|
Chemistry (FCT)
Doktorský program,
Fakulta chemické technologie
The aim of the programme is to educate highly qualified creative workers and researchers with theoretical and practical knowledge in the field of strategy, design and practical implementation of synthesis of special inorganic and organic compounds, materials and polymers. Our aim is to deepen the chemical, physicochemical and chemical-engineering knowledge of the graduate who should be capable of independent creative activities and taking decisions in the field of research and development in chemistry as well as many related or interdisciplinary fields. UplatněníThe graduate will be able to design targeted syntheses of inorganic, organic and polymeric materials and coordination compounds with predefined physical, electrochemical, catalytic and biochemical properties to be applied in pharmacy, nanotechnology, electronics and catalysis, characterize them and theoretically interpret the obtained data. In the field of macromolecular chemistry, she/he will be prepared to solve problems related to the processing, recycling and use of polymers including the conservation and restoration of cultural heritage objects. Acquired knowledge may vary according to the nature of dissertation, ranging from purely experimental-interpretation character to knowledge based on quantum mechanics, thermodynamics or other theoretical models used to describe the structure and behavior of matter. The acquired skills also include knowledge of information technologies, ability to lead a scientific team, project preparation and management as well as publishing skills. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2026/27Aerosol interaction with air humidity
AnotaceHygroskopicita aerosolových částic je jejich schopnost na sebe vázat vzdušnou vlhkost. Tím se mění jejich tvar, rozměr a fázové chování. Tato vlastnost má vliv na schopnost částic stát se kondenzačními jádry oblačných kapek, na jejich optické vlastnosti, na globální změny klimatu i na lidské zdraví. Cílem projektu je studovat interakce aerosolových částic se vzdušnou vlhkostí v laboratoři. Budou generovány aerosolové částice složené z látek běžně se vyskytujících v atmosférickém aerosolu a jejich hygroskopicita bude studována pomocí nově zkonstruované zvlhčovací komory. Velikost připravených suchých částic bude změřena aerodynamickým spektrometrem částic APS a tyto pak budou vedeny do zvlhčovací komory simulující podmínky v dýchacím ústrojí člověka. Velikost zvlhčených částic za podmínek odpovídajících prvním rozvětvením průdušek bude opět změřena spektrometrem APS. Výsledky experimentů budou porovnány s modelovými předpověďmi. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii, chemické fyzice, meteorologii, environmentálních vědách; • ochota experimentovat, učit se nové věci, a pracovat v týmu. Auxetické metamateriály se strukturně programovatelnou mechanickou odezvou
AnotacePrimárním cílem práce je fyzická realizace pokročilých metamateriálů s auxetickým chováním. Tyto materiály s unikátní strukturou a vlastnostmi byly dosud převážně modelovány s využitím sofistikovaných předpovědních nástrojů, resp. připraveny pouze ve formě makroskopických demonstračních modelů. Jejich výskyt v přírodě je minimální, nicméně několik známých případů dokládá jejich přednosti. V navrhovaných systémech bude cílem využít lokální modulaci mechanických vlastností k strukturnímu programování prostorového profilu Poissonova poměru, modulů pružnosti, houževnatostí. ladění akustického tlumení apod. Součástí výzkumu bude zejména cílená příprava souboru jednoduchých multi-materiálových geometrických prvků auxetických jednotkových buněk a z nich vyvinutých funkčních nanokompozitů jak ze syntetických, tak z přírodních surovin včetně jejich realizace s využitím 3D tisku. Bioaktivní povlaky na bázi vícevrstevnatých polyelektrolytických filmů syntetických polykationtů s nestálým nábojem pro uvolňování terapeutických proteinů.
AnotaceUvolňování růstových faktorů (proteinů) podporujících vaskularizaci z povrchu biomateriálu je v biomedicinálních aplikacích důležitým faktorem, který podporuje integraci biomateriálů s tkání příjemce. Účinnou technikou pro přípravu ultratenkých povlaků je metoda postupné depozice polyelektrolytických vrstev („layer-by-layer“ technika, LbL), využívána zejména v technických aplikacích. Cílem projektu je vyvinout bioaktivní LbL filmy tvořeny polykationty na bázi dimethylaminoethylakrylátu (PDMAEA) s nestálým nábojem a polyaniontem heparinem, které budou uvolňovat růstové faktory VEGF a FGF-2 stimulující růst cévních buněk. Postupná změna náboje na PDMAEA polymeru umožní kontrolovanou dekompozici LbL filmu a tím kontrolované uvolňování imobilizovaných růstových faktorů. Doktorské studium bude zahrnovat: 1. Studium syntézy PDMAEA a jeho statistických kopolymerů pomocí RAFT polymerace, s cílem získat polykationty s různým zastoupením náboje a hydrolytickou stabilitou. 2. Studium dynamiky tvorby filmů a charakterizaci fyzikálně-chemických a morfologických vlastností filmů pomocí pokročilých instrumentálních technik, jako jsou rezonance povrchových plasmonů (SPR), křemenné krystalové mikrováhy (QCM-D), spektroskopická elipsometrie, AFM nebo konfokální mikroskopie. 3. Příprava reálných LbL filmů pomocí automatizovaného zařízení pro depozici vrstev a studium in vitro uvolňování proteinů v závislosti na složení a stabilitě LbL filmů. 4. Hodnocení cytokompatibility LbL filmů a bioaktivity uvolněných proteinů ve spolupráci s biologickým pracovištěm. Mezioborové téma cílené na biomedicinální aplikace je vhodné pro absolventy chemických oborů jako např. makromolekulární chemie, fyzikální chemie, biochemie atd. Biodegradovatelné polymerní systémy na bázi termoplastifikovaného škrobu
AnotaceBiodegradovatelné polymerní systémy mají řadu technických i biomedicinálních aplikací. Náš tým má rozsáhlé zkušenosti s reprodukovatelnou přípravou termoplastifikovaného škrobu (TPS). TPS je levný, biokompatibilní a zcela biodegradovatelný polymer. Tento projekt se zaměřuje na přípravu multikomponentních systémů TPS/PCL/MD/SiO2/Ag, kde PCL = polykaprolakton (další biopolymer, přidávaný pro zlepšení mechanických vlastností), MD = maltodextrin (bio-oligomer, lubrikant snižující zpracovatelskou teplotu), SiO2 = nanočástice (anorganické plnivo pro vyšší tuhost a lepší bariérové vlastnosti) a Ag = stříbrné nanočástice (antibakteriální účinek). TPS/PCL/MD/SiO2/Ag systémy by mohly sloužit jako levné, široce použitelné bio-materiály s laditelnými vlastnostmi (např. antibakteriální obaly, mulčovací technika). Navržený projekt zahrnuje přípravu zmíněných systémů (mísení v tavenině), optimalizaci jejich složení a fázové struktury (modifikací podmínek přípravy), charakterizaci výsledné struktury (elektronová mikroskopie, vibrační spektroskopie, difrakce) a mechanických vlastností (mikro- a makromechanické vlastnosti). Předpokládá se i podíl na testování biodegradovatelnosti (běžící spolupráce s Univerzitou v Záhřebu, Chorvatsko). Biomimetické fibrinové povlaky obohacené glykosaminoglykany a peptidy pro podporu endotelizace a hemokompatibility vaskulárních implantátů
AnotaceÚspěch moderních vaskulárních implantátů, zejména stentů, zásadně závisí na rychlé obnově funkčního endotelu na jejich povrchu. Nedostatečná či opožděná endotelizace vede k trombóze, zánětu a restenóze, což představuje jeden z největších klinických problémů současných intervencí. Cílem této disertační práce je vývoj nové generace bioaktivních a hemokompatibilních povlaků, které napodobují přirozené procesy hojení cévní stěny a umožňují dosáhnout simultánně nízké trombogenicity, protizánětlivého účinku a aktivní podpory růstu endotelu. Práce se zaměří na využití fibrinových vrstev vytvářených řízenou polymerací přímo na povrchu implantátů, které budou následně funkcionalizovány sulfátovanými glykosaminoglykany (např. heparin, fucoidan, kys. hyaluronová) a syntetickými peptidy podporujícími hojení. Fibrin zde funguje jako biomimetická matrice schopná vázat bioaktivní molekuly, stabilizovat je a prezentovat je buňkám v podobné formě, v jaké se vyskytují v raných fázích cévního hojení. Doktorand se zaměří na optimalizaci polymerace fibrinu, modifikaci jeho struktury a zavádění bioaktivních motivů prostřednictvím specifických chemických vazeb včetně moderních bio-ortogonálních reakcí. Součástí práce bude rozsáhlá morfologická a chemická charakterizace (AFM, SEM, konfokální mikroskopie, FTIR-ATR, SPR). Povlaky budou dále hodnoceny v rámci hemokompatibility (aktivace koagulační kaskády, destiček a komplementu), protizánětlivého působení (polarizace makrofágů, sekrece pro- a proti-zánětlivých cytokinů) a zejména endotelizačního potenciálu včetně dynamického osévání, proliferace, migrace a vyhodnocení markerů endoteliální diferenciace (CD31, CD144, vWF, eNOS). Očekávaným výstupem disertační práce je komplexně ověřený multifunkční povlak, který umožní významně urychlit obnovu endotelu na povrchu implantátů a současně minimalizovat trombotické a zánětlivé reakce. Doktorand získá hluboké znalosti na průniku makromolekulární chemie, biofunkcionalizace povrchů, hemokompatibility, buněčné biologie a pokročilé mikroskopie, což výrazně posílí jeho vědecké kompetence v oblasti biomateriálů a regenerativní medicíny. Calixarenové deriváty obsahující pyridinové či jiné heterocyklické jednotky
AnotaceDesign a syntéza nových makrocyklických systémů na bázi calixarenových derivátů, obsahujících pyridinová či jiná heterocyklická jádra v rámci skeletu. Bude studováno jejich chemické chování v závislosti na použitém pH, základní chemické transformace a konformační preference. Využití výše připravených makrocyklických systémů pro design nových receptorů schopných komplexovat vybrané nabité popř. neutrální species. Catalytic Synthesis of Bioactive Atropisomers by Aromatic Substitution
AnotaceOur group recently developed nucleophilic aromatic substitutions for synthesis of drug-like atropisomers, chiral conformational isomers originating from restricted single bond rotation. In this context, we discovered a fluoride-catalyzed strategy that is remarkably efficient. In this PhD thesis, we will explore this reactivity for synthesis of atropisomers and other bioactive compounds. The primary goal is to advance the field of catalytic organic synthesis. In collaboration, we will evaluate biological activity of the unique molecules synthesized during the project. Cerium nanooxides for environmental and bio-applications
AnotaceThe work focuses on the preparation of nanostructured cerium oxides by various "wet chemical" methods and their use in environmental and bio-applications. The exceptional surface redox properties of CeO2 nanostructures enable the reactive adsorption/catalytic decomposition of dangerous pollutants (such as pesticides or pharmaceuticals in water), but also, chemical warfare agents. In addition, CeO2 nanoparticles show unusual pseudo-enzymatic properties and can thus mimic enzymes in living organisms, which could lead to the development of artificial enzymes, so-called nanozymes. Design and synthesis of modified XNA as potential therapeutics
AnotaceThe topic of the dissertation will be the design and enzymatic synthesis of hypermodified xeno-nucleic acids with a combination of modifications at the base, sugar moiety and phosphate linkages. After optimization of the methodology, hypermodified XNA oligonucleotides will be prepared and tested as potential therapeutics. Design and synthesis of MTAN inhibitors
Anotace5?-Methylthioadenosine nucleosidase (MTAN) is a recognized target for potential antibacterial agents. Thus, MTAN inhibitors may have potential in the treatment of bacterial infections. The aim of the project is to design, synthesize, and structurally optimize (SAR studies) MTAN inhibitors. The biological properties of the prepared compounds will be evaluated in collaboration with other research groups. Enantioselective transition metal catalysis using helically chiral ligands
AnotaceAs part of the doctoral project, a new class of helically chiral metal complexes for enantioselective catalysis will be developed. The main part of the work will focus on their design and synthesis. The catalytic potential of the prepared systems will then be verified on model enantioselective transformations catalyzed by transition metals, in particular on cycloisomerization of alkynes, (photo)redox, and activation processes. Fixace CO2 – cesta k udržitelným polymerům
AnotaceZvyšující se produkce skleníkového plynu oxidu uhličitého (CO2) lidskou činností dosáhla v roce 2021 více než 36 Gt a CO2 je tak obecně považován za největší příčinu globální změny klimatu. Současný výzkum se snaží tento problém řešit fixací CO2 a jeho využitím jako suroviny pro syntézu polymerů. Cílem této práce je prozkoumat možnosti přeměny CO2 na polymerní materiály. První možností je reakce CO2 a oxiranového (epoxidového) kruhu, která vede k produkci cyklických karbonátů, které slouží jako monomery pro nové typy polymerních materiálu jako jsou neisokyanátové polyuretany (NIPUs) a epoxidy. Druhým přístupem je přímá přeměna CO2 na polykarbonáty (PC). Třetí způsob zahrnuje kopolymeraci za otevření kruhu epoxidu a CO2 vedoucí k lineárním kopolymerům karbonátu a etheru. Všechny výše uvedené strategie budou přednostně využívat bio-monomery tak, aby výsledné polymerní materiály byly koncipovány jako 100% obnovitelné. Důležitou součástí tohoto doktorského tématu bude nalezení vhodného katalytického systému pro každou syntetickou cestu. Naše předběžné experimenty ukázaly katalytickou účinnost imidazoliových a kovových iontových kapalin (ILs) pro cykloadiční reakci CO2 a epoxidu. Vzhledem k nesčetnému množství kombinacím aniontů a kationtů ILs a jejich výhodným vlastnostem (nízký tlak par, nízká hořlavost, vysoká tepelná a chemická stabilita) se ILs jeví jako univerzální katalyzátory pro cykloadici epoxidu a CO2. umožňující řídit reakci směrem k lineární / cyklické tvorbě karbonátů a etherů. V rámci doktorského projektu se předpokládá několikaměsíční stáž studenta na zahraničním spolupracujícím pracovišti (INSA Lyon, Francie). Uchazeči by měli mít dobré komunikační dovednosti v angličtině (mluvené i psané), měli by být schopni pracovat v týmu i samostatně. Předpokládá se aktivní účast na zahraničních stážích, školeních a vědeckých konferencích. Fotooxidace a fotoredukce katalyzované redoxně neaktivními kovy
AnotaceNahrazení katalyzátorů na bázi iridia a ruthenia levnějšími a hojněji dostupnými alternativami představuje dlouhodobou, dosud však nevyřešenou výzvu ve fotoredoxní katalýze. Inovativním řešením by mohlo být využití kovových iontů, jako jsou Sc(III), Y(III), Zn(II) nebo Mg(II), které jsou považovány za redoxně i fotoaktivně neaktivní druhy. Redoxně neaktivní kovové ionty jsou v současnosti využívány výhradně jako Lewisovy kyseliny a dosud nebyly zvažovány jako fotoredoxní katalyzátory. Přesto naše předběžné experimenty odhalily překvapivou fotokatalytickou aktivitu iontů Sc(III). Cílem tohoto projektu je zavést redoxně neaktivní kovové ionty jako jednoduché fotoredoxní katalyzátory a využít je k vývoji nových metodik oxidační funkcionalizace různých typů vazeb C–H, umožňujících tvorbu vazeb C–O, C–S, C–N a C–C. Nové fotokatalytické systémy budou fungovat za aerobních podmínek při ozáření viditelným světlem a budou založeny na oxofilicitě redoxně neaktivního kovového iontu a na přenosu elektronu vázaném na kovový ion. Fotoredukční reakce budou rovněž studovány za inertních podmínek. Glycine alkoxyamines for New Bioconjugation Methodologies
AnotaceWe just accomplished approaches to glycine alkoxyamines, which hold large promise in bioconjugation. With this project the potential of these non-natural amino acid derivatives for approaching new peptide architectures will be explored. Interkalace 2D materiálů – tvorba nových funkčních hybridních struktur
AnotaceDizertační práce bude zaměřena na studium procesů interkalace organických i anorganických molekul do dvoudimenzionálních materiálů, se zvláštním důrazem na polovodičové a magnetické systémy. Cílem bude pochopit mechanizmy interkalace, stabilitu vzniklých hybridních struktur a vliv interkalovaných molekul na změny elektrických, magnetických a optických vlastností. Součástí výzkumu budou i in-situ experimenty umožňující sledovat interkalaci v reálném čase, dále možnosti řízeného dopování, ladění vrstevné struktury a cílené modifikace fyzikálních vlastností pro potenciální využití v elektronických, spintronických a senzorických aplikacích. Výsledkem bude vývoj nových funkčních 2D hybridních materiálů s unikátními vlastnostmi vyplývajícími z interakce hostitelské struktury s interkalovanými molekulami. Kombinovaná termodynamická a strukturní studie polymerních systémů s využitím in-situ VT-XRD.
AnotaceŘada polymerů vykazuje složité a na teplotě velmi citlivé strukturní chování, které výrazně ovlivňuje jejich makroskopické vlastnosti. Tato práce se zaměřuje na kombinovanou termodynamickou a strukturní charakterizaci polymerních systémů, přičemž hlavní analytickou metodou je in-situ rentgenová difrakce při proměnné teplotě (VT-XRD). VT-XRD umožňuje přímé sledování teplotně závislých strukturních změn, jako jsou fázové přechody, procesy krystalizace a tání, segmentové uspořádání či jiné tepelně indukované reorganizace v amorfních i částečně krystalických materiálech. K doplnění tepelných, mechanických či morfologických informací a k podpoře interpretace výsledků VT-XRD mohou být využity další experimentální techniky, jako například diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC), dynamicko-mechanická termická analýza (DMTA), elektronová mikroskopie (EM) nebo mikroindentace (MHI). V případě zájmu mohou být zahrnuty i teoretické modelovací přístupy, které podpoří porozumění teplotně závislému chování polymerů a umožní prediktivní náhled na vývoj struktury. Low-valent carbon compounds as triplet luminophores for OLED applications and photocatalysis
AnotaceThe recent discovery of unique photophysical properties of low?valent carbon compounds?[https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-4vvdm-v2] opens the way to modern luminophores based exclusively on light elements, which have the potential to replace—or at least supplement—established heavy?metal luminescent compounds. The proposed PhD project combines synthetic work with advanced spectroscopic measurements. The primary goal is to establish structure-luminescent relationships, including the structural control over the population of triplet states and their lifetimes, the wavelength of emitted radiation, and the energy gap between relevant excited states. Target luminophores with optimized properties will subsequently be tested as photocatalysts (especially in processes that rely on triplet-triplet energy transfer) and as emitters for electroluminescent OLED devices. Luminiscenční kovové klastry pro biologické aplikace
AnotaceMolybdenové klastry nanometrových rozměrů jsou agregáty šesti atomů molybdenu s ligandy (Mo₆). Naše práce zahrnuje syntézu klastrů Mo₆ spolu se studiem jejich stability, luminiscence a biologické aktivity. Zatímco tyto klastry tradičně generují singletový kyslík po aktivaci viditelným světlem, nedávno jsme prokázali, že mohou být účinně excitovány také rentgenovým zářením. Naše nejnovější výsledky v radiodynamické terapii ukazují, že klastry Mo₆ mohou fungovat jako efektivní radiosenzitizační činidla schopná produkovat cytotoxické částice v nádorových tkáních se sníženou hladinou kyslíku. Tyto klastry proto představují platformu pro vývoj nové generace terapeutik zaměřených na zvýšení účinnosti rakovinové radioterapie. Magnetické vrstevnaté materiály a jejich mikorskopie
AnotaceDisertační práce je zaměřena na syntézu, řízenou interkalaci a komplexní charakterizaci vrstevnatých magnetických 2D materiálů. Cílem je porozumět vlivu interkalovaných atomů a molekul na magnetické uspořádání, mezi-vrstvové interakce a výsledné transportní vlastnosti těchto materiálů. Výzkum bude zahrnovat přípravu vysoce kvalitních krystalů, jejich exfoliaci do atomárně tenkých vrstev a studium magnetických fází, doménových struktur, koercitivních polí a mechanismů spinového přepínání. Součástí práce bude také detailní analýza transportních jevů, jako je anomální Hallův jev, magnetoresistence nebo spin-dependentní transport. Zvláštní důraz bude kladen na korelaci mezi strukturálními změnami po interkalaci a výslednými magnetickými a elektrickými vlastnostmi. Magnetická Lorentzova TEM mikroskopie a další pokročilé transmisní elektronové mikroskopické techniky budou realizovány ve spolupráci s Forschungszentrum Jülich, v rámci centra ER-C-1 pro magnetickou vysokorozlišovací TEM mikroskopii. Kombinace syntézy, interkalace a pokročilé charakterizace umožní detailní pochopení magnetismu ve dvoudimenzionálních materiálech a otevře cestu k jejich využití v oblasti spintroniky a kvantových technologií. Multiplicity-Controlled Photochemical Processes
AnotaceExcited state multiplicity plays a critical role in governing photochemical reactivity. Most of the excited organic molecules can exist either in the singlet or triplet excited state. Singlets are typically short-lived (~ns) and exhibit zwitterionic character, whereas triplet excited states, with their diradical-like nature, are significantly longer-lived (~?s–ms), enabling diffusion-controlled intermolecular processes. The contrasting photochemical behaviour of singlets and triplets has been mostly understood phenomenologically, with their lifetimes and zwitterionic or diradical-like character often cited as key factors. However, the intrinsic reason for this behaviour difference, electronic spin, is often neglected in the rationalization of photochemical reactivity. The PhD candidate will address this gap by designing and studying multiplicity-controlled photoreactions based on fundamental principles, reflecting spin-spin interactions and spin-selection rules. MXeny a jejich chemické modifikace pro vysoce výkonné superkondenzátory – syntéza, strukturální optimalizace a elektrochemická charakterizace
AnotaceDizertační práce bude zaměřena na syntézu, chemickou úpravu a aplikaci MXenů jako pokročilých elektrodových materiálů pro superkondenzátory. MXeny (např. Ti₃C₂Tₓ, V₂CTₓ, Mo₂CTₓ) představují jedinečnou třídu vodivých 2D karbidů a nitridů s vysokou povrchovou plochou, vynikající vodivostí a možností řízené povrchové funkcionalizace, díky čemuž jsou mimořádně perspektivní pro ukládání energie. Cílem práce bude příprava vysoce kvalitních MXenů optimalizovanými metodami selektivního leptání a delaminace, následovaná řízenou modifikací povrchu (změna terminací –O, –OH, –F, –Cl, –S), heteroatomovým dopováním nebo tvorbou kompozitů s vodivými polymery, uhlíkovými nanostrukturami či dalšími 2D materiály. Tyto postupy umožní zlepšit iontovou difuzi, stabilitu, pseudokapacitní odezvu a celkovou energetickou hustotu. Výzkum bude zahrnovat pokročilou elektrochemickou charakterizaci (CV, GCD, EIS), měření výkonových parametrů (kapacita, rychlost nabíjení/vybíjení, energetická a výkonová hustota) a testování dlouhodobé cyklické stability. Zvláštní důraz bude kladen na korelaci mezi strukturou (vrstevné uspořádání, interkalace iontů, povrchové funkce) a výslednou elektrochemickou odezvou. Finálním cílem je návrh a optimalizace MXenových elektrod a kompozitů pro vysoce výkonné superkondenzátory s rychlou odezvou, vysokou stabilitou a dlouhou životností. Návrh nových architektur MXenů: volba uhlíkových zdrojů pro přizpůsobitelnou strukturu a vlastnosti
AnotaceTento doktorský projekt, plně financovaný grantem GAČR Junior Star, se zaměřuje na řízenou syntézu a optimalizaci MAX fází a jejich zúracování na MXeny, s důrazem na přizpůsobení morfologie pomocí různých zdrojů uhlíku. Projekt se bude věnovat tomu, jak různé allotropie uhlíku ovlivňují tvorbu MAX fází, strukturu a výslednou architekturu MXenů. Systematickým laděním uhlíkového prostředí během syntézy si projekt klade za cíl syntetizovat MXeny s upravenou morfologií, včetně trubek, porézních a dalších nových struktur, pochopit, jak tyto strukturní variace ovlivňují povrchovou chemii, distribuci defektů a celkové funkční vlastnosti. Tento projekt nabízí vzrušující příležitost rozšířit strukturní i funkční rozmanitost materiálů ve skupině MXenů prostřednictvím uhlíkem řízené syntézy. Hlavní výhody: - Získání praktických dovednosti v oblasti syntézy materiálů (reakce v pevném stavu, syntéza v tavenině soli, leptání). - Nabití zkušeností s charakterizací struktury, morfologie a povrchu (SEM, TEM, EDS, XRD, Ramanova spektroskopie, AFM, XPS). - Porozumění vztahů mezi strukturou a vlastnostmi MXenů a jejich dopadu na funkční výkon v energetických aplikacích - Práce v mezinárodním a interdisciplinárním prostředí. - Účast na mezinárodních konferencích, workshopech a školeních. - Spolupráce se zahraničními výzkumnými partnery. Nelineární dynamika polymerních roztoků
AnotaceNovel types of substitutions at boron and carbon atoms in carboranes and metallacarboranes directed to non-taditional drugs
AnotaceTéma se týká vývoje syntetických metod pro připravu nových klastrových strukturních bloků, které budou využitelné v návrhu netradičních léčiv a také stereochemie substitucí na klastrových molekulách. Novel 2D materials for electronic applications
AnotacePráce je zaměřena na detailní studium možností dopování 2D dichalkogenidů přechodných kovů (TMDs) pro polovodičové aplikace s cílem získat materiály s kontrolovatelnou vodivostí typu n a p. Výzkum bude zahrnovat optimalizaci růstových podmínek a syntézy vysoce kvalitních krystalů, jejich exfoliaci do atomárně tenkých vrstev a charakterizaci strukturálních, chemických a elektrických vlastností vzniklých materiálů. Součástí práce bude také příprava a studium vertikálních i planárních heterostruktur a vývoj jednoduchých elektronických a optoelektronických prvků, jako jsou fotodetektory, senzory a tranzistory na bázi 2D materiálů. Výsledkem bude komplexní porozumění dopovacím mechanismům v TMD materiálech a jejich vlivu na funkci prvků. Nové způsoby ovlivnění konformační mobility vyšších calixarenů a jejich analogů
AnotacePráce je zaměřena na studium možností imobilizace či ovlivnění konformačního chování větších calixarenů s pěti a více fenolickými jádry, popřípadě jejich analogů. Zatímco běžné způsoby fixace konformerů u calix[4]arenu spočívají v alkylaci spodního okraje, tyto metody u vyšších calixarenů nefungují. Cílem práce je dosáhnout ovlivnění konformačního chování pomocí rigidizace horního okraje, a to prostřednictvím přemostění sousedních aromatických skupin. Připravené deriváty budou dále studovány jako potenciální receptory pro komplexaci vybraných species. Photogearing at the Molecular Scale: Mechanistic Principles for Converting Brownian Motion into Directed Rotation
AnotaceThe dissertation will focus on the mechanistic principles underlying photogearing at the molecular scale, i.e. the conversion of a light-driven primary motion into a mechanically coupled secondary rotation. While many molecular systems undergo photoinduced conformational changes, only a limited number enable controlled transmission of motion analogous to macroscopic gears. This work aims to elucidate how unidirectional molecular motors can be combined with originally Brownian rotors to enforce correlated, directional motion through steric, conformational, or supramolecular constraints. The project will integrate molecular design, synthesis, photochemical and kinetic studies, and mechanistic analysis to distinguish genuine mechanical coupling from mere energetic or allosteric effects. Particular attention will be paid to identifying structural features that govern efficiency, directionality, and robustness of motion transfer. The results are expected to provide general design rules for photogearing systems and contribute to the fundamental understanding of motion control in artificial molecular machinery. P-Chiral Phosphines as Asymmetric Organocatalysts
AnotaceRecently we discovered new P-chiral ligand architectures, which were successfully applied as ligands in asymmetric gold catalysis. In general, phosphines are at the same time useful organocatalysts in a number of reactions. With this project the potential of our P-chiral phosphines in asymmetric organocatalysis will be explored such as cycloadditions, Michael additions, allylic substitution or umpolung reactions. Pokročilé funkční polyelektrolytové filmy pro antibakteriální aplikace
AnotaceAntibakteriální povrchy jsou stále důležitější pro snižování mikrobiální kontaminace a rizika infekcí ve zdravotnictví, potravinářském průmyslu a souvisejících odvětvích. S rostoucí výzvou antimikrobiální rezistence a přetrvávající kontaminace povrchů existuje silná poptávka po trvanlivých, biokompatibilních a environmentálně bezpečných antibakteriálních povlacích. Současné technologie zahrnují pasivní povrchy, které zabraňují adhezi mikroorganismů, a aktivní povrchy, které mikroby usmrcují při kontaktu, přičemž dosažení dlouhodobé, biokompatibilní a environmentálně bezpečné účinnosti stále představuje výzvu. Tento doktorský projekt je zaměřen na vývoj pokročilých polyelektrolytových antibakteriálních povrchů na bázi polykationtů pomocí metody postupného vrstvení (layer-by-layer, LbL), která umožňuje přesnou kontrolu tloušťky, složení a funkčnosti filmů. Projekt se bude zabývat studiem různých typů kladného náboje v polykationtových vrstvách a jejich vlivem na strukturu filmů, jejich stabilitu a antibakteriální účinnost. Dále bude zkoumána integrace biologicky aktivních látek, jako jsou enzymy a antimikrobiální peptidy, do LbL filmů za účelem vytvoření povlaků s dlouhodobou, synergickou antiadhezivní a aktivní antibakteriální funkcí. Polyelektrolytické částice pro uvolňování růstových faktorů podporujících vaskularizaci polymerních nosičů v bioaplikacích.
AnotaceV tkáňovém inženýrství je vaskularizace polymerních nosičů pro náhradu tkání klíčová pro jejich funkčnost v organismu příjemce. Přímá aplikace volných proangiogenních proteinů (např. VEGF nebo FGF-2) často nevede k požadovanému terapeutickému účinku. Proto jsou intenzivně studovány polymerní nosičové systémy, jako jsou nano- a mikročástice, umožňující řízené a lokalizované uvolňování růstových faktorů. Cílem doktorského projektu je vyvinout polyelektrolytové nano- a mikročástice na bázi poly(dimethylaminoethyl-akrylátu) (PDMAEA) s proměnným nábojem, určené pro řízené uvolňování růstových faktorů. Postupná ztráta náboje PDMAEA umožňuje řízenou degradaci částic, dlouhodobé uvolňování růstových faktorů a snížení toxicity, což činí tyto systémy atraktivními pro biomedicínské aplikace. Doktorské studium se zaměří i) syntézu blokových kopolymerů na bázi PDMAEA pomocí RAFT polymerace za účelem ladění hustoty náboje částic a složení jejich korony, ii) přípravu polyelektrolytových částic a charakterizaci jejich fyzikálně-chemických vlastností (DLS, měření zeta potenciálu, IR spektroskopie, ITC, TEM), iii) studium navázání proteinů a jejich uvolňování pomocí metody ELISA a iv) hodnocení biokompatibility částic a bioaktivity proteinů ve spolupráci s biology. Mezioborové téma cílené na biomedicinální aplikace je vhodné pro absolventy chemických oborů jako např. makromolekulární chemie, fyzikální chemie, biochemie atd. PRMT5/MAT2 inhibitors with potential anticancer properties
AnotaceThe aim of the project is to design, synthesize, and structurally optimize (SAR studies) potential inhibitors of the PRMT5/MAT2 enzymes. Such inhibitors exhibit antitumor activity in cancers with MTAP deletion or inhibition. The biological properties of the prepared compounds will be evaluated in collaboration with other research groups. Protonově vodivé fosfonátové metaloorganické sítě
AnotaceNeustále narůstající světová spotřeba energie a s tím spojené problémy v oblasti životního prostředí vede k nutnosti zavedení nových, ekologických zdrojů energie, což zahrnuje širší využití palivových článků a baterií. Důležitou součástí těchto zařízení jsou protonově vodivé membrány oddělující prostor obou elektrodových poloreakcí, avšak umožňující přenos protonů. Prozatím jsou pro tento účel využívány především vodivé polymery, které mají ovšem řadu nedostatků, např. vysokou výrobní cenu, propustnost pro některé druhy paliv či amorfní povahu, která znemožňuje hlubší pochopení mechanismu přenosu protonů. Metaloorganické sítě (MOF) jsou krystalické porézní koordinační polymery sestávající se z metalických center vzájemně propojených dvou- či vícevaznými organickými ligandy. Krystalická povaha MOF, přítomnost pórů, možnost racionálního návrhu struktur a ovlivnění fyzikálních a chemických vlastností pórů činí tyto materiály vhodnými pro studium protonové vodivosti. Cílem práce je příprava MOF založené na N-heterocyklických fosfonátových stavebních jednotkách se snahou maximalizovat jejich protonovou vodivost. Zavedením fosfonátových či fosfinátových funkční skupin na různé N-heterocyklické molekuly (bipyridin, pyrazin, imidazol) budou připraveny nové ligandy, z nichž budou připraveny nové koordinační polymery a bude studována protonová vodivost výsledných materiálů. Příprava sloučenin ovlivňujících dynamiku aktinového cytoskeletu
AnotaceDynamika aktinového cytoskeletu hraje klíčovou roli při pokybu buněk a její ovlivnění je klíčové pro vývoj látek s migrastatickou aktivitou. Cílem této práce je navrhnout a připravit sloučeniny, které budou ovlivňovat polymerizaci aktinu na základě přímé interakce s aktinem i regulačními proteiny, které se na polymerizaci aktinu podílejí. Bude využit racionální design látek, ale rovněž klasický přístup ke studiu vlivu struktury na aktivitu. Recyklace polyisokyanurátových pěn
AnotaceOsud plastového odpadu a udržitelné využívání syntetických polymerů je jednou z hlavních ekologických výzev 21. století. Polyisokyanurátové (PIR) pěny jsou vysoce tuhé pěny používané především pro tepelnou izolaci ve stavebnictví, chlazení a dalších průmyslových odvětvích. Vyrábějí se reakcí polyolů (obvykle petrochemického původu) s isokyanáty, což vede k pěně, která má vynikající termo-izolační vlastnosti, tepelnou a požární odolnost. PIR pěny jsou chemicky podobné polyuretanovým pěnám, ale mají vyšší obsah isokyanurátů, což zvyšuje jejich tepelnou stabilitu a požární odolnost. Recyklace PIR pěn je proto náročná, protože jejich kovalentní struktura je vysoce zesítěná a obsahuje hydrolyticky vysoce odolné struktury, které snadno nepodléhají chemické depolymeraci. Cílem doktorského studia je studium degradačního chování PIR pěn s cílem nalézt vhodnou metodu pro jejich chemickou recyklaci (solvolýzu). Doktorandi by měli mít dobré komunikační dovednosti v angličtině (mluvem i písmem), měli by být schopni pracovat v týmu i samostatně. Předpokládá se aktivní účast na zahraničních stážích, školeních a vědeckých konferencích. Reologie a zpracování tavenin polymerních kompozitů
AnotacePolymerní kompozity jsou materiály s vysokým aplikačním potenciálem pro použití v pokročilých technologiích. Téma se zabývá řízením vlastností mezifází polymer-plnivo pomocí povrchové modifikace částic plniva a jeho vlivem na reologické vlastnosti kompozitů se zvláštním důrazem na výskyt tokových nestabilit (žraločí kůže, lom taveniny atd.), které omezují zpracovatelské okno polymerních materiálů. Přestože reologické jevy vyvolané přítomností plniva jsou v literatuře popsány, jejich podstata a vysvětlení je často stále nejasná. Systematická studie vlivu velikosti částic, jejich koncentrace a povrchové modifikace na elastické vlastnosti polymerních tavenin a vznik tokových nestabilit bude základem této doktorské práce. Práce je převážně experimentální s použitím technik oscilační a kapilární reologie. Struktura kompozitů bude zkoumána zejména metodami elektronové mikroskopie a termické analýzy. Samoopravitelné a recyklovatelné polymerní sítě připravené z obnovitelných zdrojů
AnotaceCílem doktorského tématu je připravit a charakterizovat polymerních materiálů na bázi obnovitelných surovin (karboxylové kyseliny, deriváty vanilinu, furanové sloučeniny, apod.). Připravené materiály budou dynamicky síťovány prostřednictvím reverzibilních kovalentních vazeb a nekovalentních interakcí (vodíkové můstky, koordinační vazby kov-ligand, tvorba komplexů či elektrostatické/iontové interakce), čímž materiál získá samo-opravitelné („self-healing“) a recyklovatelné vlastnosti. V rámci doktorského projektu je plánována několikaměsíční stáž studenta na zahraničním spolupracujícím pracovišti (Krakovská technická univerzita, Polsko). Uchazeči by měli mít dobré komunikační dovednosti v angličtině (mluvené i psané), měli by být schopni pracovat v týmu i samostatně. Předpokládá se aktivní účast na zahraničních stážích, školeních a vědeckých konferencích. Selection and optimization of modified XNA aptamers
AnotaceThe topic of the dissertation will be the enzymatic synthesis of hypermodified xeno-nucleic acids and their use in aptamer selection. It will be necessary to develop enzymatic synthesis of modified XNA libraries, selection of binding sequences, reverse transcription into DNA and sequencing. The goal will be the development of stable aptamers binding target molecules (biomarkers, proteins, etc.). Self-assembled films of 2D materials
Anotace2D materials, such as graphene, exhibit planar crystalline nanostructures with remarkable transport and mechanical properties. However, these properties are highly dependent on the molecular structure of the crystals and are often limited by the resistivity at their edge junctions. High-quality edge contacts are typically achieved through chemical vapor deposition (CVD), which restricts the scalability of these materials in large films and bulk 3D structures. This thesis aims to address this limitation by utilizing novel methods to hydrolyze the edges of 2D materials and enable the self-assembly of 3D structures. The edge junctions of the self-assembled 2D sheets are rich in defects, radicals, and oxygen under confinement, creating intrinsic nanoreactors. These nanoreactors will be employed to in-situ synthesize metal nanoparticles, which are expected to modulate the edge-junction resistance, enhancing the material's overall performance. Stable Nitrogen-Heterocyclic Radicals for the Synthesis of Calcium Ion Channel Inhibitors
AnotaceThe efficient and versatile synthesis of nitrogen-rich scaffolds requires continuous development, given their relevance to medicinal chemistry and chemical biology. In this project, we explore the synthetic utility of stable N-heterocyclic radicals to uncover a novel chemical space. The pharmacological profile of the synthesized molecules will be assessed using patch-clamp electrophysiology of calcium ion channels to develop new molecules with analgesic properties. Studium nanočástic pro fotoakustické zobrazování pomocí fotoakustického a SERS efektu
AnotaceDoktorský projekt je zaměřen na studium jednorázově modifikovaných („one-pot“) zlatých nanočástic určených pro pokročilé biomedicínské zobrazování. Cílem je charakterizovat jejich plasmonické a povrchové vlastnosti a posoudit jejich využitelnost pro fotoakustické zobrazování v NIR oblasti a pro komplementární SERS zobrazování poskytující molekulárně specifické informace. Projekt zahrnuje multimodální analýzu připravených Au nanočástic (fotoakustika, IR, Raman, SERS, UV–Vis, TEM, DLS) a studium vztahů mezi povrchovou úpravou, optickou odezvou a jejich potenciální aplikovatelností v biomedicínské diagnostice. Syntéza funkcionalizovaných polymerů a polymerních membrán pro elektrochemická zařízení
AnotaceIontovýměnné polymerní membrány mají široké uplatnění v laboratorním i průmyslovém měřítku. K nejvýznamnějším aplikacím patří zejména elektrochemické odsolování mořských a brakických vod, čištění odpadních vod, dělení směsí při výrobě promyslových chemikálií a léčiv, oddělení elektrolytů od neelektrolytů v elektrochemických zařízeních jako jsou elektrolyzéry, palivové články a akumulátory. V poslední době nabývá na významu jejich použití ve vodíkovém hospodářství a při skladování přebytků elektřiny získané z obnovitelných zdrojů. Využívání tzv. zeleného vodíku produkovaného v elektrolyzérech je jednou z cest při přechodu na bezuhlíkovou energetiku. Téma zahrnuje syntézu polymerů a polymerních membrán nesoucích funkční skupiny pro daný účel. Např. sulfo a fosfonoskupiny pro katexy nebo kvartérní amoniové skupiny pro anexy. Dále jsou to polymery využitelné pro konstrukci elektrod, jako nosiče katalyzátorů nebo pro další aplikace. Běžně jsou používány metody preparativní organické chemie a polymerační reakce. Naše oddělení je dostatečně flexibilní na to, aby případný uchazeč měl dostatečný prostor pro uplatnění své invence. Syntéza glykomimetických organometalických inhibitorů galektinů
AnotaceGalektiny jsou proteiny characterizované afinitou k některým galaktosidům a sekvenční homologií. Jejich interakce s oligosacharidy se podílejí na mnoha základních biologických procesech. Inhibice těchto interakcí syntetickými analogy sacharidů (glykomimetiky) má zásadní význam jak při studiu galektinů, tak i ve vývoji nových léčiv. Hlavním cílem tohoto projektu doktorského studia je syntéza a evaluace hybridních glykomimetických inhibitorů galektinů založených na kombinaci sacharidových a organometalických strukturních motivů. Zavedením organometalické komponenty do molekuly glykomimetického inhibitoru lze nejen dosáhnout vyšší afinity a selektivity inhibice, nýbrž i usnadnit studium interakce s galektiny pomocí elektrochemických metod. Přítomnost přechodného kovu v molekule inhibitoru také rozšiřuje možnosti jeho detekce v buňkách a tkáních. Požadavky na uchazeče: •VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru chemie. •Ochota osvojit si a aplikovat pokročilé postupy organické syntézy. Syntéza mono- a multivalentních inhibitorů tandemových galektinů
AnotaceGalektiny jsou podskupina lektinů (proteinů vážící sacharidy, odlišných od enzymů a protilátek) vyznačující se afinitou k některým galaktosidům a sekvenční homologií. Tzv. tandemové galektiny obsahují ve své molekule dvě příbuzné, ale neidentické vazebné domény s částečně odlišnými substrátovými preferencemi. Jejich inhibice syntetickými analogy sacharidů (glykomimetiky) má zásadní význam jak pro základní výzkum, tak i ve vývoji nových léčiv. Navázáním doménově-specifických monovalentních inhibitorů na vhodný nosič vznikne multivalentní inhibitor, kterým lze při vhodné topologii inhibovat obě domény kompletního tandemového galektinu současně a s vysokou efektivitou. Hlavním cílem tohoto projektu doktorského studia je syntéza a evaluace glykomimetických inhibitorů jednotlivých domén a ověření hypotézy, že vhodným prostorovým uspořádáním těchto inhibitorů na nosiči lze připravit vysoce účinné inhibitory tandemových galektinů díky multivalentnímu efektu. Požadavky na uchazeče: •VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru chemie. •Ochota osvojit si a aplikovat pokročilé postupy organické syntézy. Syntéza nanokompozitů na bázi biopolymerů pro odstranění farmakologických kontaminantů: od syntézy polymerů k environmentálním aplikacím
AnotaceUvolňující a akumulující se kontaminanty, především rezidua z farmaceutických produktů, představují v dnešním světě zdravotní rizika pro člověka a mají negativní a signifikantní vliv na životní prostředí (ŽP). Tento výzkum se zaměřuje na vývoj nových nanokompozitů odvozených z monomerů na bázi biomasy a biopolymerů k odstranění kontaminantů z ŽP. Vztah mezi strukturou a vlastnostmi materiálů pro sorpci kontaminantů není dodnes plně pochopen, což omezuje jejich účinnost. Náplní této práce bude nejprve syntéza a kompletní strukturní charakterizace připravených nanokompozitů včetně pórovitosti, stability, mechanických a tepelných vlastností pro vysvětlení účinnosti z hlediska makromolekulární struktury a výskytu aktivních míst. Druhým bodem výzkumu bude hodnocení nanokompozitů z hlediska jejich účinnosti při sorpci. Bude studována kinetika sorpce, aby se identifikoval mechanismus a rychlost sorpčního procesu. Třetí část výzkumu se bude týkat biodegradace nanokompozitů po sorpci v bioreaktorech s účinnou mikrobiální kulturou (aktivovaný kal apod.). Bude monitorována, účinnost biodegradace polutantů v nanokompozitech a následná biodegradace samotných nanokompozitů. Během biodegradace bude sledován degradační mechanismus a vznik případných degradačních produktů, které budou studovány vybranými analytickými technikami. Tento projekt nabízí alternativu ke konvenčním metodám, jehož cílem je minimalizovat dopady na ŽP a zefektivnit environmetální technologie. Syntéza polymerních materiálů a polymerních membrán pro separační procesy
AnotacePolymerní membrány jsou široce používány v separačních procesech díky své univerzálnosti, účinnosti a nákladové efektivitě. Tyto membrány jsou navrženy tak, aby selektivně propouštěly určité molekuly nebo ionty a zároveň blokovaly jiné, což je ideální pro aplikace, jako je filtrace vody, separace plynů a dialýza. Polymerní membrány lze přizpůsobit konkrétním separačním úkolům úpravou faktorů, jako je velikost pórů, chemické složení a povrchové vlastnosti. Jejich použití sahá od čištění pitné vody pomocí reverzní osmózy až po separaci plynů v průmyslových procesech. Díky neustálému pokroku hrají polymerní membrány i nadále zásadní roli při zlepšování udržitelnosti a výkonnosti různých separačních technologií. Téma zahrnuje syntézu nových a funcionalizaci komerčních polymerních materiálů použitelných pro dělení směsí chemických látek včetně plynů nebo enantiomerních směsí. Metodicky se bude jednat o polymerační reakce, modifikace polymerů zaváděním funkčních skupin a reakce používané v preparativní organické syntéze. Naše oddělení je dostatečně flexibilní na to, aby případný uchazeč měl dostatečný prostor pro uplatnění své invence. Synthesis and Chiroptical Properties of Helicene-Derived Luminophores
AnotaceThe aim of the project is to prepare new helical TADF and excimer luminophores derived from helicenes and to study their chiroptical properties in solution and thin films (in particular circularly polarized luminescence) in order to identify suitable materials for future CP-OLED design. Synthesis and investigation of azadienes for use in bioorthogonal reactions
AnotaceCílem projektu je navrhnout a syntetizovat různé heterodieny, jako jsou tetraziny a triaziové soli, a studovat jejich reaktivitu s neaktivovanými a napjetými dienofily. Bude zkoumán vliv různých substituentů na reakční kinetiku a potenciál sloučenin pro fluorogenní značení. Nejslibnější sloučeniny budou testováni na modelových biologických systémech, včetně proteinů (nebo jiných biomolekul) a buněčných kultur. Synthesis of chiral carboranes and metallacarboranes, their separation and interactions with organic systms
AnotaceThis topics deals with synthesis of asymmetric boron clusters, separation of enantiomers, and study of their interactions with chiral organic platforms. Although the axial chirality resembles that of some chiral organic platforms like BONOL or ansa- substituted metallocenes, the chemistry remains grossly unerexpored and offers broad possibilities. Synthesis of targeted kinase degraders as experimental therapeutics
AnotaceThe aim of the thesis will be to synthesize PROTACs for several kinases, which are validated targets in oncology and in CNS disorders. It will be focused on linker optimization, selection of ligase ligands and specificity for target kinase. Our recently developed highly selective small molecule heterocyclic kinase inhibitors will serve as a starting point. Thin films of multiferoic hexagonal ferrites with magnetoelectric properties
AnotaceThe scope of proposed PhD work involves study of thin films of multiferoic hexagonal ferrites with magnetoelectric properties synthetised by soft chemistry routes, and their complex chemical, microstructural, structural and physical characterization. The PhD study will be focused to the U, Y- and Z-type hexaferrites studied in the form of ceramics and thin films (https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-conmatphys-020911-125101). In particular, thin films will be prepared by means of chemical solution deposition methods using spin- or dip-coating deposition technique and their real (micro) structure (x-ray and neutron diffraction, electron microscopy) in relation to their functional properties will be studied. Physical investigations include measurements of electrical conductivity, dielectric properties complemented with the magnetic and magnetoelectric measurements (in cooperation with both domestic, and foreign physical laboratories). Tisknutelná elektronika na bázi 2D materiálů – vývoj inkoustů, heterostruktur a flexibilních zařízení
AnotaceDizertační práce bude zaměřena na vývoj a studium tisknutelné elektroniky založené na dvoudimenzionálních materiálech. Cílem bude příprava stabilních funkčních inkoustů na bázi 2D polovodičů, vodičů a dielektrik, optimalizace jejich fyzikálně-chemických vlastností a studium procesů tisku (inkjet, aerosol-jet, screen printing). Součástí práce bude tvorba vícevrstvých heterostruktur, řízení morfologie tištěných vrstev a vývoj flexibilních elektronických a optoelektronických prvků, jako jsou senzory, fotodetektory, tranzistory nebo energetické komponenty. Výzkum bude zahrnovat také dlouhodobou stabilitu tištěných struktur, interakci 2D vloček s pojivy, substráty a dielektriky a možnosti integrace do nízkonákladových nebo nositelných zařízení. Výsledkem bude vytvoření plně tisknutelných 2D platforem s vysokou funkční výkonností a mechanickou flexibilitou. Tvarování morfologie MAX fází a MXenů: role allotropů uhlíku při přizpůsobování jejich vlastností pro ukládání energie
AnotaceTento doktorský projekt, plně financovaný grantem GAČR Junior Star, si klade za cíl prozkoumat syntézu a optimalizaci MAX fází a jejich zpracováním na MXeny se zaměřením na tvarování jejich morfologie za účelem zlepšení jejich vlastností pro uchování energie. Projekt se bude věnovat tomu, jak různé allotropie uhlíku ovlivňují tvorbu MAX fází, a charakteristiky jejich MXenových derivátů. Systematickým laděním uhlíkového prostředí během syntézy si projekt klade za cíl syntetizovat MXeny s upravenou morfologií, včetně trubek, porézních a dalších nových struktur, pochopit, jak tyto strukturní variace ovlivňují fyzikální, chemické a elektrochemické chování MXenů. Tato práce poskytne cenné vhled do řízení povrchové chemie a defektů, klíčových parametrů ovlivňujících výkon MXenů v systémech pro ukládání energie. Tento projekt nabízí vzrušující příležitost rozšířit strukturní i funkční rozmanitost materiálů ve skupině MXenů s vylepšenými vlastnostmi pro aplikace v oblasti ukládání energie nové generace. Hlavní výhody: - Získání praktických dovednosti v oblasti syntézy materiálů (reakce v pevném stavu, syntéza v tavenině soli, leptání). - Nabití zkušeností s charakterizací struktury, morfologie a povrchu (SEM, TEM, EDS, XRD, Ramanova spektroskopie, AFM, XPS). - Porozumění vztahů mezi strukturou a vlastnostmi MXenů a jejich dopadu na funkční výkon v energetických aplikacích - Práce v mezinárodním a interdisciplinárním prostředí. - Účast na mezinárodních konferencích, workshopech a školeních. - Spolupráce se zahraničními výzkumnými partnery. Vodíkové vazby a konformace fluorovaných oligosacharidů
AnotaceDůležitým aspektem při navrhování léčiv a materiálů na bázi sacharidů je jejich konformační chování, které je zčásti podmíněno přítomností intramolekulárních vodíkových vazeb. K dosažení požadovaných vlastností těchto látek se používá regio- a stereoselektivní zavedení fluoru. Dosud však nebyl zkoumán vliv fluoru na intramolekulární vodíkové vazby v oligosacharidech tvořené funkčními skupinami vicinálními k fluoru. Cílem tohoto projektu doktorského studia je prozkoumat tento vliv a objasnit konformaci vybraných fluorovaných oligosacharidů. Budou syntetizovány fluorované disacharidy odvozené od N-acetyllaktosaminu a fluorované trisacharidy odvozené od Lewisova antigenu X (LewisX), které budou použity ke studiu intramolekulárních vodíkových vazeb včetně nekonvenční vodíkové vazby stabilizující LewisX. Kombinace výpočetních přístupů a NMR experimentů bude použita k objasnění konformačních stavů a k detekci a vyhodnocení intramolekulárních vodíkových vazeb. Požadavky na uchazeče: •VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru chemie. •Ochota osvojit si pokročilé postupy organické syntézy a strukturní analýzy Využití mechanické vazby jako chránicí skupiny pro syntézu porézních materiálů
AnotacePorézní krystalické materiály jsou využívány pro separaci a skladování plynů, katalýzu či chemické rozpoznávání. Jejich vlastnosti jsou významně ovlivněny jejich porozitou. Jedním z problémů znemožňujících přípravu vysoce porézních materiálů je interpenetrace, tedy vzájemné propletení více krystalických mřížek. Cílem práce bude využít mechanické vazby jako chránicí skupiny pro zabránění interpenetrace, a tedy pro přípravu vysoce porézních materiálů. Warped and Chiral Nanocarbons
AnotaceThe aim of the project is to develop the synthesis of new warped and chiral nanocarbons such as helical pi-conjugated macrocycles or cycloarenes. The chiral compounds will be prepared in optically pure form by resolution of racemates or by asymmetric synthesis. Their (chir)optical properties, self-assembly in 2D/3D space, aromatic character, and their conformational or redox behavior will be studied in order to identify their possible applications in chemistry or nanoscience. Zavedení atomu fosforu a dusíku do aromatických struktur
AnotaceMnoho syntetických strategií se snaží měnit tvar a velikost π konjugovaného systému aromatických sloučenin a tím optimalizovat jejich vlastnosti. V poslední době se do popředí dostává alternativní přístup, kdy se do aromatického skeletu začlení heteroatom (fosfor, dusík), jehož specifické vlastnosti (chirální centrum na fosforu, snadná změna oxidačního stavu, možnost derivatizace) pak výrazně ovlivňují chování celého π-systému. Tento projekt se zabývá vývojem jednoduché a efektivní přípravy, která zavádí do aromatických struktur fosfor a dusík. Snahou je tento přístup aplikovat při syntéze polyaromatických látek jako jsou fenaceny, heliceny či nanografeny obsahující atomy fosforu a dusíku .Požadavky na uchazeče: •VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v organické chemii, •experimentální zručnost a praktická znalost organické syntézy, •schopnost týmové práce, •pracovní poměr na ÚCHP. 2D dielektrické materiály s vysokou a nízkou permitivitou (high-k / low-k) pro elektronické aplikace – syntéza, charakterizace a integrace do nanoelektronických struktur
AnotaceDizertační práce bude zaměřena na vývoj, studium a aplikace dvoudimenzionálních dielektrických materiálů s vysokou (high-k) a nízkou (low-k) permitivitou, které představují klíčové vrstvy pro moderní a budoucí nanoelektronická zařízení. Cílem bude příprava nových 2D dielektrik (např. halogenidů, chalkogenidů, vrstevnatých nitridů a dalších širokopásmových izolantů) prostřednictvím řízeného růstu a exfoliace, a zároveň detailní analýza jejich fyzikálních, chemických a elektrických vlastností. Výzkum bude zahrnovat měření dielektrických parametrů (permitivita, ztrátový činitel, dielektrická pevnost), elektrických transportních vlastností a stabilitu rozhraní s polovodičovými 2D materiály (TMDs, grafen, ferolelektrické vrstvy). Kandidát bude studovat také roli defektů, povrchové chemie, rozhraní a možnost cílené modifikace vlastností pomocí dopování, interkalace nebo tvorby heterostruktur. Součástí práce bude integrace high-k a low-k 2D dielektrik do jednoduchých elektronických prvků, jako jsou FET tranzistory, kapacitní struktury, paměťové buňky a prvky neuromorfní elektroniky, včetně analýzy únikových proudů, hystereze a dlouhodobé spolehlivosti. Cílem je vytvořit a ověřit nové 2D dielektrické platformy s optimalizovanými parametry pro další generaci ultratenkých, flexibilních a energeticky úsporných elektronických zařízení. 2D materiály pro foto-elektrochemický rozklad vody
AnotacePráce je zaměřena na studium využití 2D nanomateriálů na bázi vrstevnatých chalkogenidů a jejich kompozitů pro foto-elektrochemický rozklad vody. Student bude řešit možnosti optimalizace vlastností těchto materiálů pomocí dopování, funkcionalizace povrchů a optimalizace složení za účelem snížení přepětí při fotokatalytickém vývoji vodíku a optimalizací odezvy materiálů na různé vlnové délky světla ve viditelné a ultrafialové oblasti. 3D tisk poly(glycerol-sebakátu) pro aplikace v tkáňovém inženýrství.
AnotacePoly(glycerol-sebakát) (PGS) je biokompatibilní, biodegradovatelný polyester s nastavitelnými mechanickými vlastnostmi, který představuje slibnou alternativu k nedegradovatelným biomateriálům, zejména pro regeneraci měkkých tkání a další aplikace vyžadující flexibilní elastomerní nosiče. Cílem doktorského tématu je odpovědět na současné výzvy v oblasti 3D tisku PGS, které spočívají především v optimalizaci složení a viskozity tiskových „inkoustů“, ve vývoji účinných metod zesíťování – ať už na bázi světla (fotochemicky) nebo enzymaticky, a dále v biokompatibilizaci vysoce hydrofobního PGS prostřednictvím 3D tisku jeho směsných inkoustů s biopolymery, jako je například kolagen. Student si osvojí různé syntetické techniky, metody 3D tisku a postupy charakterizace materiálů pomocí moderní instrumentace (GPC, ¹H a ¹³C NMR, UV/VIS a fluorescenční spektroskopie, 3D tiskárna Cellink BioX, elektronová a optická mikroskopie, reologická měření). Znalosti v oblasti polymerní chemie, organické chemie či biomateriálů jsou výhodou, nikoli však podmínkou – důležitá je chuť učit se novým věcem v těchto oblastech. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aktualizováno: 25.8.2022 15:42, Autor: Jan Kříž