НАУЧНИ НАПРАВЛЕНИЯ
Work is carried out in two main scientific areas: "Natural mineral systems" and "Man-made mineral systems".
The team develops research activity based on the systems approach in the study of mineral objects formed in natural gradient systems, with a view to the development of genetic models and their application in practice. The phase composition, quality characteristics and distribution of components in man-made systems formed during the exploitation of mineral raw materials, as well as their impact on the environment, are studied. Mineralogical databases are created and maintained.
Main objects of research are: igneous and metamorphic mineral associations; fluorite and other non-ore minerals; polymetallic deposits of the ЅEDEX type in carbonate rocks; metal-bearing sediments from oceanic rift zones; platinum group minerals; chert minerals; coal; waste products.
Звеното работи в две основни научни области: "Synthesis and crystallization of minerals and materials" and "Modeling of natural processes and systems".
The team performs synthesis and crystallization of minerals and materials in model systems and studies the products and processes of their formation. Experimentally models natural processes in gradient fields.
Main objects of research: microporous materials; natural zeolites; tungsten minerals; bentonites; phosphorites; clay and zeolite-based sorbents; Ti silicates; catalysts; single crystal growth for the laser technique.
The department works in two main scientific areas: "Crystal Chemistry" and "Physics of Minerals".
Scientific activity of the department is aimed at determining the crystal structure, phase-chemical composition and properties of monocrystalline and polycrystalline materials, minerals, synthetic and modified porous materials. Structural and crystallochemical interpretation of crystal structures is carried out on the basis of the apparatus and methods in crystallography available at IMC. Crystallographic databases are filled for identification of existing and new crystal phases.
The team carries out the synthesis of new chemical compounds with defined structure and properties related to fundamental research and applications for the needs of ecology, catalysis, medicine, nonlinear optics, mineralogy and crystallography. Physical methods for the study and characterization of minerals and materials are applied and developed. The phase composition of mineral systems and the processes of their change and modification are studied. Spectroscopic mineral databases are being filled.
Main objects of research are: optical materials.
LABORATORIES
Laboratory
"X-RAY STRUCTURAL ANALYSIS"
ANALYZES AND SERVICES
Single-crystal X-ray Diffraction Analysis
Монокристалният рентгеноструктурен анализ (Single-Crystal X-ray Diffraction, SC-XRD) е мощен метод за определяне на атомната структура на кристални материали. Той предоставя точна информация за подреждането на атомите, химичните връзки и симетрията на кристалната решетка. В лаборатория "Рентгеноструктурен анализ" се определят кристалните структурни на органични и неорганични материали.
Чрез монокристален рентгеноструктурен анализ могат да се определят:
1. Кристална структура – Триизмерно подреждане на атомите
2. Пространствена група и симетрия – Важни за класификацията на материалите
3. Междуатомни разстояния и ъгли – Ключови параметри за молекулните взаимодействия
4. Атомни координати – Точната позиция на всеки атом в структурата
5. Тип на химичните връзки – Ковалентни, йонни, водородни връзки и др.
6. Абсолютна конфигурация – Определяне на хиралност при органични съединения.
В лабораторията могат да се извършват измервания при различни температури и налягания.
Нискотемпературни измервания - благодарение на нискотемпературна приставка с течен азот (до 100 K), можем да изследваме кристалните структури при ниски температури.
Това позволява:
1. намаляване на топлинните вибрации, което подобрява качеството на данните.
2. изследване на фазови преходи, чувствителни към температура
3. Анализ на нестабилни или летливи кристали (ДНК, белтъци и др.)
Измервания при високо налягане - чрез използване на диамантена наковална клетка (Diamond anvil cell) извършваме анализи на кристални структури при високи налягания (над 1 GPa).
Това позволява:
1. Изследване на структурни промени в екстремни условия.
2. Анализ на нови материали със специфични свойства.
3. Разбиране на фазовите преходи под налягане
Изисквания към пробите
1. Размер на кристала – Оптимален размер: 0.05 – 0.5 mm
2. Качество на кристала – добре оформени кристали без големи дефекти
3. Стабилност – пробите трябва да бъдат устойчиви при експерименталните условия
Чрез монокристален рентгеноструктурен анализ могат да се определят:
1. Кристална структура – Триизмерно подреждане на атомите
2. Пространствена група и симетрия – Важни за класификацията на материалите
3. Междуатомни разстояния и ъгли – Ключови параметри за молекулните взаимодействия
4. Атомни координати – Точната позиция на всеки атом в структурата
5. Тип на химичните връзки – Ковалентни, йонни, водородни връзки и др.
6. Абсолютна конфигурация – Определяне на хиралност при органични съединения.
В лабораторията могат да се извършват измервания при различни температури и налягания.
Нискотемпературни измервания - благодарение на нискотемпературна приставка с течен азот (до 100 K), можем да изследваме кристалните структури при ниски температури.
Това позволява:
1. намаляване на топлинните вибрации, което подобрява качеството на данните.
2. изследване на фазови преходи, чувствителни към температура
3. Анализ на нестабилни или летливи кристали (ДНК, белтъци и др.)
Измервания при високо налягане - чрез използване на диамантена наковална клетка (Diamond anvil cell) извършваме анализи на кристални структури при високи налягания (над 1 GPa).
Това позволява:
1. Изследване на структурни промени в екстремни условия.
2. Анализ на нови материали със специфични свойства.
3. Разбиране на фазовите преходи под налягане
Изисквания към пробите
1. Размер на кристала – Оптимален размер: 0.05 – 0.5 mm
2. Качество на кристала – добре оформени кристали без големи дефекти
3. Стабилност – пробите трябва да бъдат устойчиви при експерименталните условия
Powder X-ray Diffraction Analysis
To be added.
EQUIPMENT
TEAM
Laboratory
"SPECTROSCOPY"
ANALYZES AND SERVICES
EQUIPMENT
TEAM
Laboratory
"THERMOCHEMISTRY"
ANALYZES AND SERVICES
Subject of activity: Research into the thermal properties of materials, mineral raw materials and products from their processing.
Thermogravimetry and Differential Thermal Analysis - TG (DTG) - DTA
The thermal analysis method involves simultaneous recording of changes in the mass of the sample (TG) and the differential temperature (DTA), accompanied by changes in the rate of thermal reactions (DTG) for the corresponding temperature intervals (T) with time.
Determination:
1. Purity of substances and the presence of impurities in them;
2. Thermal behavior of the tested sample or series of samples in a programmed operating mode, including obtaining data on: - the temperature intervals of transformation of the different phases of the tested sample; - taking into account the intermediate mass losses in the individual stages and the total mass losses at the end of the process; - calculating the dependence dm/dT = f(t) (DTG) and determining the inflection points of the reactions that have occurred;
3. Phase transition temperatures;
4. Thermal stability of the tested sample;
5. Mechanism of the thermal behavior of the studied sample;
6. Kinetic parameters of the decomposition process of the studied sample;
7. Phase diagrams;
8. Comparative characteristics of substances.
Determination:
1. Purity of substances and the presence of impurities in them;
2. Thermal behavior of the tested sample or series of samples in a programmed operating mode, including obtaining data on: - the temperature intervals of transformation of the different phases of the tested sample; - taking into account the intermediate mass losses in the individual stages and the total mass losses at the end of the process; - calculating the dependence dm/dT = f(t) (DTG) and determining the inflection points of the reactions that have occurred;
3. Phase transition temperatures;
4. Thermal stability of the tested sample;
5. Mechanism of the thermal behavior of the studied sample;
6. Kinetic parameters of the decomposition process of the studied sample;
7. Phase diagrams;
8. Comparative characteristics of substances.
Differential Scanning Calorimetry - DSC
Recording of differences in heat flow as a function of time ΔH = f(t)
Determination:
1. Amount of heat released (absorbed) during a given process;
2. Heat of reaction;
3. Heat of phase transformations.
Determination:
1. Amount of heat released (absorbed) during a given process;
2. Heat of reaction;
3. Heat of phase transformations.
Wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry - WDXRF
X-ray fluorescence analysis (XRF) is a non-destructive analytical technique used to determine the elemental composition of materials. The chemical composition of a sample is determined by measuring the fluorescent (or secondary) X-rays emitted by the sample when it is excited by a primary X-ray source. Each of the elements present in the sample produces a set of characteristic fluorescent X-rays. which is unique to each particular element, making XRF spectroscopy an excellent technology for qualitative and quantitative analysis of various materials.
Determination:
Elemental analysis of solids, powders, alloys and thin films from fluorine to uranium (F → U)
Determination:
Elemental analysis of solids, powders, alloys and thin films from fluorine to uranium (F → U)
Education
Specialized training course for doctoral students "Thermal Analysis - Essence, Methods and Application" with lecturers Prof. Dr. Vilma Petkova, Assoc. Prof. Dr. Nadya Petrova and hours: 20 hours of lectures and 10 hours of practical classes at the Training Center of the Bulgarian Academy of Sciences
Note: organic materials are not analyzed!
EQUIPMENT
TEAM
Laboratory
"ELECTRON MICROSCOPY"
ANALYZES AND SERVICES
EQUIPMENT
TEAM
GALLERY
LABORATORIES EQUIPED BY PROJECTS
Laboratory
"Personalized Innovative Medicine"
Project BG05M2OP001-1.002-0005
Laboratory
"National Center for Mechatronics and Clean Technologies"
Project № BG05M2OP001-1.001-0008:











































































