Становище от доц д-р Стефан Георгиев Манев член на научно жури за защита на дисертационния труд на доц д-р Георги Цветанов Цветков на

от доц. д-р Стефан Георгиев Манев

член на научно жури за защита на дисертационния труд

на доц. д-р Георги Цветанов Цветков

на тема: “Фотоемисионни и рентгено-абсорбционни спектроскопски и микроскопски изследвания на свръхтънки молекулни филми и полимерни микроконтейнери”

за придобиване на научна степен “Доктор на науките”

Професионално направление – 4.2. Химически науки (Неорганична химия)

–

Общи бележки

Процедурата за придобиване на научна степен „Доктор на науките” от доц. д-р Георги Цветанов Цветков е разкрита на основание чл. 4 от ЗРАСРБ, Правилника за развитие на академичния състав в СУ « Св.Кл.Охридски» и протокол №16/23.06.2017 г. Съставът на научното жури е назначен със заповед на Ректора на СУ-№ РД 38-403/26.06.2017г.

Цитираните закони, правилници и заповеди са основание да се приеме, че стартирането на процедурата е проведено в съответствие със законовите разпоредби.
Област на изследване

Доц. д-р Георги Цветков е завършил висше образование през 1996 г. в СУ “Св.Климент Охридски” – Химически факултет, като магистър по химия със специализация "Чисти и особено чисти вещества и материали на тяхната основа" Защитава кандидатска дисертация през 2000 г. на тема "Влияние на механохимичните ефекти върху фазовите превръщания в системите La₂O₃-SiO₂ и Y₂O₃-SiO₂. Специализирал е в: Карл-Франценс Университет Грац, Институт по експериментална физика, Австрия; Фридрих-Александър Университет Ерланген-Нюрнберг, Катедра по физикохимия, Германия; Пол Шерер Институт, Вилиген, Швейцaрия, както е участвал и в работни посещения в синхротронните лаборатории BESSY II (Берлин), ESRF (Гренобъл) и ELETTRA (Триест).

Основните научни интереси на доц. д-р Георги Цветков са насочени в няколко научни области: Адсорбция и реакции върху твърди повърхности; Високo вакуумни методи за повърхностен анализ; Синхротронно-базирани техники за анализ; Сканираща трансмисионна рентгенова микроскопия (STXM); Химия и физика на твърдото тяло; Синтез на съвременни функционални материали. Интересите претърпяват промени и развитие с времето. Тези научни области намират отражение в представената дисертация.

Може да се направи заключението, че научните интереси на доц. Г.Цветков са в съвременни научни области.

Анализ на дисертационния труд

Дисертационният труд е написан на английски език. Той съдържа 224 компютърни страници. Илюстриран е с 9 таблици и 125 фигури. Литературната справка обхваща 270 източника, от които по-голямата част са публикувани последните години и отразяват развитието на областта на изследване и използваните за изследване методи. Публикации от български автори не са представени, тъй като темата на дисертацията, не се развива от други изследователи у нас.

Дисертационният труд започва с описание на използваните съкращения и символи. Това улеснява запознаването с текста, тъй като характерът на изследването налага използването в текста на голям брой методи, техни елементи и обекти на изследване с дълги наименования.

Уводът обхваща 7 стр., в които е разгледано накратко значението на нано- и микросъстоянията на веществата в съвременната наука и развитието на технологиите. Разгледано е развитието и възможностите на методите за характеризиране на тези състояния, изследване на физичните характеристики и химични свойства на нано и микро материалите. Особенно внимание е обърнато на използването на сканиращата транмисионна рентгенова микроскопия.

Показано е, че в настоящата дисертация са използвани различни методи, в зависимост от изследваните системи и харатеристиките, които се изследват.

В тази част са поставени целите, на изследването:

• 
  In-situ изследвания на процеси, протичащи на фазовите граници
  аминокиселина/кондензирана вода и полимерна мембрана/вода за решаването на
  фундаментални и приложни проблеми;
  
• 
  Разработване и усъвършенстване на микроскопски подходи в търсене на нова информация за връзката структура-свойства на съвременни функционални
  материали;
  
• 
  Оценка за въздействието на използваното при анализите рентгеново лъчение върху състава и структурата на образците.
  

В края на увода е направен кратък преглед на структурирането на дисертацията и периода и местата на провеждане на изследванията. Разликата в свойствата на изследваните системи и методите за изследването им е наложило разделянето на дисертационния труд на две части, които са свързани помежду си.

• 
  Темата на дисертацията е актуална и много интересна;
  
• 
  Използвани са съвременни методи на изследване, някои от които са конструирани с участието на кандидата;
  
• 
  Получените резултати могат да се използват в различни области на съвремената наука и практика.
  

Частта започва с подробна литературна справка за водата: фази, свойства на водата в твърдо състояние свързани с адсорбиция и десорбция, големината на кристалите, взаимодействие с различни частици и лъчения при екстремни условия (температура и налягане). Обърнато е специално внимание и на аморфната твърда вода. Разгледано е взаимодействието на водата с различни подложки, като е обърнато внимание на оксидите.

Главата продължава с взаимодействието на водни частици с различни молекули и молекулни фрагменти открити в междузвездното пространство. Показани са интересни резултати, които са основа на следващите изследвания на кандидата. Ясно е показана важността на тези изследвания свързани с изучаването на процесите протичащи в космоса.

Общата част на тази глава завършва с описание характеристиките на подложките използвани в изследването: NiAl, NiAl(110), AlOx върху NiAl(110) повърхност.

Експерименталната част започва с описание на апаратурата и методите на изследване. В хода на изследнанията са използвани методите TPD, UPS, XPS TPD, LEED, UPS, AES NEXAFS и Δφ измервания. В зависимост от изследваната система е използвана различна комбинация от методи. Получени са данни за характера на адсорбцията и слоевете, взаимодействията между наноразмерните филми, промените в изследваните вещества. Изследванията са проведени при вариране на покритията, температурата, последователността на адсорбция.

В тази част са проведени изследвания на:

1. 
   Адсорбция на H₂O върху повърхности от AlO_x/NiAl(110).
   

2. 
   Адсорбция на Gly върху повърхности от NiAl(110).
   

3. 
   Адсорбция на Gly и PheGly върху повърхност от AlOx/NiAl(110).
   

4. 
   Взаимодействия в наноразмерни филми от Gly и ASW (ΘASW≤50 ML).
   

5. 
   Взаимодействия в наноразмерни филми от Gly и ASW (ΘASW=100 ML).
   

6. 
   Взаимодействия в наноразмерни филми от PheGly и ASW (ΘASW≤50 ML).
   

Статиите в тази част на дисертацията са публикувани в специализирани и реферирани списания, както и в списания с импакт фактор. Могат да се споменат: Surface Science, Chemical Physics Letters, Langmuir, ChemPhysChem, Journal of Chemical Physics, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, Radiation Physics and Chemistry. Публикуването на резултатите в тези списания е указание за тяхната актуалност и качество.

Тази част започва с описание на използваната апаратура и експериментални техники. Вниманието е насочено основно към синхотронно-базираната сканираща трансмисионна рентгенова микроскопия/микроспектроскопия (STXM). Подробно са описани принципа на действие, конкретната апаратура, с която са проведени изследванията, както и условията на провеждане на експериментите. В съответните глави подробно са описани системите, изследванията и получените резултати. В този случай са използвани реални обекти с потенциал за биомедицински приложения.

Изследвани са:

1. STXM микроскопия и µ-спектроскопия на PVA-базирани микромехурчета (MB) и микрокапсули (MC).

Представените в този раздел in-situ STXM изследвания върху състава и микроструктурата на PVA-базирани МВ оценяват възможностите и развитие на метода за получаването на качествена и количествена информация за състоянието на полимерните мембрани във водна среда: изображения на MB и МС, откриване на повредени МВ, прецизно проучване на стабилността на МВ във водна суспензия, анализ на дебелината на мембраните на MB и МС. Разработена е и математическа процедура за количествен анализ на полимерните мембрани. получените физични параметри за MB при използване на математическия модел се отличават с точност, непостигана до този момент от друга аналитична техника.

Представените в този раздел резултати са свръзани с получаването на детайлна информация за структурните и химическите промени на MB под влияние на меките рентгенови лъчи при условия на стандартен STXM анализ. Изследвани са измененията на PVA-базираните мембрани на MB като функция от времето на облъчване. Предложен е механизъм на разрушаване на полимерните мембрани под въздействие на меките рентгенови лъчи. Получените резултати ще подпомогнат интерпретацията на бъдещи STXM и други рентгено-аналитични данни за PVA и PVA-базирани полимерни материали.

3. 
   Изследване на лиофилизирани PVA-базирани МВ.
   

3. 
   Изследване на термочувствителни микрокапсули от типа ядро-обвивка.
   

Статиите в тази част на дисертацията са публикувани в специализирани и реферирани списания с импакт фактор. Могат да се споменат: Soft

Доц. Цветков е съавтор и на главата Novel Characterization Techniques of Microballoons, от книгата: Ultrasound contrast agents: Targeting and process ingmethods for theranostics, в която са представени част от материалите в дисертацията.

В края на дисертацията са обобщени приносите. Те са разделени на три части:

1. 
   приноси свързани с изучаване на процесите протичащи на фазовата граница аминокиселина-кондензирана вода:
   
   • 
     Установени са механизмите на адсорбция от мономерни частици до 3D слоеве от аморфна твърда вода върху добре дефинирана повърхност от AlOx, епитаксиално израснал върху монокристал от NiAl(110).
     
   • 
     За първи път е представен модел на взаимодействие между глицинови и фенилглицинови молекули с повърхност от AlOx/NiAl(110) в моно- и мултислоен режим на адсорбция.
     
   • 
     Изяснено е влиянието на глициновите и фенилглициновите молекули върху структурата и десорбционните характеристики на кондензирани върху инертна подложка слоеве от аморфна твърда вода.
     
   • 
     Установена е молекулната форма на аминокиселините в кондензирани по различен начин нанослоеве от глицин/фенилглицин и вода.
     
   • 
     Получена е експериментална информация за механизмите на разлагане на глицинови молекули в свръхтънки филми и в присъствието на слоеве от аморфна твърда вода при облъчване с мека рентгенова радиация.
     
2. 
   изучаване възможностите за прилагане на синхротронно-базираната сканирища трансмисионна рентгенова микроскопия като нова аналитична техника за изследване на връзката структура-свойства на функционални материали.
   
   • 
     Успешно е приложена синхротронно-базираната сканирища трансмисионна рентгенова микроскопия като нов аналитичен метод за in-situ охарактеризиране на микромехурчета на основата на поливинилов алкохол във водна среда.
     
   • 
     Разработена е математическа процедура за количествен анализ на мембраните на PVA-базирани микромехурчета, посредством фитване на експериментално получени рентгено-трансмисионни радиални профили. Така получените физични параметри се отличават с точност, непостигана до този момент от друга аналитична техника.
     
   • 
     Представен е количествен анализ на процеса на разрушаване на полимерната мембрана на PVA-базирани микромехурчета при облъчване с мека рентгенова радиация във водна среда при енергии на лъчението в близост до въглеродния и кислородния K-ръб на абсорбция.
     
   • 
     Демонстрирани са възможностите на сканиращата трансмисионна рентгенова микроскопия за проследяване на промените в електронната структура и фазовите трансформации на активната зона в термочувствителни микрокапсули от типа ядро-обвивка.
     
3. 
   допълнителни експериментални проучвания, чиито приноси са:
   
   • 
     За първи път са представени експериментални данни за взаимодействията между глицинови молекули с повърхност на сплав (NiAl(110)) в условия на свръхвисок вакуум.
     
   • 
     Получен е нов материал с потенциал за биомедицински приложения - лиофилизирани поливинил-алкохолни микромехурчета в твърдо състояние, способни на рехидратация и възстановяване на първоначалната структура.
     

Нямам съществени критични бележки към научната тематика и продукция на кандидата. Считам, че проведените изследвания са на високо съвременно научно ниво, актуални са и допринасят за създаване на реална картина на процеси протичащи в междузвездното пространство и нано материали, намиращи все по-често приложение в различни области на науката и практиката

Струва ми се, че работата би спечелила, ако след всяка част беше направено обобщение на резултатите и интерпретирането им.

В текста е споменато, но не става ясно личното участие на автора в създаването или усъвършенстването на използваните техники. Моля за известно изясняване на този въпрос.

Бих желал да чуя мнението на автора за възможностите за развиване на тематиката у нас или възможностите за продължаването и с участие на български изследователи в чужбина.
Приноси

Приносите в представената работа могат да се определят като научно-изследователски с приложна насоченост. Според мене те отговарят по количество и качество на изискванията за получаване на научната степен “Доктор на науките” в професионално направление Химически науки (Неорганична химия).

Публикациите в настоящият труд не дублират публикациите и материалите от докторската дисертация.

Познавам сравнително бегло кандидата. Впечатленията ми от него са, че е работоспособен и прецизен изследовател.

Общата научна продукция на кандидата е значителна. Освен това представените материали са значителни по обем, използвани са съвременни методи на изследване, а получените резултати са с висока научна и приложна стойност.

Член на журито: