Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Dr. Michael G. S. Londesborough

Anotace

Aneutronická fúze protonu a jádra 11B za vzniku tří jader 4He je nejúčinnějším a ekologicky nejbezpečnějším zdrojem energie, který je milionkrát vydatnější než například spalování uhlí, a bez jakýchkoli problémů spojených s radioaktivitou, které zase přináší jaderné štěpení. K dosažení p-B fúze je zapotřebí enormní stlačení 10^5 násobku hustoty pevných látek. Pokroky v laserové technologii vedou k vytváření takových podmínek, ve kterých světlo generuje silné tlakové vlny v plazmatu obsahujícím B a H. Zde je potřeba lépe porozumět ideálnímu složení paliva a jeho charakteristikám. Tento projekt, podpořeno grantem EU Pathfinder, navrhuje jako palivo pro aneutronickou fúzi borany, které se skládají výhradně z atomů B a H v poměrech cca. 1:1 a jsou také velmi blízko sebe, a tak se eliminuje potřeba jakéhokoli primárního terče generujícího protony, a proto jsou dobrým začátkem pro inerciální udržení. Máme v úmyslu využít všestrannost chemie boranů k vytvoření širokého portfolia kandidátů na palivo, ke studiu jejich chování v podmínkách inerciálního udržení a k prokázání jejich užitečnosti při fúzi p-B.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Tomáš Baše, Ph.D.

Anotace

Atomárně přesně definované kovové klastry představují rozvíjející se oblast materiálů jejichž vlastnosti jsou ovlivněné jejich rozměry a mohou být považovány za přechodové od atomární úrovně k makroskopické „bulk“ formě. V nedávné době jsme popsali několik prvních příkladů hybridních kovových a (kar)boranových klastrů a demonstrovali jejich vyjimečnou teplotní stabilitu. Toto PhD téma se zaměří na nové stabilní hybridní klastry s různou nuklearitou a zároveň na syntézu (kar)boranových klastrů s různými funkčními skupinami vhodnými k dalším chemickým experimentům hybridních klastrů. Navržené téma zahrnuje řadu syntetických, analytických a výpočetních výzev, které souvisí s velikostí nových hybridních molekul skládajících se ze stovek až tisíců atomů. Projekt je součásti mezioborové mezinárodní spolupráce.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Kaplan Kirakci, Ph.Dr.

Anotace

Molybdenové klastry nanometrových rozměrů jsou agregáty šesti atomů molybdenu s ligandy. Práce zahrnuje jejich syntézu, studium stability, luminiscence a biologických účinků. Klastry po aktivaci viditelným světlem produkují singletový kyslík, který je vysoce reaktivní a má cytotoxické účinky. Nedávno jsme zjistili, že klastry lze také excitovat rentgenovým zářením (RTG). Již jsme získali slibné výsledky v oblasti RTG-indukované fotodynamické terapie. Klastry představují účinné sloučeniny pro vývoj léčiv určených ke zvýšení účinnosti radioterapie rakoviny, pro fotodynamickou terapii nebo fotoinaktivaci bakterií.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Jiří Henych, Ph.D.

Anotace

Práce se zaměřuje na přípravu nanostrukturních oxidů ceru různými především "wet chemical" metodami a jejich využití v environmenálních a bio-aplikacích. Výjimečné povrchové redoxní vlastnosti CeO2 nanostruktur umožňují reaktivní adsorpci/katalytický rozklad nebezpečných polutantů (jako jsou pesticidy nebo léčiva ve vodách), ale i např. bojových chemických látek. Kromě toho nanočástice CeO2 vykazují neobyčejné pseudo-enzymatické vlastnosti a mohou tak napodobovat enzymy v živých organizmech což by mohlo vést k rozvojí umělých enzymů tzv. nanozymů.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Bohumír Grüner, CSc.

Anotace

Téma 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.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Jan Šubrt, CSc.

Anotace

Li-ion baterie jsou jedním z nejslibnějších elektrochemických zdrojů energie. Materiály na bázi Ti, jako Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, TiO2-B a H2Ti3O7, jsou považovány za důležité anody pro lithium-iontové baterie kvůli jejich vysoké bezpečnosti a vynikající cyklické stabilitě. Li-iontová baterie (LIB) (obvykle využívající uhlíkové materiály jako anodu) čelí výzvám, pokud jde o převzetí hybridních elektrických vozidel a stacionárních zdrojů energie. Sloučeniny na bázi Ti, zejména Li4Ti5O12, byly prokázány jako nejslibnější anodové materiály, protože vykazují vynikající cyklickou reverzibilitu a vysoké provozní napětí pro zajištění zvýšené bezpečnosti. Rychlost těchto materiálů na bázi Ti je však relativně nízká kvůli velké polarizaci při vysokých rychlostech nabíjení a vybíjení. Ke zvýšení elektrické vodivosti byly použity dopování, povrchové modifikace a iontová difuzivita vytvořením různých nanomateriálů. Bude použit nový způsob přípravy založený na extrakci síranových iontů z krystalů titanylsulfátu a jejich nahrazení hydroxylovými skupinami ve vodném alkalickém roztoku. Metoda vede k nanostrukturované kyselině metatitaničité nebo alkalickým titanátům.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Jan Hynek, Ph.D.

Anotace

Neustále 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.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Matouš Kloda, Ph.D.

Anotace

Metal-organické sítě (Metal-Organic Frameworks, MOFs) jsou porézní krystalické materiály založené na kombinaci kovových center nebo klastrů s dvou a vícevaznými organickými ligandy. Široká škála dostupných kovů a spojovacích molekul dává možnost ladit chemické a fyzikální vlastnosti MOFů a přizpůsobit je na míru konkrétní aplikaci. Fosfinátová koordinační skupina (POOH) tvoří stabilní vazby ke kovovým centrům a zároveň vytváří predikovatelné koordinační motivy, poskytuje tedy výhody oproti tradičně využívaným karboxylovým a fosfonátovým skupinám. Cílem disertační práce bude syntéza a charakterizace nových MOFů za použití fosfinátových spojovacích molekul s důrazem na přípravu krystalů vhodných pro stanovení struktury rentgenovou difrakcí. V rámci práce bude také testována stabilita vzniklých MOFů a jejich použití pro praktické aplikace jako je například sorpce polutantů nebo elektronová a protonová vodivost. V rámci disertační práce se student naučí syntetické postupy při přípravě nových spojujících molekul, organokovových sítí a dále jejich charakterizace (NMR, práškový a monokrystalový XRD, sorpce N2, termická analýza apod.) až po studium jejich aplikací. Práce bude probíhat na pracovišti Ústavu anorganické chemie AV ČR v Řeži.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Karel Škoch, Ph.D.

Anotace

Katalýza komplexy přechodných kovů představuje osvědčený a způsob k efektivnějšímu provádění chemických reakcí. Přestože bylo v tomto ohledu dosaženo skvělých výsledků, využití přechodných kovů představuje i určité nevýhody (vysoká cena, toxicita, strategická či environmentální rizika), které vedou ke snaze hledat nové a alternativní přístupy ke katalýze. Jednou z možností je využít reaktivity prvků hlavní skupiny. Jako boranyliové sole se označují sloučeniny trojmocného boru, které díky kladnému náboji lokalizovanému na atomu boru představují výjimečně silné Lewisovské kyseliny. Výhodou je však jejich relativní dostupnost a často odlišná (a tedy atraktivní) reaktivita, což činí tyto sloučeniny zajímavými pro přípravu nových činidel, katalyzátorů či objevování nových syntetických cest. Cílem práce bude příprava karbeny (či jinými donory) stabilizovaných boranyliových solí a studium jejich struktury a reaktivity s přihlédnutím pro jejich eventuální využití pro fotofyzikání měření (molekulární senzory) či katalyzátorů pro aktivace C-H vazeb či fixace CO2. Aplikant si během práce osvojí pokročilé techniky syntézy na pomezí organické a anorganické chemie včetně manipulace, izolace a charakterizace citlivých látek za použití Schlenkových technik či gloveboxu.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Jan Demel, Ph.D.

Anotace

Aktivní borán je novým typem porézního polymeru, který byl vyvinut na Ústavu anorganické chemie v Řeži. Aktivní borán vzniká termální syntézou boránových klastrů s organickými molekulami při vysoké teplotě. Analýza ukazuje, že je pravděpodobně složen z boránových klastrů pospojovaných pomocí organických můstků. Prvotní studie ukazují, že tento typ materiálu má nejen vysokou sorpční kapacitu pro testované emergentní polutanty, ale take je to účinný katalyzátor reakcí katalyzovaných Lewisovskými kyselinami. Cílem disertační práce bude příprava nových porézních struktur, jejich detailní charakterizace a použití především jako katalyzátory pro kysele katalyzované reakce. V rámci disertace se student naučí systematické práci v laboratoři, vyhodnocování dat z celé řady charakterizačních metod (práškový XRD, sorpce N2, infračervená spektroskopie, NMR, atd.) a studium použití připravených porézních struktur pro konkrétní aplikace. Práce bude probíhat na ÚACH AV ČR v Řeži.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Bohumír Grüner, CSc.

Anotace

Chemie chirálních klastrových sloučeniny boru patří dosud k velmi málo prostudovaným oblastem, ačkoliv jejich axiální či helikální chiralita je podobná jako u některých typů organických látek (BINOL) či ansa-substituted metallocenů. Téma se týká připravy opticky aktivních klastrových sloučenin, separace ennantiomerů a využití látek v medicíně.

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Josef Buršík, CSc.

Anotace

Tématem disertační práce je studium tenkých vrstev multiferoických hexagonálních feritů s magnetoelektrickým (ME) jevem připravovaných metodami “měkké” chemie ve formě tenkých vrstev metodami depozice z kapalné fáze (CSD). Vybrané hexaferity strukturního typu U, Y a Z, vykazující magnetoelektrické vlastnosti, patří do skupiny intenzivně studovaných multiferoik (https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-conmatphys-020911-125101). Výzkum bude zaměřen na vývoj a optimalizaci CSD syntetických postupů a studium reálné (mikro)struktury (x-ray a neutronová difrakce, elektronová mikroskopie) a jejího vztahu k funkčním (ME) vlastnostem materiálu. Fyzikální část práce zahrnuje stadium elektrických, dielektrických, magnetických a magnetoelektrických vlastností (ve spolupráci jak s domácími, tak i zahraničními fyzikálními laboratořemi).

Garantující pracoviště:	Ústav anorganické chemie Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i.
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Petra Ecorchard, Ph.D.

Anotace

2D a vrstevnaté materiály (např. podvojné vrstevnaté hydroxidy nebo alkoxidy) budou připravovány jako samonosné katalyzátory. Tento typ materiálu bude modifikován iontovými kapalinami (např. imidazoliového typu), obsahující kov. Tyto iontové kapaliny budou mobilizovány na povrchu 2D nebo vrstevnatých materiálů a celé systémy budou studovány pro heterogenní katalýzu, především pro polymerizaci s otevřením kruhu.