Novi materiali na osnovi lignina iz biomase s povečano luminiscenčno aktivnostjo
J2-50061
Šifra projekta: J2-50061
Obdobje: 1. 10. 2023 - 30. 9. 2026
SLO naslov projekta: Novi materiali na osnovi lignina iz biomase s povečano luminiscenčno aktivnostjo
ANG naslov projekta: Novel materials based on lignin from biomass with enhanced luminescent activity
Vodja projekta:
znanst. sod. dr.
Papan Djaniš Jelena
Luminiscenčni materiali so med najpogosteje uporabljenimi materiali v našem vsakdanjem življenju. Proizvodnja teh materialov pa trenutno ne sledi globalni "zeleni" strategiji. Trenutno so luminiscenčni materiali večinoma proizvedeni iz fosilnih virov, kar povzroča dodatne okoljske težave. Uporaba biomase bi lahko zmanjšala odvisnost od fosilnih virov v industriji luminiscenčnih materialov in privedla do želene "zelene" proizvodnje. Eden od najbolj obetavnih materialov iz biomase za proizvodnjo luminiscenčnih materialov je lignin, ki ima kompleksno polimerno strukturo, sestavljeno iz treh različnih aromatskih enot. Kompleksna aromatska struktura je dobro izhodišče za uporabo lignina kot luminiscenčnega materiala. Glavni cilj tega projekta z naslovom "Novi materiali na osnovi lignina iz biomase s povečano luminiscenčno aktivnostjo" je funkcionalizirati različne vrste lignina in jih pretvoriti v ligninske kvantne pike (LG CQDs). Ta vrsta materiala se že proizvaja, vendar pa ima omejene luminiscenčne lastnosti, z modro barvo emisije in nizkim kvantnim izkoristkom. Visoka vrednost kvantnega izkoristka je izredno pomembna za uporabo luminiscenčnih materialov. Za pretvorbo v kvantne pike bomo uporabili lignin, pridobljen iz različnih vrst biomase (trdega lesa, iglavcev in trave), in tri vrste depolimerizacije lignina - kraft lignin, organosolv in z ultrazvokom asistiran depolimeriziran lignin. Naše nove ligninske kvantne pike, bodo dizajnirane in sintetizirane, vsled izboljšanih luminiscenčnih lastnosti, z barvno emisijo, ki se razlikuje od modre barve, in s povečanim kvantnim izkoristkom. Izvedli bomo popolno strukturno, morfološko in optično karakterizacijo novih materialov. Luminiscenčne ligninske kvantne pike bomo preizkusili kot senzorje temperature in tlaka, kar bo omogočilo dodaten vpogled v spektroskopske študije novo pripravljenih luminiscenčnih materialov. Projekt se izvaja v sodelovanju z Inštitutom Jožef Stefan v Ljubljani in Institute of Low Temperature and Structure Research Polish Academy of Sciences, v Wroclawu, Poljska.
Slovenski del raziskovalne skupine sestavljajo:
- dr. Jelena Papan Djaniš (vodja) (FKKT)
- prof. dr. Jernej Iskra (FKKT)
- Jan Hočevar (FKKT)
- dr. Griša Grigorij Prinčič (FKKT)
- Azmat Ullah (FKKT)
- dr. Andraž Šuligoj (FKKT)
- prof. dr. Darja Lisjak (IJS)
S Poljske sodelujeta:
- dr. Karolina Elżbieciak-Piecka (vodja)
- prof. dr. Lukasz Marciniak
Cilji projekta:
- Pridobivanje lignina iz različnih rastlin z različnimi metodami depolimerizacije in njegova nadaljnja strukturna modifikacija
- Dizajn in sinteza novih LG-CQD luminiscenčnih nanomaterialov
- Podrobna raziskava spektroskopskih lastnosti LG-CQD in njihovi aplikativni testi (senzorji za temperaturo in tlak)
Pregledni revijski članek:
- Papan Djaniš, Jelena, Jan Hočevar, Griša Grigorij Prinčič, and Jernej Iskra. "Breaking Down Lignin: A Macromolecule's Path to the Nanoscale." Advanced Energy and Sustainability Research 7, no. 3 (2026): e202500283. https://doi.org/10.1002/aesr.202500283
Znanstveni članek:
- Papan Djaniš, Jelena, Maja Szymczak, Jan Hočevar, Jernej Iskra, Boštjan Genorio, Darja Lisjak, Łukasz Marciniak, and Karolina Elżbieciak-Piecka. "Exploring the interplay between formation mechanisms and luminescence of lignin carbon quantum dots from spruce biomass." Dyes and Pigments (2025): 113301. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2025.113301
- Knežević, Nataša, Jan Hočevar, Primož Titan, Boštjan Žener, Vesna Lazić, Jernej Iskra, and Jelena Papan Djaniš. "Valorization of tomato stem waste: Lignin nanoparticles as eco-friendly platforms for 2, 4-D and antimicrobial applications." Industrial Crops and Products 241 (2026): 122773. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.122773
- Periša, Jovana, Jan Hočevar, Bojana Milićević, Jernej Iskra, Boštjan Genorio, Darja Lisjak, Miroslav D. Dramićanin, and Jelena Papan Djaniš. "Tomato-derived carbon quantum dots: composition-driven structure and copper sensing potential." Scientific Reports (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-58128-3
- Szymczak, Maja, Jan Hočevar, Jernej Iskra, Darja Lisjak, Jelena Papan Djaniš, Łukasz Marciniak, and Karolina Elzbieciak-Piecka. "Unlocking Dynamic Luminescent Mapping of pH with Sustainable Lignin-Derived Carbon Dots with Multimodal Readout Capacity." arXiv preprint arXiv:2510.24238 (2025).
Prispevki na konferencah:
- Elżbieciak-Piecka, Karolina; Szymczak, Maja; Marciniak, Lukasz; Iskra, Jernej; Papan Djaniš, Jelena, Efficient pH sensors based on lignin-derived carbon quantum dots, International Nano-Optoelectronics Workshop, 21-31 July, 2025, Wrocław, Poland; book of abstracts – p. 114.
- Ullah, Azmat; Šuligoj, Andraž; Iskra, Jernej; Lavrenčič Štangar, Urška; Papan Djaniš, Jelena, Optimisation of titanium dioxide photocatalytic efficiency with lignin-derived carbon quantum dots, The 4th Serbian Conference on Materials Application and Technology; national conference with international participation; book of abstracts; October 15th - 17th 2025, Belgrade, Serbia – p. 14.
- Ullah, Azmat; Hočevar, Jan; Žener, Boštjan; Iskra, Jernej; Lavrenčič Štangar, Urška; Papan Djaniš, Jelena, Photodegradation of pharmaceuticals using lignin carbon quantum dots based hybrid photocatalyst under visible light solar simulator, Cutting Edge conference 2025; 15. 9. 2025, Faculty of Chemistry and Chemical Technology, Ljubljana,p. 4.
- Papan Djaniš, Jelena; Szymczak, Maja; Hočevar, Jan; Iskra, Jernej; Genorio, Boštjan; Lisjak, Darja; Marciniak, Lukasz; Elżbieciak-Piecka, Karolina, Synthesis of N, B-doped carbon quantum dots from spruce lignin and their use as a temperature probe, 6th International Conference on Materials Science & Nanotechnology; October 27-29, 2025, Tenerife, Canary Islands, October 30, 2025, p. 118-119.
- Lesinšek, Neja; Ullah, Azmat; Hočevar, Jan; Žener, Boštjan; Papan Djaniš, Jelena; Iskra, Jernej, Synthesis, characterization and interaction between lignin nanoparticles and nanoplastics, Cutting Edge conference 2025; 15. 9. 2025, Faculty of Chemistry and Chemical Technology, Ljubljana; p. 44.
- Papan Djaniš, Jelena; Szymczak, Maja; Hočevar, Jan; Iskra, Jernej; Genorio, Boštjan; Lisjak, Darja; Marciniak, Łukasz; Elżbieciak-Piecka, Karolina, The role of acidolysis on the structure and luminescent properties of lignin carbon quantum dots, 31st Annual Meeting of the Slovenian Chemical Society; 17.-19. september 2025, Portorož-Portorose, Slovenija - p. 69.
- Papan Djaniš, Jelena; Hočevar, Jan; Prinčič, Griša Grigorij; Elżbieciak-Piecka, Karolina; Marciniak, Lukasz; Iskra, Jernej, Luminescent nanomaterials from spruce biomass, The 7th International Conference on the Physics of Optical Materials and Devices & The 4th International Conference on Phosphor Thermometry; book of abstracts; Becici, Montenegro, 26th to 30th of August 2024 – p. 186.
- Hočevar, Jan; Prinčič, Griša Grigorij; Elżbieciak-Piecka, Karolina; Marciniak, Łukasz; Iskra, Jernej; Papan Djaniš, Jelena, Usage of lignin from invasive Fallopia japonica to synthesize luminescent nanomaterials, 30th Annual Meeting of the Slovenian Chemical Society; 18.-20. september 2024, Portorož-Portorose, Slovenija - p. 175.
Vabljeno predavanje:
- Periša, Jovana ; Milićević, Bojana ; Hočevar, Jan ; Iskra, Jernej ; Genorio, Boštjan ; Lisjak, Darja ; Dramićanin, Miroslav D. ; Papan Djaniš, Jelena. Biomass-derived carbon quantum dots: structural insights and photoluminescence from tomato sources. The 4th Serbian Conference on Materials Application and Technology; national conference with international participation; book of abstracts; October 15th - 17th 2025, Belgrade, Serbia - p. 11.