrycznego ze standardowymi modelami wzrostu kryształów takimi jak model BCF. Wówczas uwzględnia się procesy wzrostu zachodzące na poziomie molekularnym, takie jak włączanie jednostek wzrostu do rosnącej powierzchni kryształu czy ruch równoległych stopni na powierzchni. Obliczenia teoretyczne obejmują również procesy molekularne wzrostu kryształów różnych substancji na głównych powierzchniach wzrostu przy pomocy obliczeń ab initio. Obliczenia obejmują własności równowagowe powierzchni, a także procesy kinetyczne oraz obliczenia własności objętościowych wybranych faz krystalicznych.

W dużej mierze badania Zespołu prowadzone są w kontekście fizjologicznej i patologicznej biomineralizacji organizmów żywych. Głównie zajmujemy się badaniem fizycznych procesów towarzyszących zarodkowaniu i wzrostowi głównych komponentów tak zwanych infekcyjnych kamieni moczowych. Zarodkowanie i wzrost tych komponentów jest uwarunkowany zakażeniem dróg moczowych drobnoustrojami mającymi zdolność rozkładania mocznika, głównie z rodzaju Proteus. Badania eksperymentalne dotyczą zjawisk fizycznych zachodzących podczas zarodkowania i wzrostu tych komponentów. Badania obejmują również poszukiwanie czynników hamujących zarówno ich zarodkowanie jak i wzrost. Badania eksperymentalne są realizowane w warunkach in vitro. Zastosowany układ odtwarza warunki naturalnie panujące w organizmie ludzkim w czasie zakażenia bakteriami z rodzaju Proteus. W tym obszarze prowadzimy również badania wczesnych faz zarodkowania i wzrostu komponentów infekcyjnych kamieni moczowych metodami optycznymi w tym spektrofotometrycznymi. Metody optyczne polegają również na badaniu zależności między parametrami wiązki światła transmitowanej przez badaną próbkę a parametrami uzyskiwanych obrazów po przejściu tej wiązki przez próbkę. Badania obejmują również dobór optymalnej długości fali promieniowania laserowego wykorzystywanego w metodach optycznych.

Część prac Zespołu Kryształów Biogenicznych dotyczy biomineralizacji roślin, głównie wzrostu kryształów szczawianu wapnia w komórkach roślinnych.