prof. dr hab. inż. Szczepan Roszak

bud. A2, pok. 16B

e-mail: szczepan.roszak@pwr.edu.pl

tel.: (+48) 71 320 43 10

Zainteresowania naukowe

Od początku działalności naukowej prowadziłem badania nad rozwojem metod chemii kwantowej oraz zastosowaniem metod kwantowo-chemicznych do rozwiązywania problemów chemicznych i wspomagania badań eksperymentalnych. Zapoczątkowane w pracy doktorskiej badania efektów relatywistycznych obserwowanych w chemii będącymi, w tym czasie, na początku drogi rozwoju tej dziedziny, były kontynuowane w różnych formach do dnia dzisiejszego. Badania właściwości spektroskopowych zaowocowały stymulacją pomiarów eksperymentalnych. Obliczenia dla kompleksów tlenków uranylu z wodą pozwoliły zrozumieć problemy ekologiczne związane ze składowaniem odpadów promieniotwórczych.
Oddziaływania molekularne stanowią ważną część mojego wkładu do nauki. Opracowana, ze współpracownikami, perturbacyjno-wariacyjna metoda dekompozycji energii oddziaływań molekularnych weszła na stałe do kanonu metod podziału energii oddziaływań. Jak pokazano w szeregu prac, metoda ta, dostępna w kodzie Gamess, do dzisiaj jest używana i pomaga zrozumieć efekty oddziaływań w różnych procesach chemicznych.
Rozwinięta metodologia teoretycznego wspomagania wysokotemperaturowej spektroskopii mas dostarczyła i pozwoliła zrozumieć dane otrzymane w ramach badań eksperymentalnych. Przeprowadzane symulacje pozwalają drastycznie zredukować wysiłek eksperymentalny.
Zagadnienie czystej energii, ciągle oparte na spalaniu węgla, wymusza prac w kierunku wykorzystania alternatywnych źródeł przyjaznych dla otoczenia. Jedną z możliwości jest przejście na technologie związane ze spalaniem wodoru. Dotychczas nierozwiązany pozostaje problem efektywnego składowania wodoru. Przeprowadzone symulacje teoretyczne pozwoliły zaproponować rozwiązania oparte na materiałach z grupy MOF (ang. metal organic frameworks) oraz wskazało kierunki ich modyfikacji.
Organiczne materiały przewodzące badane są od kilkudziesięcioleci, jednakże ich wykorzystanie technologiczne jest ciągle niezadawalające. Wydaje się, że wspomaganie teoretyczne polegające na szybkim i tanim badaniu właściwości materiałów pozwala skuteczniej wskazywać kierunki kosztownej pracy eksperymentalnej. Wieloletnia współpraca z laboratorium syntezy i badań fizykochemicznych doprowadziła do otrzymania szeregu obiecujących materiałów. Rozszerzeniem powyższych badań jest nowa, pogłębiona analiza mechanizmów chemicznych przebiegających w ogniwach słonecznych opartych na barwnikach.
Ostatnia współpraca nawiązana z Uniwersytetem Pekińskim zaowocowała badaniami nad aktywnymi substancjami ze zbioru Tradycyjnej Medycyny Chińskiej. Praca ta umożliwiła wkład w badania aktywnej substancji, potencjalnie użytecznej w walce z wirusem Covid-19.
Długoletnie badania w dziedzinie chemii teoretycznej, poczynając od prostych koncepcji molekularnych do zaawansowanych zastosowań w chemii pokrywały się z intensywnym rozwojem chemii komputerowej. Dzięki temu rozwojowi dziedzina ta zyskała pełną akceptację społeczności chemicznej jako pełnoprawne narzędzie badawcze. Rozwój ten zaowocował wkładem w pracę nad metodami teoretycznymi (dekompozycja energii oddziaływania, opracowanie metody zamrożonego fragmentu cząsteczki, opracowanie efektywnej, relatywistycznej, wielokonfiguracyjnej metody oddziaływania konfiguracji) oraz wykonaniem zaawansowanych badań (oddziaływania molekularne, elektronowe stany wzbudzone, elektronowa struktura związków zawierających metale ciężkie) nad mechanizmami procesów chemicznych i fizykochemicznych właściwościach materiałów o znaczeniu praktycznym.

Doświadczenie naukowe

Udział w grantach i projektach

• NCN OPUS 5 (2014 – 2018) Teoretyczne badania mechanizmu biotransformacji w cytostatycznych kompleksach platyny (II) / kierownik
• NCN OPUS 4 (2013 – 2017) Modelowanie modyfikowanych materiałów węglowych dla efektywnego składowania wodoru. / kierownik
• kilkadziesiąt projektów międzynarodowych realizowanych w roli wykonawcy

Staże naukowe:

• 1982-1984: Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA, Postdoctoral Fellow, Prof. J. J. J. Kaufman
• 1985, 1987, 1989-1991, 1992: Johns Hopkins University, Research Scientist
• 1992: National Institute of Standards and Technology, MD, USA, Research Scientist, Dr M. Krauss
• 1992, 1994, 1995, 1996: Arizona State University, Tempe, USA, Research Scientist, Prof. K. Balusubramanian
• 1997: Bergische Universitat, Gesamthochschule Wuppertal, Germany, Research Scientist, Prof. R. J. Buenker
• 1998-2019: Jackson State University, Jackson, MS, USA, Research Scientist, Prof. J. J. Leszczyński
• 2006 – obecnie: Adjunct Graduate Faculty – Jackson State University, Jackson, MS, USA
• 2000, 2004: University of California at Davis, Livermore, CA, USA, Research Scientist, Prof. K. Balusubramanian
• 2001, 2002, 2003: Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA. USA, Chemist, Dr L. E. Fried
• 2008: University of Missouri, Columbia, Mo, USA, Visiting Professor
• 2012, 2018 Chinese Academy of Sciences, Shanghay, China, Visiting Scholar, Dr J. Gu

Najważniejsze publikacje

• Yang Yi, Meng Zhang, Heng Xue, Rong Yu, Yang-Oujie Bao, Yi Kuang, Yue Chai, Wen Ma, Jing Wang, Xiaomeng Shi, Wenzhe Li, Wei Hong, Junhua Li, Elishiba Muturi, Hongping Wei, Joachim Włodarz, Szczepan Roszak, Xue Qiao, Hang Yang, Min Ye, Schaftoside inhibits 3CLpro and PLpro of SARS-CoV-2 virus and regulates immune response and inflammation of host cells for the treatment of COVID-19. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2022, vol. 12, nr 11, s. 4154-4164. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.07.017
• Jerzy Jański, Szczepan Roszak, Kazimierz Orzechowski, Lucjan Sobczyk, The electron attachment effect on the structure and properties of ortho-hydroxyaryl Schiff and Mannich bases – the hydrogen/proton transfer processes. Physical Chemistry Chemical Physics. 2022, vol. 24, nr 3, s. 1338-1344. https://doi.org/10.1039/d1cp03723d
• Pabitra Samanta, Devashis Majumdar, Szczepan Roszak, Jerzy Leszczynski, First-principles approach for assessing cold electron injection efficiency of dye-sensitized solar cell: elucidation of mechanism of charge injection and recombination. Journal of Physical Chemistry C. 2020, vol. 124, nr 5, s. 2817-2836. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10616
• Pabitra Narayan Samanta, Devashis Majumdar, Szczepan Roszak & Jerzy Leszczynski (2022). First-Principles Modeling of Non-covalent Interactions in Molecular Systems and Extended Materials. In: Leszczynski, J., Shukla, M.K. (eds) Practical Aspects of Computational Chemistry V. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-83244-5_3
• Devashis Majumdar, Pabitra Samanta, Szczepan Roszak, Jerzy Leszczynski, Slater-type orbitals. W: Basis sets in computational chemistry / ed. Eva Perlt. Cham : Springer, cop. 2021. s. 17-40. (Lecture Notes in Chemistry, ISSN 0342-4901; vol. 107) https://doi.org/10.1007/978-3-030-67262-1_2

Pełna lista publikacji:  ORCID    DONA

Inne osiągnięcia

Pełnione funkcje:

• Narodowy Komitet ds. współpracy z APDIC (Alloy Phase Diagram Commission) członek

Nagrody:

• dwukrotnie: Nagroda Ministra Edukacji i Nauki za osiągnięcia naukowe (1998 i 2003)

Działalność organizacyjna:

• Koordynator krajowy pierwszego projektu (2019-2023) i członek konsorcjum drugiego projektu (2021 i dalej) zarządzającym międzynarodowym programem „Erasmus Mundus Master Chemical NanoEngineering”.
• Współautor kierunku „Chemical NanoEngineering” na Wydziale Chemicznym PWR, 2022