|
Molekulární chemická fyzika a senzorika
Cílem studia doktorského studijního programu Molekulární chemická fyzika a senzorika je příprava vysoce kvalifikovaných odborníků v interdisciplinárních oblastech molekulární chemické fyziky a senzoriky zahrnujících jak teoretickou, tak i experimentální práci. Stěžejní oblasti studia tohoto programu souvisí se znalostí kvantové fyziky a kvantové chemie, optiky, elektroniky, vakuové fyziky, spektroskopie, modelování molekul a molekulárních procesů a teoretických i experimentálních metod studia nanostruktur. V rámci tohoto studia budou doktorandi připravováni jednak na samostatnou vědecko-výzkumnou práci v interdisciplinární oblasti molekulární chemické fyziky a senzoriky i v oborech příbuzných (měřicí technika, mikro- a nano-skopie a mikrospektroskopie, chemie a fyzika fázových rozhraní, nanotechnologie atp.), jednak budou připraveni na práci na pracovištích s laboratorním zaměřením, kde budou schopni vykonávat funkce vedoucích pracovníků na různých úrovních jak ve státní správě, tak v soukromém sektoru. Doktorský studijní program si klade za cíl prohloubit a rozšířit znalosti studentů tak, aby dovedli kombinovat experimentální práci s výpočetními modely a zvládli analýzu rozsáhlých multivariátních datových souborů s cílem kvalifikovaně vyhodnotit informace a formulovat odpovídající závěry. Dalším cílem je kompetentní využití aktuální přístrojové i výpočetní techniky v dané oblasti, porozumění principům technik a schopnost účelně rozvíjet experimentální i teoretické metody této interdisciplinární oblasti.
Uplatnění
Absolvent doktorského studijního programu Molekulární chemická fyzika a senzorika bude mít hluboké teoretické znalosti resp. široké experimentální zkušenosti z chemicko-fyzikálních disciplín (kvantová teorie, optika, optoelektronika, spektroskopie, výpočetní chemie a modelování molekulárních a nadmolekulárních dějů apod.). Absolvent bude připraven k tvůrčí práci v mezioborových týmech zabývajících se molekulární chemickou fyzikou, senzorikou, spektroskopií, výpočetní chemií a výzkumem nanostruktur, tj. bude schopen kvalifikovaně komunikovat s odborníky v oblasti měřicí a řídicí techniky, fyzikální a analytické chemie, počítačového vyhodnocování dat či materiálového výzkumu. Absolvent doktorského studia bude mít dostatečné jazykové znalosti, aby mohl pracovat se zahraniční literaturou (především v angličtině), aby mohl psát odborné články v anglickém i českém jazyce a byl schopen efektivně komunikovat se zahraničními odborníky. Absolvent bude mít z průběhu studia bohaté zkušenosti se sdělováním odborných poznatků formou psaných/elektronických textů především v anglickém jazyce, dále pak formou ústních a plakátových sdělení.
Detaily programu
| Jazyk výuky
|
český |
|
Standardní doba studia
|
4 roky |
| Forma studia
|
kombinovaná
,
prezenční
|
| Garant studia
|
prof. Dr. RNDr. Pavel Matějka
|
| Místo studia
|
Praha |
| Kapacita
|
10 studentů |
| Kód akreditace (MŠMT kód)
|
P0531D130027 |
| VŠCHT kód
|
D403
|
| Počet vypsaných témat
|
22 |
Vypsané disertační práce pro rok 2025/26
Ab initio modelování přenosu nosičů náboje v polymorfních organických polovodičích
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Velká strukturální a chemická variabilita organických polovodičů vyvolává potřebu výpočetního screeningu klíčových parametrů elektronové struktury a souvisejících vlastností objemové fáze, jako je šířka zakázaného pásu nebo mobilita nosiče náboje. Posledně jmenovaná vlastnost zůstává u většiny existujících organických polovodivých materiálů spíše nízká ve srovnání s tradičními anorganickými krystalickými platformami optoelektronických zařízení. Pochopení vztahů mezi krystalovou strukturou, nekovalentními interakcemi molekul v ní, elektronickými vlastnostmi, vodivostí a odezvou všech těchto vlastností na změny teploty a tlaku značně urychlí materiálový výzkum v oblasti organických polovodičů. Tato práce bude využívat zavedené metody elektronové struktury s periodickými okrajovými podmínkami a také ab initio fragmentační metody k mapování koheze organických polovodičů s pohyblivostí nosiče náboje v krystalických i amorfních strukturách těchto materiálů. Ab initio výpočty a Marcusova teorie budou použity jako výchozí bod pro detailní zkoumání vlivu lokálních strukturních variací v důsledku chemické substituce, tepelného pohybu nebo polymorfismu na vodivost cílových materiálů.
Ab initio modelování relativní stability polymorfů a screening charakteristických vlastností molekulárních materiálů pro reálné aplikace
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
| Školitel: |
doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Molekulární krystaly jsou všudypřítomné materiály s významem pro různé oblasti použití od farmaceuticky aktivních látek, přes potravinářské přísady, biogenní sloučeniny, výbušniny, barviva až po organické polovodiče. Všechny tyto materiály, založené převážně na platformě organické chemie, sdílejí obrovskou strukturální variabilitu a laditelnost jejich vlastností v reakci na požadovanou aplikaci. Potenciální biokompatibilita, mechanická flexibilita, transparentnost nebo vysoká rozpustnost a vodivost patří k vlastnostem, které jsou často cílem v kontexu molekulárně-krystalických materiálů. Vzhledem k rozlehlosti obecného chemického prostoru jsou metody in silico screeningu a prediktivní ranking vlastností materiálů v moderním materiálovém designu nesmírně důležité. Tato práce se bude týkat vývoje a testování použitelnosti pokročilých kvantově-chemických metod pro modelování polymorfismu molekulárních krystalů podobných relevantním organickým polovodivým, biogenním nebo farmakochemickým materiálům. Větší velikost molekul, vysoký stupeň konjugace a častá heterocyklická povaha cílových molekul představují výzvy, kterým musí výpočetní chemie čelit, aby poskytla přesný popis molekulárních interakcí pro takové látky. Tato práce bude zaměřena na přesné kvantově-chemické modelování elektronové struktury a nekovalentních interakcí v materiálech a na jejich vztah k prostorové struktuře a stabilitě jednotlivých polymorfů za různých podmínek. Na závěr bude cíleno na interpretaci vlivu jemných variací struktury materiálu na vlastnosti specifické pro jednotlivé aplikační oblasti, jako jsou mobilita nosičů náboje v organických polovodičích, tepelná a kinetická stabilita v biogenních materiálech, barva v barvivech a rozpustnost aktivních farmaceutických složek.
Ab initio zpřesnění metod pro hledání kokrystalů farmaceuticky aktivních látek
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Moderní formulace léčiv často spoléhají na kokrystalické formy, jejichž krystalová mřížka je vytvořena z více chemických látek, typicky určité aktivní farmaceutické složky a další biokompatibilní sloučeniny, která se v tomto kontextu nazývá koformer. Tyto kokrystalické lékové formy často mohou vykazovat vyšší rozpustnost, stabilitu nebo jiné prospěšné vlastnosti ve srovnání s krystaly čistých aktivních farmaceutických složek. Protože molekulární materiály mají tendenci krystalizovat v jednosložkových krystalech spíše než v kokrystalech, nalezení vhodného koformeru pro danou aktivní farmaceutickou složku může být velmi zdlouhavý a pracný proces. Aby se obešly nákladné experimenty typu pokus-omyl, in silico metody mohou pomoci předem vybrat seznam možných koformerů nabízejících vysokou pravděpodobnost vytvoření kokrystalu. V současnosti dostupné metody se zaměřují na screening elektrostatického potenciálu kolem hodnocených molekul a empirické párování jeho maxim a minim pro jednotlivé molekuly, což umožňuje screening koformerů se slušnou přesností pro molekuly s převážně vodíkovými vazbami. Tato práce se zaměří na začlenění ab initio výpočtů molekulárních interakcí, které přinesou další zlepšení také pro screening kokrystalů větších molekul s převažujícími disperzními složkami jejich interakcí. Nově budou zvažovány také dopady stechiometrických variací a prostorového balení molekul v mřížce kokrystalu, což značně rozšíří rozsah použitelnosti současných postupů screeningu kokrystalů.
Fotodynamika na delších časových škálách
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Chemie (
výuka v českém jazyce
)
|
| Školitel: |
prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Iontové a polymerní iontové kapaliny: nová třída materiálů pro chemické senzory
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyziky a měřicí techniky, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyziky a měřicí techniky
|
| Školitel: |
prof. Dr. Ing. Martin Vrňata
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Iontové kapaliny čili Ionic Liquids (ILs) i před čtvrtstoletím objevené polymerní iontové kapaliny neboli Polymer Ionic Liquids (PILs) jsou materiály, které vykazují řadu pozoruhodných chemických a fyzikálně-chemických vlastností: velkou variabilitu složení, teplotní stabilitu do 150-200°C, nízkou teplotu skelného přechodu, prakticky nulovou tenzi par za laboratorní teploty, vysokou rozpustnost některých plynů ve svém vnitřním objemu, vynikající smáčivost vůči většině substrátů. Z pohledu elektrické vodivosti jsou charakteristické tím, že u nich naprosto dominuje iontová vodivost nad ostatními mechanismy přenosu náboje. V případě PILs pak přenášejí náboj pouze ionty jednoho znaménka (typ kationt – polyaniont nebo naopak polykationt – aniont). Pokud se týče dostupnosti zpracovatelnosti, ILs i PILs jsou relativně snadno syntetizovatelné z dostupných prekurzorů a mohou být na nanášeny na substráty přímo z matečného roztoku "mokrou cestou" tedy dip-coatingem nebo spin-coatingem, takže celkově lze konstatovat, že jejich syntéza a formování do tenkých vrstev jsou levné technologie. Doktorand se v rámci řešení bude věnovat syntéze ILs a PILs, následně z nich připraví citlivé vrstvy senzorů (chemirezistorů) detekujících plyny. Cílem práce bude teoreticky studovat interakce ILs resp. PILs s molekulami detekovaných plynů (modelových analytů) a hledat souvislosti mezi charakterem těchto interakcí a parametry získaného senzoru (podoba impedančních spekter, fázová citlivost, doba odezvy, doba zotavení).
Kvantová chemie na dostupných, šumem ovlivněných, kvantových počítačích
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie J.H. AV ČR, v. v. i.
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie J.H. AV ČR, v. v. i.
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
RNDr. Libor Veis, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Kvantové počítače představují jeden z největších technologických příslibů současné doby, protože nabízí bezprecedentní výpočetní výkon v podobě exponenciálního zrychlení konkrétních typů problémů. Hledání základního (a nízko ležících) elektronických stavů molekul, což je ústřední úloha kvantové chemie, patří mezi zmíněné problémy. Ve skutečnosti mají kvantové počítače potenciál zcela změnit chemický výzkum. Cílem doktorské práce bude vývoj nových hybridních kvantově-klasických algoritmů založených na variačním eigensolveru (VQE), které umožní řešení realistických chemických problémů na současných kvantových počítačích, které ještě nedovolují implementaci robustní kvantové opravy chyb.
Kvantový sensing pomocí optických bionanosenzorů
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
Mgr. Petr Cígler, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
| |
|
Další předpokládané formy studia / způsoby financování:
|
|
Prezenční / Stipendium ( ve studijním programu -
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
) )
|
Anotace
Kvantové nanosenzory přináší oproti klasický senzorům výhodu velké citlivosti a vysokého rozlišení. Jedním typem takového kvantového nanosenzoru jsou fotoluminiscenční nanočástice, jejichž detekce spočívá v sledování změn luminiscence v odpovědi na vnější podněty. Cílem práce bude čtení optických nanosenzorů s využitím pulzní optické EPR detekce a sledováním spektrálních změn. Student bude navrhovat a implementovat pokročilé pulzní sekvence do stávajícího kvantového konfokálního mikroskopu, provádět a vyhodnocovat měření. Dále bude optimalizovat senzitivitu nanosenzorů pomocí chemických modifikací povrchu. Výstupem práce bude časově-rozlišená lokální kvantová detekce v biologicky relevantním prostředí.
Modelování vysoce koncentrovaných elektrolytů
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Chemie (
výuka v českém jazyce
)
|
| Školitel: |
prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Ochranné štíty autonomních systémů před elektromagnetickými interferencemi
Anotace
Prudký nástup autonomních systémů typu robotických pomocníků, dronů či samořiditelných vozidel sebou nevyhnutelně přinesl nárůst využití zařízení pro určování polohy, jako jsou například mikrovlnné senzory, či pokročilá lidarová, radarová či rádiová technika. Díky tomu také narůstá pravděpodobnost existence nežádoucích interferencí tohoto elektromagnetického vlnění s integrovanými obvody autonomního zařízení, což může ve svém důsledku vést ke zvýšené pravděpodobnosti výskytu nebezpečných jevů, včetně havárií a ztrát na lidských životech. Cílem této práce je proto vyvinout nové materiály pro útlum elektromagnetických interferencí a aplikovat je jako ochranné štíty v provozní oblasti elektromagnetického spektra stávajících systémů pro určování polohy. Práce bude zaměřena na vyhledání, syntézu a charakterizaci vhodných elektrických a magnetických materiálů a jejich nanostrukturovaných analogů a následný design, výroba a testování nových lehkých a flexibilních ochranných štítů. Součástí práce také bude modelování a vyhodnocování stínící účinnosti ochranných štítů v simulovaných i reálných podmínkách provozu autonomních systémů.
Přenos enegie spojený s přenosem protonu
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Chemie (
výuka v českém jazyce
)
|
| Školitel: |
prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Procesy, které zahrnují současný přenos elektronů nebo energie spolu s atomy, obvykle vodíku nebo protonů, jsou široce studovány pro své významné zapojení do biofyzikálních jevů. Předkládaná dizertační práce se zaměří na nově vznikající oblast přenosu energie spojeného s přenosem protonu (PCEnT) z hlediska teoretické chemie. Výzkum bude integrovat kvantovou dynamiku, molekulární simulace a moderní metody kvantové chemie. Předpokládá se spolupráce s experimentálními týmy.
Příprava a charakterizace kvantově-optických bionanosenzorů
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
Mgr. Petr Cígler, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Fotoluminiscenční nanodiamanty jsou novým typem kvantových biosenzorů využívajících změnu luminiscenčních vlastností v odpovědi na vnější podněty. Oproti klasický senzorům přinášejí výhodu velké citlivosti a vysokého rozlišení, ale jsou často nespecifické. Cílem práce bude chemická funkcionalizace těchto senzorů za účelem specifické a citlivé detekce v biologicky relevantním prostředí. K tomu student využije kovalentní modifikace povrchu nanosenzorů v koloidním stavu a provede jejich následnou charakterizaci. Funkčnost takto zkonstruovaného nanosenzoru ověří pomocí kvantového konfokálního mikroskopu s využitím pokročilých pulzních sekvencí. Výstupem práce bude časově-rozlišená lokální kvantová detekce specifických molekul.
Recyklace uhlíkových/kovových nanokompozitních odpadů do vysoce výkonných lithium-iontových baterií
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
|
| Školitel: |
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Uhlíkové materiály hrají zásadní roli v elektrochemickém skladování energie díky svým atraktivním vlastnostem, mezi které patří mimo jiné nízká cena, vysoká dostupnost, nízký dopad na životní prostředí, povrchové funkční skupiny, vysoká elektrická vodivost a tepelná, mechanická a chemická stabilita. V současné době lze uhlíkové materiály považovat za nejrozsáhleji prozkoumanou skupinu v oblasti superkondenzátorů a baterií (např. Li-ion baterií (LIB)), což jsou zařízení pokrývající širokou škálu aplikací vyžadujících vysoký výkon a vysokou energii. Uhlíkové materiály se v bateriích používají ke zlepšení jejich vlastností, pokud jde o elektrickou vodivost, a také k ukládání iontů zapojených do chemických reakcí a ke zlepšení jejich celkových elektrochemických vlastností.
V kov-iontových bateriích, jako jsou LIB, se jako anoda běžně používá uhlík (např. grafit). Jedním z hlavních problémů spojených s použitím uhlíkových materiálů v LIB je jejich mírná teoretická kapacita. Kombinace kovů s uhlíkem v anodě LIB nabízí několik výhod, včetně zvýšené elektrické vodivosti, lepší specifické kapacity a lepší strukturální integrity. Tato kombinace také zlepšuje rychlost nabíjení/vybíjení baterií, snižuje vnitřní odpor a pomáhá vytvářet stabilní vrstvu pevné mezifáze elektrolytu, čímž optimalizuje celkový výkon. Kombinace kovu a uhlíku v LIB anodách tedy využívá silných stránek obou materiálů, což z ní činí slibný přístup pro ukládání energie příští generace. V této souvislosti lze kompozitní odpad uhlíku a kovu znovu zhodnotit jako aktivní materiál pro elektrody v zařízeních pro ukládání energie včetně LIB, což podporuje udržitelné využívání zdrojů recyklací cenných materiálů, snižuje množství odpadu a dopad na životní prostředí a zároveň zvyšuje výkonnost a nákladovou efektivitu technologií pro ukládání energie. Hlavním cílem tohoto projektu je navrhnout a vyvinout vysoce výkonné, přizpůsobitelné, vodivé a flexibilní anody založené na uhlíkovém/kovovém nanokompozitním odpadu, konkrétně pro aplikace LIB.
Recyklace uhlíkových/kovových nanokompozitních odpadů do vysoce výkonných superkondenzátorů
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
|
| Školitel: |
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Uhlíkové materiály hrají zásadní roli v elektrochemickém skladování energie díky svým atraktivním vlastnostem, mezi které patří mimo jiné nízká cena, vysoká dostupnost, nízký dopad na životní prostředí, povrchové funkční skupiny, vysoká elektrická vodivost a tepelná, mechanická a chemická stabilita. V současné době lze uhlíkové materiály považovat za nejrozsáhleji zkoumanou skupinu v oblasti superkondenzátorů a baterií, což jsou zařízení pokrývající širokou škálu aplikací vyžadujících vysoký výkon a vysokou energii. Uhlíkové materiály, které se obvykle používají pro superkondenzátory, zahrnují mimo jiné aktivní uhlík, uhlíkové nanotrubičky, grafen, fullereny. Je to proto, že tato rodina uhlíku vykazuje vynikající vlastnosti pro ukládání energie, jako je vysoká elektrická vodivost, přizpůsobená struktura pórů a povrchová plocha, povrchové funkční skupiny a elektrochemická stabilita. Pro zvýšení energetické hustoty superkondenzátorů se uhlíkové materiály spojují s faradickými materiály (pseudokapacitními materiály), jako jsou oxidy kovů a elektricky vodivé polymery. Synergie mezi těmito dvěma materiály může vést k rychlejšímu nabíjení/vybíjení, větší hustotě energie a lepší dlouhodobé stabilitě, což je ideální pro vysoce výkonné superkondenzátory. Stručně řečeno, kombinace kovu a uhlíku v elektrodách superkondenzátorů využívá silných stránek obou materiálů, což z ní činí slibný přístup pro ukládání energie příští generace. V tomto kontextu lze kompozitní odpad uhlíku a kovu znovu zhodnotit jako aktivní materiál pro elektrody v zařízeních pro ukládání energie včetně superkondenzátorů, což podporuje udržitelné využívání zdrojů recyklací cenných materiálů, snižuje množství odpadu a dopad na životní prostředí a zároveň zvyšuje výkonnost a nákladovou efektivitu technologií pro ukládání energie. Hlavním cílem tohoto projektu je navrhnout a vyvinout vysoce výkonné vodivé a flexibilní elektrody na míru na bázi vedlejšího nanokompozitu uhlíku a kovu. Tyto elektrody budou navrženy tak, aby kombinovaly vazebné, elastické a vodivé vlastnosti. Za použití nejslibnějších elektrod a kvazi-pevných elektrolytů budou zkonstruovány symetrické a asymetrické superkondenzátory.
Rovnovážné i nerovnovážné fázové jevy v nanoskopickém prostředí
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
| Školitel: |
prof. Mgr. Alexandr Malijevský, Ph.D., DSc.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Nefinancováno |
Anotace
Senzorová pole taktilních senzorů teploty a tlaku
Anotace
Taktilní senzory teploty či tlaku jsou zařízení použitá v robotice při vyhodnocování interakce robota s jinými objekty. Jedná se například o manipulaci s objektem, měření prokluzu uchopeného objektu, zjišťování souřadnic polohy objektu či měření velikosti síly působící na objekt. Krajním případem jsou složité taktilní systémy, jejichž účelem je simulace a nahrazování lidského hmatu. Senzory, které se pro uvedené účely používají, musí být dostatečně miniaturní, citlivé na malé změny tlaku, musí mít příznivé dynamické vlastnosti a časovou i operační stálost parametrů. Vzhledem k očekávané vysoké hustotě taktilních senzorů zapojených i v jednoduchých aplikacích, musí existovat možnost jejich provozu ve formě senzorových polí a zpracování dat pomocí pokročilých matematicko-statistických algoritmů. V neposlední řadě musí být náklady na jejich výrobu přiměřené, aby bylo možné je snadno nahrazovat v případě opotřebení. Cílem této práce je proto vyvinout nové typy taktilních senzorů teploty a tlaku na bázi moderních nanomateriálů, které bude možné používat v experimentech s měřením časově a prostorově rozložené síly působící na matici senzorů. Součástí práce bude příprava, charakterizace a zpracování termoeletrických a piezorezistivních materiálů na bázi organických nanostrukturovaných polovodičů a uhlíkových nanostruktur. Testování těchto látek bude mimo jiné zahrnovat strukturní, chemickou a mechanickou analýzu a měření elektrických vlastností ve stejnosměrném i střídavém elektrickém poli. Vybrané materiály pak budou zpracovány do formy citlivých senzorů. Součástí této práce bude také návrh senzorových polí a dále jejich testování a zpracování signálu pomocí pokročilých algoritmů.
Spinristor a memristor: Molekulární přepínače s přidanými funkcemi.
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
Doc. Mgr. Michal Straka, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Vzhledem k tomu, že miniaturizace elektronických součástek dosahuje svých limitů, se jednomolekulární součástky jeví jako perspektivní alternativa. Náš návrh se zaměřuje na vyplnění mezery v molekulární elektronice prostřednictvím vývoje přepínatelných spinových filtrů. Naší první fází bude teoretický průzkum, jehož cílem je identifikovat experimentálně dostupné molekuly vhodné pro spinristory, přičemž se soustředíme na zavedení spinového filtru prostřednictvím atomů kovů s otevřenou elektronovou slupkou, chirality, nebo jejich kombinace. Mezi naše počáteční cíle patří metaloporfyriny, heliceny, krátké peptidy a endohedrální fullereny. Kombinací spinového filtrování, spinového crossoveru a přepínání stavů řízeného polem budeme schopni ovlivnit přenosové vlastnosti těchto molekul. Vytvoříme knihovnu in silico charakterizovaných systémů a na základě elektronické struktury získáme klíčové poznatky o jejich funkci. Nejlepší sloučeniny následně syntetizujeme a experimentálně charakterizujeme. V konečném důsledku předpokládáme, že naše práce povede k aplikacím v oblasti ukládání dat a neuromorfického počítání.
Studium prvotních interakcí bílkovin s RNA metodami výpočetní biochemie a strojového učení
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Život na Zemi vznikl před přibližně 4 miliardami let z tzv. prebiotické polévky biomolekul. Abiogeneze klíčových součástí buňky, např. ribozomu, probíhala jako biofyzikální optimalizace reakčních sítí. Stavební bloky biomolekul spolu interagovaly a vytvářely krátké oligomery. Interakce oligomerů zřejmě vedla k biomolekulárním komplexům s katalytickou aktivitou a tvorbě prvotních biopolymerů. Práce se zaměří na rané interakce peptidů a RNA za prebiotických podmínek. Bude zkoumat vliv prostředí (např. iontů nebo pH) na schopnost oligemorů asociovat a tvořit složitější komplexy. Práce bude využívat aparát statistické mechaniky, počítačových simulací a principů strojového učení.
Ultrarychlé fotochemické děje monitorované pomocí rentgenového záření
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Chemie (
výuka v českém jazyce
),
Chemistry (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Využití aerogelů pro senzory plynů
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyziky a měřicí techniky, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyziky a měřicí techniky
|
| Školitel: |
Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Významný rozvoj technologií přípravy nanomateriálů v posledních dvou dekádách umožnil přípravu celé řady senzoricky aktivních materiálů s unikátní strukturou a vlastnostmi. Poměrně jednoduchou technikou superkritického sušení je dnes z materiálů používaných pro chemické senzory možno připravovat aktivní vrstvy ve formě aerogelů. Z hlediska chemické senzoriky vykazují takto nanostrukturované materiály v mnoha směrech unikátní vlastnosti (vysoká citlivost a selektivita, velký aktivní povrch). Cílem práce bude návrh a realizace senzorů na bázi aerogelů tvořených anorganickými oxidy a jejich případnou chemickou (selektivní organické receptory, modifikátory povrchového napětí) a fyzikální modifikací (laserové žíhání, zabudování katalyticky aktivních nanočástic). Pro vyhodnocováni senzorické odezvy se bude využívat impedanční spektroskopie a UV-VIS-NIR spektrometrie.
Vývoj moderních štítů elektromagnetického záření jako pasivní ochrany informací před odposloucháváním
Anotace
Rozšiřování moderní elektroniky, integrovaných obvodů, mikroprocesorů a obecně komunikační a výpočetní techniky s sebou přináší i vysoké riziko vyzrazení kritických informací o infrastruktuře, ve kterých jsou tyto prvky využívány. V krajním případě může dojít i k úniku či převzetí administrátorských oprávnění, což může být zneužito k digitálnímu vandalismu, vyzrazení důležitých informací či útokům na infrastrukturu samotnou. Jednou z velice efektivních a obtížně odhalitelných metod těchto útoků je i vzdálené odposlouchávání informací, jež jsou emanovány z elektronických zařízení ve formě elektrického či magnetického pole. S rozvojem levné rádiové techniky a v důsledků snadno dostupných knihoven a algoritmů pro zpracování signálu již nemusí být podobný útok pouze doménou bohatých, státy sponzorovaných, organizací, ale postupně může být osvojován běžnou hackerskou komunitou a zneužíván ke kriminálním účelům. Cílem této práce je tedy prozkoumat možnosti a vyvinout a otestovat lehké a flexibilní ochranné štíty na bázi moderních nanomateriálů, které budou sloužit jako účinná pasivní ochrana elektronických zařízení před vzdáleným odposloucháváním informací. Za tímto účelem budou připraveny nové kompozitní materiály na bázi elektricky vodivých nanočástic s magnetickými vlastnostmi. Budou studovány možnosti jejich kompatibilizace s nosičem, chemická struktura a morfologie, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti a metody a možnosti jejich zpracování do požadovaného tvaru a formy vhodné k využití v miniaturní elektronice. Součástí experimentů bude i testování pasivních štítů v simulovaných i reálných podmínkách a vyhodnocování jejich schopnosti tlumit elektromagnetické vlnění vyzařované elektronickými zařízeními.
Vývoj nových výpočetních metod pro polaritonickou chemii
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav fyzikální chemie J.H. AV ČR, v. v. i.
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav fyzikální chemie J.H. AV ČR, v. v. i.
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Molecular chemical physics and sensorics (
výuka v anglickém jazyce
)
|
| Školitel: |
RNDr. Libor Veis, Ph.D.
|
| Předpokládaná forma studia: |
Prezenční |
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Rychle se rozvi?jeji?ci? obor polaritonicke? chemie pr?edstavuje zcela novy? pr?i?stup k chemii. Sve?tlo v ne?m neni? jen vedlejs?i? faktor chemicky?ch reakci? nebo obecny? zdroj energie, ale ma? daleko vy?znamne?js?i? roli. Di?ky silne? interakci molekul s rezonanc?ni?mi mo?dy kavit vznikaji? hybridni? stavy sve?tla a hmoty zna?me? jako polaritony, ktere? pr?i?mo ovlivn?uji? vlastnosti molekul a nabi?zeji? alternativni? cesty k pr?i?me?mu r?i?zeni? a manipulaci chemicky?ch procesu?. V chemicky?ch reakci?ch mu?z?e polaritonicka? chemie napr?i?klad nahradit funkci klasicky?ch katalyza?toru?. Tato práce si klade za ci?l vy?voj novy?ch vy?poc?etni?ch pr?i?stupu? pro popis silne? korelovany?ch molekul v prostr?edi? rezonanc?ni?ch kavit, založených na metodě renormalizac?ni? grupy matice hustoty (DMRG).
Vývoj obnovitelných vodivých hydrogelů pro flexibilní systémy skladování energie
|
Místo výkonu práce:
|
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, FCHI, VŠCHT Praha
|
| Garantující pracoviště: |
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
|
|
Dále nabízena v programech:
|
Chemie (
výuka v českém jazyce
)
|
| Školitel: |
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
| Předpokládaný způsob financování: |
Stipendium + mzda |
Anotace
Pro napájení nositelných elektronických zařízení byly vyvinuty různé flexibilní systémy pro ukládání energie, které fungují v podmínkách postupného ohýbání, natahování a dokonce i kroucení. Superkondenzátory a baterie jsou považovány za nejslibnější zdroje energie/napájení pro nositelnou elektroniku, avšak zajištění jejich elektrochemické udržitelnosti a mechanické odolnosti je klíčové. Elektricky vodivé obnovitelné hydrogely, které spojují elektrické vlastnosti vodivých materiálů s jedinečnými vlastnostmi obnovitelných hydrogelů, poskytují ideální rámec pro návrh a konstrukci flexibilních superkondenzátorů a baterií. Tento projekt se zaměří na vývoj nových funkčních hydrogelů z obnovitelných zdrojů s kontrolovatelnou velikostí, složením, morfologií a vlastnostmi rozhraní. Bude provedeno základní pochopení vztahů mezi chemickým složením, strukturou, vlastnostmi rozhraní, napětím, elektrickou vodivostí a elektrochemickými vlastnostmi vodivých hydrogelů. Bude posouzeno účinné použití těchto vodivých hydrogelů v pružných systémech pro ukládání energie.
|
