|
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 2025/26Anorganické analogy grafenu - silicen, germanen a jejich deriváty
AnotacePráce je zaměřena na vývoj nových metod pro syntézu anorganických analogů grafenu, studium jejich reaktivity a možnosti syntézy derivátů. Metody syntézy budou zaměřeny na vývoj nových metod chemické exfoliace Zintlových fází s vrstevnatou strukturou. Syntetizované materiály budou studovány pro možnosti aplikačního využití v katalýze (fotokatalýza, elektrokatalýza) a mikroelektronice (luminiscenční struktury). Biomimetické přístupy k totalní syntéze axinellaminů
AnotaceAxinellaminy patří k nejsložitějším alkaloidům se zajímavými biologickými vlastnostmi. V rámci tohoto projektu budou zkoumány biomimetické přístupy, které umožní krátké totální syntézy přírodních produktů a jejich analogů. Ve spolupráci bude zkoumán jejich biologický profil. Deformované a chirální nanouhlíkové systémy
AnotaceCílem projektu je vyvinout přípravu nových deformovaných a chirálních nanouhlíkových systémů, jakými jsou helikální pi-konjugované makrocykly, cirkuleny a cykloareny. Chirální látky budou připraveny v opticky čisté formě skrze resoluci racemátů či pomocí asymetrické syntézy. Budou studovány jejich (chir)optické vlastnosti, samoskladba v 2D/3D prostoru, aromatický charakter a jejich konformační či redoxní chování s cílem identifikovat jejich možné aplikace v chemii či nanovědě. Design a syntéza vyšších calixarenů a jejich analogů pro komplexaci fullerenů
AnotacePráce je zaměřena na studium možností přípravy a vlastností větších calixarenů s pěti a více fenolickými jádry, popřípadě jejich analogů, jež by mohly fungovat jako receptory pro rozpoznání fullerenů. Cílem je dosáhnout selektivní komplexace fullerenů C60 nebo C70 změnou základního skeletu calixarenu s využitím principů supramolekulární chemie (konkávní versus konvexní). Připravené deriváty budou využity nejen jako receptory pro komplexaci fullerenů, ale také pro konstrukci složitějších supramolekulárních systémů (např. self-assembly). Display proteinů na DNA
AnotaceBudou navrhovány a syntetizovány nukleotidy nesoucí specifické ligandy nebo reaktivní skupiny, z nichž bude enzymovými metodami syntetizována modifikovaná DNA, na kterou potom budou připojeny cílové proteiny. Mezi aplikace budou patřit soustavy několika enzymů. Enzymová syntéza oligonukleotidů a DNA nesoucích několik modifikací ve specifických pozicích
AnotaceBudou syntetizovány modifikované 2'-deoxyribonukleosid-trifosfáty a použity při enzymové syntéze oligodeoxyribonukleotidů a DNA nesoucích několik modifikací ve specifických pozicích pomocí nového přístupu zahrnujícího opakované nasedání RNA templátů, prodlužování primerů a digesci RNA. Aplikace budou zahrnovat prostorově definované připojení několika různých biomolekul, zejména proteinů, na DNA. 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 vtýmu i samostatně. Předpokládá se aktivní účast na zahraničních stážích, školeních a vědeckých konferencích. Funkční hřebenové polymery pro úpravu a organizaci nanočástic
AnotaceGlycinové alkoxyaminy pro nove metodiky biokonjugace
AnotacePrávě jsme dokončili přístupy ke glycinovým alkoxyaminům, které jsou velkým příslibem v biokonjugaci. V rámci tohoto projektu bude prozkoumán potenciál těchto nepřírodních derivátů aminokyselin pro přístup k novým peptidovým strukturám. Glykomimetické ligandy pro DC-SIGN receptor
AnotaceDC-SIGN je protein vázající sacharidy, který je exprimován na povrchu imunitních buněk. Jeho cílení by mohlo být využito dvěma způsoby: (1) k vývoji účinnějších vakcín a (2) k vývoji nových léčebných postupů proti některým patogenům. Navzdory potenciálu přírodních sacharidových ligandů se jejich použití k dosažení specifického cílení na buňky exprimující DC-SIGN dosud ukázalo jako neúspěšné. Ve spolupráci s Molecular Drug Targeting Group z Univerzity ve Vídni pracujeme na návrhu a vývoji nových glykomimetických ligandů, které se váží na DC-SIGN s vysokou selektivitou a přiměřenou afinitou. V uplynulých letech jsme identifikovali několik nových strukturních motivů DC-SIGN ligandů. Navrhovaný projekt bude zaměřen na studium vztahu mezi strukturou a aktivitou (structure–activity relationship, SAR) těchto nových ligandů. Hlavní část práce bude založena na syntetické organické chemii. Doktorand se naučí základy chemie sacharidů a glykosylací, stejně jako další organické reakce (využití ortogonálních ochranných skupin, cross-coupling reakce katalyzované přechodnými kovy…). Hodnocení vazebné afinity bude probíhat ve Vídni a doktorand bude mít příležitost naučit se základy těchto metod (buď NMR techniky pro studium interakcí protein–ligand, nebo práce s buněčnými kulturami) během stáže. Helikálně chirální ligandy pro asymetrickou katalýzu pomocí tranzitních kovů
AnotaceCílem Ph.D. projektu je příprava nových helikálně chirálních komplexů kovů pro využití v enantioselektivní katalýze. Pozornost bude soustředěna na syntézu metallacyklů odvozených od helicenů a helikálních cyklopentadienylových komplexů. Tyto látky budou využity ve vybraných enantioselektivních reakcích katalyzovaných tranzitními kovy jako například cykloisomerizaci alkynů, metathesi olefinů a hydrogenaci. Chemická recyklace polyolefinů a vývoj biodegradovatelných polymerů
AnotaceZnečištění životního prostředí v důsledku rychlého nárůstu výroby plastů a spotřeby plastů na jedno použití představuje závažný a naléhavý celosvětový problém. V této souvislosti si zaslouží zvláštní pozornost polyolefiny. Vzhledem k obtížné degradaci představují tyto materiály významné výzvy pro životní prostředí. Mezi řešení rostoucího množství plastového odpadu patří pokračující vývoj biologicky odbouratelných polymerů a vývoj strategií pro chemickou recyklaci těchto výrobků. Téma doktorského studia se zaměří na řešení těchto důležitých otázek prostřednictvím vývoje nových katalyzátorů, recyklačních strategií a materiálů se zlepšenými vlastnostmi. Chemie anorganických analogů grafenu – nanostruktury na bázi pniktogenů
AnotacePráce je zaměřena na studium kovalentních a nekovalentních interakcí vrstevnatých pniktogenů a možnosti zlepšení dlouhodobé stability těchto materiálů. Mono- a vícevrstvé materiály budou získávány optimalizovanými procesy mechanické exfoliace. Na těchto materiálech budou testovány vlivy nekovalentních interakcí substituovaných delokalizovaných organických systémů za účelem posouzení jejich transportních vlastností. Pomocí radikálových reakcí budou testovány možnosti kovalentních funkcionalizací povrchů. Finálně budou studovány a optimalizovány metody přípravy funkčních mikroelektronických součástek na bázi FET tranzistorů a fotodetektorů. Katalytická syntéza atropizomerů pomocí substituce
AnotaceNedávno jsme vyvinuli metodu syntézy jinak obtížně dostupných atropizomerů nukleofilní aromatickou substitucí. Jednou z výhod je, že výchozí materiály, N-H heterocykly a fluoroareny, jsou snadno dostupné, a další je, že reakce jsou vysoce účinné a široce použitelné. Metoda však v současné době produkuje racemáty atropisomerů a není katalytická. Doktorandi v naší laboratoři proto budou vyvíjet katalytickou atroposelektivní syntézu těchto a dalších sloučenin. Bude studováno několik možností. Molekuly syntetizované v rámci tohoto projektu budou široce testovány ve screeningu medicinální chemie. Multifotochromní molekulární stroje
AnotaceProjekt se zaměřuje na vývoj a studium speciálních organických molekul, které lze přepínat světlem a které svou funkcí napodobují biologické systémy. Tyto syntetické „molekulární stroje“ budou sestaveny z různých fotospínačů a molekulárních motorů, přičemž jejich jednotlivé části bude možné selektivně spínat nebo aktivovat pomocí světla o specifické vlnové délce. Hlavním cílem Ph.D. projektu je příprava a detailní studium těchto unikátních molekul, stejně jako jejich potenciální využití při konstrukci funkčních prototypů molekulárních strojů. Důraz bude kladen jak na různé kombinace fotospínačů, tak na způsoby jejich vzájemného propojení (orthogonální vs. neortogonální). Nové heterocyklické sloučeniny s potenciálními protirakovinnými účinky
AnotaceV medicinální chemii představují heterocykly ve strukturách biologicky aktivních molekul důležité farmakofory. Cílem projektu je syntéza nových heterocyklických sloučenin s potenciálními protirakovinnými účinky, optimalizace jejich struktury a vyhodnocení jejich biologických vlastností (aktivita, ADME vlastnosti atd.). Nové polydentátní fosfanové ligandy - Příprava, komplexační vlastnosti a využití pro separaci vzácných kovů
AnotacePředmětem práce je příprava nových polydentátních fosfanových ligandů. Ligandy budou obsahovat minimálně čtyři fosforová centra. U připravených komplexů budou studovány jejich komplexační vlastnosti. Primární využití připravených ligandů bude spočívat v jejich selektivní izolaci vzácných kovů (Rh, Pd, Au) z přírodních zdrojů a aplikace v cross-coupling reakcích. Organické tenké filmy pro konverzi energie a katalýzu
AnotaceVodík je považován za klíčový pro naše snahy o dosažení klimaticky neutrální ekonomiky. Nicméně současné technologie produkce vodíku mají ke klimatické neutralitě daleko. Často rovněž využívají velice drahé a vzácné zdroje, které EU musí dovážet ze třetích zemí a jejich dodávky tak podléhají geopolitickým vlivům a tlakům. V tomto projektu rozvineme technologii výroby vodíku pomocí světla (tzv. zelený vodík) a udržitelně vytvořených čistě organických tenkých filmů a konjugovaných polymerů. Projekt zahrnuje organickou syntézu látek a přípravu materiálů z nich, charakterizace širokou škálou technik, až po sestavování prototypů zařízení a jejich testování ve vybraných katalytických transformacích s zřetelem především na fotoelektrochemické články pro produkci zeleného vodíku. Polymerní materiály a kompozity pro 3D tisk
AnotaceNa polymerní materiály jsou v dnešní době kladeny stále větší nároky, které jsou spojené s jejich novými aplikacemi a technologiemi zpracování. Jako příklad mohou sloužit materiály pro 3D tisk nebo elektricky vodivé polymerní kompozity. Ve většině případů se jedná o systémy s heterogenní fázovou strukturou, která do značné míry ovlivňuje vlastnosti výsledného materiálu. Rozvoj nanotechnologií umožňuje dnes nejen získání nových funkčních vlastností kompozitních materiálů, ale i revoluční řešení závažných materiálových a technologických problémů, jako jsou nedostatečné mechanické vlastnosti nebo hořlavost kompozitů. Cílem práce je vyvinout nové funkční kompozitní materiály relevantní pro vybrané aplikace a zároveň popsat a pochopit vztahy mezi jejich strukturou a vybranými vlastnostmi. Náplní práce bude příprava polymerních materiálů včetně syntézy funkčních nanočástic a studium jejich struktury pomocí pokročilých charakterizačních metod. Dále budou připravené systémy charakterizovány z hlediska jejich mechanického a tokového chování. Studovány budou i zpracovatelské vlastnosti kompozitů včetně analýzy výskytu tokových nestabilit. Potenciometrický senzor na bázi polymerních vrstev pro detekci markerů zánětů a toxických mikropolutantů
AnotaceCílem dizertační práce je rozvoj konceptu potenciometrického senzoru založeného na polymerních detekčních vrstvách, využitelného pro detekci markerů bakteriálních a sterilních zánětů, přítomnosti endotoxinů, případně vícemocných iontů toxických kovů. Student bude rozvíjet znalosti polymerní syntézy, osvojí si technologie nanášení polymerních senzorických vrstev a jejich charakterizaci instrumentálními metodami, jako jsou potenciometrie a cyklická voltametrie, spektrofluorometrie (steady-state, time-resolved), konfokální mikroskopie, mikroskopie atomárních sil (AFM), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a další. Součástí práce bude testování funkčnosti připravených detekčních vrstev nejdříve na syntetických analytech. Získané výsledky poslouží k optimalizaci polymerních elektrod, které budou následně testovány na reálných biologických, případně environmentálních vzorcích. Nové poznatky student použije k návrhu konceptu multisenzorové elektrody. Téma práce je vysoce interdisciplinární, zahrnuje řadu metodik a může být dále upraveno podle individuálních zájmů studenta. Aplikační potenciál dosažených výsledků bude ověřen v rámci spolupráce s pracovišti fakultních nemocnic. Protonově vodivé metaloorganické sítě obsahující funkcionalizované porfyrinové stavební bloky
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. Metal-organické sítě (Metal-Organic Frameworks, MOF) jsou krystalické porézní koordinační polymery sestávající se z metalických center vzájemně propojených dvou- či vícevaznými organickými ligandy. Pravidelná struktura obsahující póry a možnost ladění jejich velikosti, fyzikálních a chemických vlastností činí tyto materiály vhodnými pro přenos protonů v rámci membrán ve vodíkových palivových článcích. Práce je zaměřena na přípravu zirkonočitých MOF obsahujících tetrakis(4-karboxyfenyl)porfyrin a jeho deriváty se snahou maximalizovat jejich protonovou vodivost. Připravované materiály budou odvozeny již známých struktur PCN-222 a MOF-525, které se vyznačují měrným povrchem v rozmezí 2200 – 2600 m2/g, mezoporézním charakterem a v porovnání s ostatními MOF nadprůměrnou chemickou stabilitou. Pomocí metod substituce porfyrinového ligandu a postsyntetických modifikací budou do struktur zavedeny skupiny s funkcí donorů (fosfonáty, fosfináty, sulfonáty) či akceptorů (aminy) protonů. Bude bude studován vliv těchto modifikací na protonovou vodivost výsledných materiálů. Příprava a charakterizace nanokompozitů na bázi biomasy pro odstranění vznikajících organických kontaminantů: od syntézy polymerů k environmentálním aplikacím
AnotaceVznikající kontaminanty (ECs) představují v dnešním světě potenciální zdravotní rizika. Tento výzkum se zaměřuje na vývoj nových nanokompozitů odvozených z monomerů na bázi biomasy a biopolymerů k odstranění EC. Vztah mezi strukturou a vlastnostmi materiálů pro adsorpci vznikajících kontaminantů nebyl plně pochopen, což vážně omezuje jejich účinnost. Proto bude provedena kompletní strukturní charakterizace připravených nanokompozitů včetně pórovitosti, stability, mechanických a tepelných vlastností pro vysvětlení účinnosti z hlediska makromolekulární struktury a aktivních míst. Nanokompozity budou hodnoceny z hlediska jejich účinnosti při adsorpci nebo degradaci EC. Bude studována kinetika adsorpce, aby se identifikoval mechanismus a rychlost adsorpčního procesu. Degradační mechanismus a identifikace degradačních produktů budou studovány přibližnými analytickými technikami. Tento projekt nabízí alternativu ke konvenčním metodám, jehož cílem je minimalizovat dopady na životní prostředí. 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. Redoxně neaktivní kovy ve fotoredoxní katalýze
AnotaceRedoxně neaktivní kovy byly dlouho dobu využívané ve fotoredoxní katalýze nebo v redoxních reakcích obecně jako Lewisovy kyseliny. Výsledky získané v poslední době však ukazují, že za vhodných podmínek mohou soli takových kovů, například skandité soli, vystupovat jako samostatné fotoaktivní částice vystupující po excitaci jako silná oxidační činidla. Cílem této práce je studium možného využití skanditých solí při oxidativních transformacích s využitím viditelného světla. Jako příklad využití lze uvést C-C a C-heteroatom couplingové reakce. Dalším cílem studia je ověření použitelnosti další iontů kovů s podobnými vlastnostmi ve fotoredoxní katalýze. 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 („selfhealing“) 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. Stabilita roubovaných polymerních ligandů na nanočásticích zlata: Vliv rozpouštědel a možnosti optimalizace
AnotaceStrukturní analýza molekul pomocí krystalových hub a difrakčních metod
AnotaceNaše laboratoř kombinuje nejnovější experimentální (např. hmotnostní spektrometrie, metabolomika, RNA-seq) a výpočetní (např. bioinformatika, molekulární sítě, strojové učení) přístupy a vyvíjí nové postupy pro objevování a využití bioaktivních molekul odvozených z rostlin. Cílem tohoto projektu bude vývoj postupů pro strukturní analýzu malých molekul izolovaných z rostlin pomocí metody krystalových hyb (crystalline sponge) a rentgenové difrakce. Zájemci o tuto pozici by již měli mít laboratorní zkušenosti s krystalografií malých molekul. Studium fotochemie neklasických elektrofilů a Lewisových kyselin
AnotaceElektrofily a Lewisovy kyseliny patří mezi nejběžnější meziprodukty používané pro katalytické reakce. Existuje mnoho pokusů charakterizovat a klasifikovat sílu a reaktivitu těchto elektronově deficitních částic. Klasický koncept elektrofility a Lewisovy kyselosti se však začíná rozpadat, když uvažujeme o částicích s otevřenou elektronovou slupkou (radikály, radikálové ionty) a excitovaných stavech. Disertační práce se zaměří na vývoj elektrofilních systémů s neklasickou elektronovou strukturou schopných různých specifických interakcí s nukleofily a radikály. Toto jedinečné chování bude využito nejen pro vývoj nových katalytických reakcí, ale bude použito při přeformulování pravidel pro chemickou vazby mezi radikály a elektronicky excitovanými molekulami. Kandidát provede syntézu a charakterizaci organických neklasických elektrofilů a Lewisových kyselin a bude studovat jejich katalytické vlastnosti a nekovalentní interakce. Vysoce motivovaný a zručný uchazeč bude mít možnost rozšířit své absolventské vzdělání v organické chemii o studium elektrochemických, fotochemických a fyzikálně chemických metod. Syntéza a aplikace kvantových teček na zakládě potaženého oxidu křemičitého v bioinženýrství
AnotaceKvantové tečky (QD) jsou polovodičové nanočástice s vynikajícími optoelektronickými vlastnostmi. Přesněji řečeno, QD vykazují široká absorpční spektra, úzké světelné pásy a vynikající fotovoltaickou stabilitu, díky čemuž jsou užitečné v biovědě a medicíně, zejména pro snímání, optické zobrazování, separaci buněk a diagnostiku. Obecně se QD během syntézy stabilizují pomocí hydrofobního ligandu, a proto jejich hydrofobní povrchy musí projít hydrofilní modifikací, pokud mají být QD použity v bioaplikacích. Oxid křemičitý je jednou z nejúčinnějších metod pro překonání nevýhod QDs díky fyzikálně-chemické stabilitě, netoxicitě a vynikající biologické dostupnosti oxidu křemičitého. Mikro a nanočástice SiO2 budou pokryty polydopaminem nebo směsí kyseliny citronové a močoviny nebo melaminem. Pokrytá vrstva bude karbonizována v přítomnosti vodivého kovu iontově spojeného s pokrytou vrstvou. Celý SiO2 může být rozpuštěn. Zbytkové duté nabité částice budou zkoumány elektrochemickými, fluorescenčními metodami a dalšími technikami potřebnými pro charakterizaci kvantových teček. Syntéza a aplikace kvantových teček na zakládě potaženého oxidu křemičitého v bioinženýrství.
AnotaceKvantové tečky (QD) jsou polovodičové nanočástice s vynikajícími optoelektronickými vlastnostmi. Přesněji řečeno, QD vykazují široká absorpční spektra, úzké světelné pásy a vynikající fotovoltaickou stabilitu, díky čemuž jsou užitečné v biovědě a medicíně, zejména pro snímání, optické zobrazování, separaci buněk a diagnostiku. Obecně se QD během syntézy stabilizují pomocí hydrofobního ligandu, a proto jejich hydrofobní povrchy musí projít hydrofilní modifikací, pokud mají být QD použity v bioaplikacích. Oxid křemičitý je jednou z nejúčinnějších metod pro překonání nevýhod QDs díky fyzikálně-chemické stabilitě, netoxicitě a vynikající biologické dostupnosti oxidu křemičitého. Mikro a nanočástice SiO2 budou pokryty polydopaminem nebo směsí kyseliny citronové a močoviny nebo melaminem. Pokrytá vrstva bude karbonizována v přítomnosti vodivého kovu iontově spojeného s pokrytou vrstvou. Celý SiO2 může být rozpuštěn. Zbytkové duté nabité částice budou zkoumány elektrochemickými, fluorescenčními metodami a dalšími technikami potřebnými pro charakterizaci kvantových teček. Syntéza a chiroptické vlastnosti luminoforů odvozených od helicenů
AnotaceCílem projektu je příprava nových helikálních TADF a excimerových luminoforů odvozených od helicenů a studovat jejich chiroptické vlastnosti v roztoku a tenkých vrstvách (zejména cirkulárně polarizovanou luminiscenci) za účelem identifikace vhodných materiálů pro budoucí konstrukci CP-OLED. 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 podskupinou lektinů (proteiny vážící sacharidy, odlišné od enzymů a protilátek) vyznačující se afinitou k některým galaktosidům a sekvenční homologií. Nekovalentní interakce oligosacharidů s galektiny se podílejí na mnoha základních biologických procesech. Inhibice těchto interakcí syntetickými analogy sacharidových ligandů (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 specifických monovalentních inhibitorů jednotlivých vazebných domén 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 nových makrocyklů s využitím konjugované adice a jejich supramolekulární aplikace
AnotacePillar[n]areny lze považovat za relativně nové členy rodiny fenolických makrocyklů. Díky jedinečnému válcovitému tvaru a elektronově bohaté kavitě, našly pillar[n]areny mnoho využití v moderní supramolekulární chemii. Abychom jmenovali alespoň některé, lze zmínit rozpoznávání různých analytů, supramolekulární self-assembly, supramolekulární polymery reagující na vnější podněty, popř. využití jako modelové systémy pro studium různých nekovalentních interakcí. Z chemie calix[n]arenů je dobře známo, že zavedení síry namísto běžných methylenových můstků vede k dramatickým změnám v chemickém a supramolekulárním chování takovýchto systémů. V nedávné době se ukázalo, že tyto systémy lze konstruovat s využitím 1,4-konjugované adice vhodných stavebních kamenů. Cílem tohoto projektu je konstrukce pillararenů a jejich analogů nesoucích heteroatomy jako můstkové jednotky a výzkum těchto nových makrocyklů včetně jejich charakterizace, derivatizace a studia možných supramolekulárních aplikací. 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. Syntéza sloučenin s potenciálními protivirovými účinky
AnotaceCílem projektu je syntéza nových látek s potenciálními protivirovými účinky, optimalizace jejich struktury a vyhodnocení jejich biologických a farmakokinetických vlastností ve spolupráci s dalšími vědeckými skupinami (např. virologie, biochemická farmakologie). V případě potřeby budou připravena a studována vhodná proléčiva. Syntéza vrstevnatých dichalkogenidů přechodných kovů využívající metodu transportního růstu z par a metody CVD.
AnotaceVýzkumná práce je zaměřena na vývoj nových postupů pro transportní růst z par vrstvených dichalkogenidů přechodových kovů se zaměřením na řízení složení a snížení hustoty defektů. Dále se práce zaměřuje na vývoj metod depozice CVD pro heterostrukturní přípravu vrstvených chalkogenidů. Totální syntézy komplexních indoloterpenových akaloidů a jejich analogů
AnotaceV rámci projektu budou vyvinuty syntézy komplexních indoloterpenových akaloidů a jejich analogů, vykazující různorodé biologické aktivity Udržitelná konverze odpadu prostřednictvím plazmového zplyňování
AnotaceTato práce se zabývá významnými klimatickými výzvami zkoumáním potenciálu plazmového zplyňování jako udržitelného energetického řešení, zejména pro přeměnu náročných odpadních materiálů na syngas (vodík a oxid uhelnatý) a vysoce hodnotné uhlíkové kompozitní materiály. Výzkum je v souladu s cíli Pařížské dohody zkoumáním metod ke snížení emisí uhlíku prostřednictvím systémů obnovitelné energie a technologií pro přeměnu odpadu na energii. Ústředním bodem této studie je použití plazmových technologií, zejména stejnosměrných parních plazmových hořáků, které mohou vytvářet negativní uhlíkovou stopu odstraňováním oxidu uhličitého z atmosféry a produkcí uhlíkových kreditů. Prostřednictvím pokročilé experimentální diagnostiky tento výzkum poskytne cenné poznatky o přeměně odpadu za pomoci plazmy, což pomůže vytvořit optimální podmínky pro efektivní procesy přeměny odpadu na energii. Výsledky této práce přispějí k vývoji škálovatelných technologií plazmového zplyňování, které poskytnou základ pro budoucí komercializaci v odvětvích odpadového hospodářství a udržitelné energetiky. 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. Vývoj reverzibilního fotoindukovaného přenosu elektronu
AnotaceFotoindukovaný přenos elektronů a separace náboje je jedním z nejdůležitějších jevů ve vesmíru. Hraje důležitou roli v procesech nezbytných pro život, jako je fotosyntéza, dýchání, skládání proteinů a biokatalýza. Je také vysoce relevantní pro vývoj solárních článků, baterií, molekulární elektroniky a chytrých materiálů. Disertační práce bude zaměřena na vývoj systémů pro reverzibilní přenos náboje mezi dvěma redox-aktivními centry. Přenos náboje bude v obou směrech řízen světlem a oba stavy budou stabilizovány následnou chemickou reakcí (intramolekulární cyklizace, protonace a další). Reverzibilní fotoindukovaný přenos elektronů bude využit pro reorientaci dipólů, řízení nábojů a protiiontů a regulaci elektrostatických interakcí. Tyto unikátní vlastnosti budou dále využity při návrhu nových materiálů a zařízení v molekulární elektronice. Kandidát provede syntézu a charakterizaci organických redoxně aktivních molekul a bude studovat jejich vlastnosti. Vysoce motivovaný a zručný uchazeč bude mít možnost rozšířit si své absolventské vzdělání ve fyzikální a organické chemii o studium elektrochemických, fotochemických a pokročilých spektroskopických metod. Zavedení fosforových hexacyklů 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), jehož specifické vlastnosti (chirální centrum na fosforu, snadná změna oxidačního stavu, možnost derivatizace) pak výrazně ovlivňují chování celého systému. Tento projekt se zabývá vývojem jednoduché a efektivní přípravy, která zavádí do aromatických struktur fosforové hexacykly. Snahou je tento přístup aplikovat při syntéze polyaromatických látek jako jsou fenaceny, heliceny či nanografeny obsahující atomy fosforu. 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 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. 2D nízkodimenzionální materiály pro ukládání energie
AnotaceCílem této práce je příprava nízkodimenzionálních materiálů a jejich studium jako aktivních materiálů pro ukládání energie. Práce zahrnuje anorganickou syntézu, charakterizaci připravených 2D materiálů a jejich využití např. jako aktivních materiálů v elektrodách akumulátorů, včetně jejich následného studia a elektrochemické charakterizace. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aktualizováno: 25.8.2022 15:42, Autor: Jan Kříž