|
Chemie (FCHI)
Doktorský program,
Fakulta chemicko-inženýrská
Cílem doktorského studijního programu Chemie je vzdělávat vysoce kvalifikované odborníky s teoretickými znalostmi a praktickými dovednostmi z oblasti analytické a fyzikální chemie. Absolventi tohoto programu budou připraveni na samostatnou vědeckou práci ve výzkumných institucích, na univerzitách nebo v praxi v oblasti analytické chemie léčiv, forenzní analytické chemie, analytické chemie a jakostního inženýrství, technické fyzikální chemie, termodynamiky, kvantové chemie, chemické fyziky, membránového inženýrství atd. UplatněníAbsolvent studijního programu Chemie získá hluboké interdisciplinární teoretické i praktické znalosti v oboru analytické a fyzikální chemie, bude zvládat a vyvíjet experimentální techniky a kvalifikovaně ovládat přístroje odpovídající jeho specializaci díky nabytým teoretickým a praktickým znalostem principů a možností jejich použití. Osvojená metodologie vědecké práce, moderní laboratorní a výpočetní techniky, pokročilé metody aplikované matematiky a statistiky spolu s jazykovými a softskills dovednostmi zajistí absolventovi odpovídající personální růst, zvýšenou prestiž ve společnosti a lepší postavení na trhu práce. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2024/25Ab initio modelování ultrarychlých dějů iniciovaných RTG zářením
AnotaceRentgenová spektroskopie je mocným a bezprecedentním nástrojem pro zkoumání nejrůznějších jevů. Díky vysoké citlivosti kombinované se selektivitou vůči jednotlivým atomům poskytují rentgenové spektroskopie ideální možnost, jak studovat chemické prostředí v molekulách a v komplexních prostředích, i jak přímo studovat související jevy, jako je konjugace nebo aromaticita, nebo jak iniciovat různé ultrarychlé procesy. Nedávné experimenty v plynné fázi prováděné v rezonanci (rezonanční Augerova spektroskopie) otevřely novou cestu pro komplexní popis molekulární elektronické struktury a ultrarychlé dynamiky ve vysoce excitovaných stavech, kterou je jinak obtížné interpretovat jinými metodami. Experimenty v kapalné fázi poskytují jedinečnou možnost přístupu k různým vazebným vzorcům nebo identifikaci relaxačních procesů v kondenzovaných systémech. Experimenty nicméně potřebují teoretickou podporu pro detailní pochopení charakteru ultrarychlých procesů a související dynamiky. Teoretická práce bude vyžadovat využití nestandardních metod kvantové chemie a vývoj nových přístupů a protokolů pro studované systémy.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Ab-initio modelování vodných roztoků pomocí strojového učení
AnotaceDíky rostoucí výpočetní síle, jsou výsledky počítačových simulací limitovány prakticky pouze kvalitou vstupních parametrů použitého modelu. V případě molekulárních simulací jde o použitá "empirická" silová pole, která se tradičně opírají o dostupná experimentální termodynamická data a o jednoduché informace z kvantově-chemických výpočtů. Tyto tradiční postupy lze nahradit využitím přesných ab-initio výpočtů, které jsou ale výpočetně extrémně náročné. Tyto náročné výpočty lze využít pro trénink neuronových sítí. Za pomoci strojového učení lze výpočetní nároky těchto aproximativních ab-initio simulací přiblížit nárokům simulací se silovými poli [1] a v důsledku získat numericky přesná řešení studovaných modelů. Tento moderní přístup má potenciál významně omezit vliv volby silového pole na získané výsledky a tedy obdržet správné odpovědi na fundamentální vědecké otázky ze správných důvodů. V této práci se zaměříme na aplikaci této metody na studium vodných roztoků solí a v nich rozpuštěných solutů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Analýza nepeptidových analogů ghrelinu, potenciálních léčiv obezity/kachexie
AnotaceObezita představuje v současnosti velký problém a zátěž pro zdravotní systém v mnoha zemích světa. V současné době je jen velmi málo terapeutik schopných účinně a bez velkých vedlejších účinků tento problém řešit. Naproti tomu je kachexie sice méně rozšířená, ale o to nebezpečnější, protože poměrně často rychle vede k fatálním důsledkům pro pacienta. Projekt se bude zabývat analýzou nově připravených originálních látek především na bázi nepeptidových analogů ghrelinu. Podle předběžných experimentů látky tohoto typu mohou představovat zcela novou třídu potenciálních terapeutik pro regulaci příjmu potravy. Projekt bude řešen ve spolupráci se zahraničním pracovištěm.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Analýza stopových prvků v matrici organických rozpouštědel metodou ICP-MS
AnotaceAnalýza vzorků s vysokým podílem organických rozpouštědel metodou ICP-MS je značně problematická z hlediska stability plazmatu. Cílem práce bude testovat toleranci ICP-MS k různým typům organických rozpouštědel, stanovit jejich vliv na termodynamickou rovnováhu tvorby iontů v plazmatu a vyvinout metodiku pro snížení zátěže plazmatu při analýze stopových prvků v matricích organických rozpouštědel.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Automatizované studium mechanismů fotochemických reakcí
AnotaceDizertační práce bude zaměřena na studium mechanismů reakcí v základním i v excitovaných stavech, s využitím ab initio technik a technik ab initio molekulové dynamiky. Očekává se vývoj nových výpočetních technik zaměřených na automatické vyhledávání klíčových aspektů reakčních mechanismů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Diagostika rakovin
AnotaceVe spolupráci s oddělením radiační onkologie (primář MUDr. M. Pála nemocnice Na Bulovce a s Protonovým centrem (doc. MUDr. Kubeš) budou získáváni dobrovolníci s vybranými typy rakovin, kteří budou ochotni poskytovat své pachové vzorky k chemické analýze na GCxGC/TOF. Získané naměřené vzorky budou analyzovány směrem k primárním pachovým sloučeninám, které budou porovnávány s pachy zdravých jedinců. Analýza bude směrována k rozpoznání markerů v pachu jedince, přičemž matematické modely budou vytvářeny ve spolupráci s pracovišti umělé inteligence na ČVUT Praha a VUT Brno. Z forenzního pohledu jde o skupinovou identifikaci nemocných. Předpokládá se zahraniční spolupráce s Francií a Velkou Británií
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Experimentální a teoretické studium závislosti chemických posunů NMR na teplotě a rozpouštědle
AnotaceCílem práce je naměřit NMR spektra vybraných látek při různých teplotách v různých rozpouštědlech a následně se s pomocí molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů pokusit odhalit fyzikálně-chemickou podstatu pozorovaných změn, a využít jich pro interpretaci změn v kovalentní i nekovalentní chemické struktuře studovaných molekul a jejich komplexů s molekulami rozpouštědla.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Experimentální a teoretický výzkum iontových kapalin
AnotaceTradiční iontové kapaliny jsou založené na fukcionalizovaných kationtech amidazolia, ammonia a jiných. Dominantní roli zde hraje delokalizovaný náboj v kombinaci s přítomností hydrofóbních skupin. Jako důsledek jsou tyto látky, velmi odlišné od přírodních materiálů, často toxické pro své okolí. V nové generaci iontových kapalin jsou proto přítomné jemnější motivy funkčních skupin. Například řetězce kde se alkylové skupiny střídají s etherovými, a náboj je lokalizován na karboxylové skupině. Tyto látky nejsou toxické a většinou jsou snadno degradovatelné běžnými přírodními procesy. V této práci budeme zkoumat iontové kapaliny z rodiny Akypo LF2. Akypo LF2 je karboxylová kyselina s alkylovým řetězcem, který obsahuje osm ethylenglykolový skupin a oktanový blok. Díky přítomnosti hydrofóbní a hydrofilní části se látka ve vodných roztocích chová jako surfaktant. Protože se jedná o kyselinu, lze od ní odvodit různé soli. Jejich neobvyklou vlastností je, že jsou kapalné. Tedy tyto látkou jsou za pokojové teploty iontovými kapalinami s potenciálně širokým spektrem využití. V této PhD práci se zaměříme na molekulární a strukturní popis řady kovových Akypo LF2 iontových kapalin. Na straně experimentu pak jde o proměření fyzikálně-chemických vlastností cílených na průmyslové využití. Tato experimentální data budou dále využita ve vývoji atomárního modelu pro Akypo LF2 iontové kapaliny. Molekulárně dynamických simulace umožní jednak ověřit termodynamická, kinetická a strukturní experimentální data na čistě teoretických základech, druhak by měli přispět k mikroskopickému vysvětlení unikátních vlastností Akypo LF2.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Forenzní aplikace metod vibrační a chiroptické spektroskopie
AnotaceZatímco metody vibrační spektroskopie (především infračervená absorpce a Ramanova spektroskopie) jsou ve forenzní praxi dlouho etablovány, v případě chiroptické spektroskopie (cirkulární dichroismus a Ramanova optická aktivita) tomu tak není. Předmětem práce proto bude vývoj metod zaměřených především na chiroptickou spektroskopii pro analýzu forenzně významných látek a přípravků ze záchytů, zejména psychoakticních látek a drog (například kathinonů, kanabinoidů) a padělků léčivých přípravků (například Avanafilu), které se na černém trhu stále objevují v nových chemických modifikacích. Předmětem práce bude nejen vlastní experimentální spektroskopická analýza, ale též interpretace spekter a studium struktury těchto látek, včetně určení absolutní konfigurace, pomocí metod výpočetní chemie. Práce bude realizována za podpory grantových projektů bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra ČR.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Glycerorové dendrimery pro zapouzdření účinných složek: fyzikálně-chemický pohled
AnotaceTato práce se bude zabývat využitím glycerolovch poly(amidoaminovými) (PAMAM) dendrimerů rozpustných ve vodě pro zapouzdření aktivních složek používaných v kosmetickém průmyslu. Pomocí fyzikálně-chemických experimentálních metod (např. osmometrií v parní fázi, inert gas stripping nebo isotermální titrační kalorimetrie) budou studovány vztahy mezi rozpuštěncem a rozpouštědlem ve vodných roztocích dendrimerů a vybraných kosmetických účinných složek jako je např. niacinamid, vitamín C, retinol nebo kyselina hyaluronová. Výsledkem práce bude účinná metoda zapouzdření a lepší pochopení interakcí mezi funkčními skupinami navržených dendrimerů s rozpouštědlem a enkapsulovaných aktivních složek. Tato disertační práce je navržena ve spolupráci s Prof. Sandrine Bouquillon a může být vypracována pod dvojím vedenim (co-tutelle nebo v rámci programu Erasmus+) v Ústavu fyzikální chemie VŠCHT Praha a na unierzitě Reims Champagne-Ardenne ve Francii.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Chemická modifikace povrchu karbidu křemíku kovalentním navázáním funkčních molekul a studium jeho fyzikálně-chemických vlastností
AnotaceCílem práce je modifikovat pevný povrch karbidu křemíku kovalentním navázáním funkčních molekul a následně studovat fyzikálně-chemické vlastnosti a využitelnost těchto materiálů pro konstrukci chemických senzorů a organických elektronických součástek. Práce zahrnuje přípravu organických látek s funkční skupinou umožňující kovalentní připojení k aktivovanému SiC povrchu, chemickou a fyzikální analýzu připravených materiálů a studium jejich fyzikálně-chemických vlastností řadou různých metod.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Isolace a identifikace organických látek z přírodních materiálů pomocí NMR
AnotaceV současné době se na trhu objevuje stále více nových produktů pocházejících z přírodních materiálů. Tyto produkty obvykle obsahují neidentifikované či dosud neznámé přírodní látky, nebo v rozporu s deklarovaným obsahem obsahují přidané nepřírodní látky. Cílem práce je tyto látky identifikovat a u neznámých látek stanovit molekulovou strukturu, zejména pomocí 1D a 2D NMR experimentů a s podporou hmotnostní spektrometrie. Práce bude zahrnovat též izolaci a čištění studovaných látek.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Mikrovlnná spektra izotopologů mezihvězdných sloučenin molekul a zastoupení isotopů v různých částech vesmíru
AnotaceDosud neměřené isotopology (13C, 15N, D, 17O atp.) organických sloučenin, které byly pozorovány teleskopy v mezihvězdném prostoru budou měřeny na pražských MW spektrometrech a analyzovány v termínech rotačních Hamiltoniánů a operátoru tranzitního momentu. Získaná data budou komparována s daty MW teleskopů. Intenzity nově objevených molekul v interstelárních spektrech z teleskopů budou porovnávány se standardními isotopology a na zakladě těchto poměrů budou odhadovány poměry isotopického zastoupení v daných oblastech vesmíru. Získané údaje o isotopickém složení budou porovnány s poměry na zemi a se současnými poznatky. Předpokládá se spolupráce se zahraničními astrofyziky.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Modelování přenosu náboje v kapalné fázi
AnotaceProcesy přenosu náboje jsou zásadní pro pochopení chemických reakcí. Tradiční elektrochemické techniky často nemohou plně charakterizovat tyto děje. Nicméně současné pokroky ve fotoemisní spektroskopii v kapalných mikrotryskách nabízejí slibné cesty k integraci spektroskopie s elektrochemií. V navrhované práci se bude využívat inovativních metod z kvantové chemie, statistické mechaniky a molekulárního modelování k objasnění spojení mezi spektroskopií a elektrochemií.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Modelování vysoce koncentrovaných elektrolytů
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Modifikace elektrodových povrchů pro bioanalytické aplikace
AnotaceV dnešní době jsou hledány rychlé, neinvazivní, vysoce citlivé a specifické senzory pro detekci důležitých bioanalytů jako jsou biomarkery. Biomarkery jsou měřitelné indikátory specifického biologického stavu. Příslušné biomarkery mohou být např. ve formě nukleotidů, proteinů, hormonů a metabolitů. V mnoha případech je nádorová progrese doprovázena zvýšenou hladinou glykoproteinů v krvi. Konkrétní screening může být proveden např. sledováním množství kyseliny sialové, která je relativně stabilní oproti proteinům. Právě funkcionalizované konjugované polymery (KP) jsou obzvláště atraktivní materiály v designu různých důležitých detekčních systémů. Imobilizace specifické sloučeniny na polymerních površích zlepšuje jejich vlastnosti jako je citlivost a selektivita k cílenému analytu. Je známo z literatury, že KP funkcionalizované boronovou kyselinou, porfyrinem a dalšími látkami jsou citlivé na specifické analyty, jako jsou cukry. Pomocí molekulárního designu KP jsme schopni dosáhnout sofistikovanějšího a spolehlivějšího rozpoznávacího systému. Jednou z možných cest jak získat funkcionalizovanou elektropolymerní vrstvu je post-polymerační modifikace. Cílem disertační práce je nalézt vhodné metody post-polymerační modifikace elektropolymerních vrstev za účelem stanovení specifických bioanalytů/biomerkerů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Molekulární simulace atmosférických aerosolů
AnotaceAtmosféra země představuje unikátní chemický reaktor, ve kterém mimořádnou roli hrají jak fotochemické reakce, tak reakce heterogenní. Obsahem navrhované dizertační práce je teoretické modelování chemických a zejména fotochemických procesů ve stratosféře a v troposféře s použitím celého arzenálu teoretických metod. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Molekulové simulace rozhraní elektrody a elektrolytu
AnotacePráce se zaměří na teoretické studium rozhranní mezi elektrodovým materiálem a elektrolyty. Součástí bude také studium extrémně koncentrovaných elektrolytů, zejména v kontextu nových zdrojů elektrické energie. Budou využity techniky kvantové chemie a statistické mechaniky. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Možnost určení „středu vesmíru“ prostřednictvím mikrovlnné spektroskopie izotopologů mezihvězdných sloučenin
AnotacePozadí práce spočívá v kosmologickém předpokladu, že relativní poměry izotopů jednoho prvku rostou s časem ve prospěch těžších izotopů. Cílem práce je naměření mikrovlnných spekter izotopologů sloučenin, které již byly prostřednictvím svých nejčetnějších izotopologů identifikovány v mezihvězdném prostoru. Experimentální frekvence těchto dosud neměřených isotopologů (13C, 15N, D, 17O atp.) organických sloučenin by dovolily identifikovat tyto molekuly v prostoru prostřednictvím dosud neidentifikovaných linií ve spektrech měřených radioteleskopy. Poměry intenzit analogických linií radioizotopů pak přímo určují jejich poměry koncentrací, které se, v principu, v různých částech vesmíru mohou lišit. Je třeba poznamenat, že dosud bylo přiřazeno pouze asi 20 procent spektrálních linií měřených teleskopy. Porovnání intenzit různých izotopologů umožní odhadnout relativní koncentrace isotopů v různých částech vesmíru a tento zcela nový poznatek by umožnil zcela nové kosmologické poznatky. Interpretace získaných dat bude konzultována s předními astrofyziky.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Multifunkční nano/mikrorobotické systémy pro boj s bakteriálními infekcemi
AnotaceZvyšující se odolnost bakterií vůči stávajícím antibiotikům představuje významné globální ohrožení veřejného zdraví. Stávající antibiotické léčby často čelí výzvám při efektivní dodávce léčiv na místo infekce, což vede k nechtěným mimo-cílovým účinkům a rozvoji a šíření rezistence na léky. Proto je naléhavá potřeba rozvoje přístupů, které mohou efektivně dodávat antimikrobiální náklady na místo infekce. Systémy pro dodávání léků založené na mikro/nano-robotech s antimikrobiálními vlastnostmi se nedávno objevily, a získaly značný zájem jako potenciální terapeutické řešení proti bakteriální rezistenci. Mikro a nanoroboti jsou zmenšené ovladatelné zařízení navržené pro provoz na mikrometrové a nanometrové úrovni. Projevují schopnost autonomního nebo polem řízeného pohybu, aktivní přepravy terapeutických nákladů, provedení přesné mikromanipulace, použití robustních mechanických sil během pohybu a reakci na interní faktory (jako je pH, chemické gradienty atd.) nebo vnější podněty (včetně magnetického pole, světla, ultrazvuku atd.). Tyto vlastnosti umožňují cílené dodání antimikrobiálních látek na infikovaná místa a zvyšují průnik skrz bakteriální biofilmy. Navzdory dosavadním úsilím je tato oblast výzkumu teprve v plenkách. Například k řešení složitých podmínek infekce je nezbytné vyvinout multifunkční antimikrobiální mikro/nanoroboty. Navíc při jejich návrhu je třeba zvážit i biokompatibilitu a biodegradabilitu/obnovitelnost antimikrobiálních mikro/nanorobotů. Tento projekt se zaměří na návrh, vývoj a charakterizaci nových biodegradovatelných multifunkčních mikro/nanorobotů k boji proti rezistenci bakterií. Experimentální vývoj antimikrobiálních mikro/nanorobotů bude podporován výpočetním návrhem.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, FCHI, VŠCHT Praha
Neinvazivní metoda monitorování nádorových onemocnění v populaci
AnotaceZa použití metod umělé inteligence budou hledány korelace mezi složením primárního pachu a různými typy rakovin. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s pražskými onkologiemi (Na Bulovce, 1. LF-UK), s onkologií v Olomouci, s odborníky na umělou inteligenci (ČVUT a VUT -Brno)a se studenty Bc. a Mgr. studia na VŠCHT (při sběru dat od onkologických pacientů). Předpokládá se mezinárodní spolupráce (Francie) a podpora z grantového projektu.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
NMR-omika pro analýzu aerosolových částic
AnotaceHlavním cílem práce je adaptace metody pro analýzu organických sloučenin obsažených v aerosolových částicích pro 600 MHz NMR spektrometr. Dílčími cíly jsou rozšíření knihovny stanovovaných látek, měření a vyhodnocování reálných vzorků, a určování potenciálních zdrojů znečištění ovzduší.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Centrální laboratoře
Olfaktronická identifikace osob
AnotaceDetailní chemická analýza (GCxGC-TOF) pachových stop bude základem pro tvorbu digitálních pachových signatur, které budou základem pro chemometricky korektní individuální a skupinové identifikace (pohlaví, krevní skupiny, Rh-faktory, etnické původy) osob. Cílem práce bude i vypracování metodik, které budou použitelné pro práci policejních orgánů nejen v ČR. Práce předpoklá spolupráci odborníků na umělou inteligenci (CVUT Praha, VUT Brno), policejních expertů naohledání místa činu a na olfaktorickou identifikaci. Předpokládá se grantová podpora a spolupráce se zahraničními forenzními institucemi především ve Francii a v USA.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Polymerní vrstvy pro elektrochemickou detekci signálních molekul
AnotaceFunkční konjugované polymery (CP) jsou obzvláště atraktivními materiály při konstrukci různých důležitých senzorů ve farmacie a medicíně. V dnešní době je tato oblast výzkumu zaměřena na vývoj nových materiálů založených na polymerizovaných filmech s předem navrženými funkcemi. Inteligentní polymery poskytují více specifických interakčních míst, což umožňuje selektivní snímání četných analytů. Například elektropolymerace některých dobře známých indikátorů vede k tvorbě inteligentních polymerů s jedinečnými vlastnostmi. Inteligentní polymery nabízejí kombinaci několika různých způsobů vazby, zahrnujících iontovou výměnu, iontové dipóly, stohování typu p-p a interakce s vodíkovými vazbami. V rámci této disertační práce budou studovány, charakterizovány a aplikovány polymerizované vrstvy z aminoderivátů např. fenazinu, benzothiadiazolu nebo diaminobenzoové kyseliny. Tyto deriváty jsou stále zcela neprozkoumané materiály z hlediska jejich elektrochemických vlastností a aplikací. Elektrochemické vlastnosti polymerů lze pak zlepšit i použitím kroku modifikace. Předkládaná práce navrhne způsoby přípravy a modifikace elektropolymerních vrstev selektivních např. pro sacharidy, polysacharidy (heparin, kyselina hyaluronová a sialová) a/nebo nukleotidy. Tyto analyty jsou signální molekuly různých chorob a jejich množství je v tělních tekutinách pečlivě monitorováno. Cílem předkládané práce je příprava a detailní studium nových elektropolymerních vrstev elektrochemických senzorů určených k selektivnímu snímání vybraných signálních molekul.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Proteinové čipy pro hmotnostní spektrometrii připravené pomocí ambientního přistávání iontů
AnotaceProteinové čipy, někdy též proteinová pole, se vyvinuly z technologií připravených původně pro analýzu DNA/RNA. Při přípravě proteinových čipů jsou protilátky nebo antigeny imobilizovány na planární povrch ve formě pole o definované geometrii a rozteči. Tento povrch (proteinový čip) je analytickou platformou pro detekci afinitních partnerů imobilizovaných molekul. Nejčastější metodou detekce používanou ve spojení s proteinovými čipy je fluorescence. Ta je sice velmi citlivá, ale málo specifická a vyžaduje příslušné značení detekovaných molekul vhodnými značkami. Jednou z alternativních možností detekce analytů, zachycených a nabohacených na proteinových čipech, je hmotnostní spektrometrie. Ta je sice instrumentálně více náročná, ale je vysoce specifická a nevyžaduje značení (takzvaně „label-free“). Může se jednat buď o desorpčně ionizační hmotnostní spektrometrii (např MALDI), která je schopna analyzovat proteinové čipy přímo, nebo o hmotnostní spektrometrii s elektrosprejovým iontovým zdrojem. Elektrosprejové uspořádání vyžaduje omytí nabohaceného analytu z čipu, kompenzací za tento dodatečný krok je potom obvykle lepší limit detekce. V navržené disertační práci budou proteinové čipy připravovány metodou ambientního přistávání iontů, což je unikátní metoda pro modifikaci povrchů z plynné fáze. U takto připravených proteinových čipů se předpokládají aplikace v oblasti imunoesejí. Například čipy pro detekci alergenů v séru, infekčních faktorů jako je prokalcitonin a dalších klinicky významných antigenů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Přenos a transport náboje v molekulách a supramolekulárních systémech.
AnotaceCílem práce je studium přenosu elektronu v molekulách, které patří do skupiny porfyrinoidů. Práce bude zahrnovat přípravu a charakterizaci těchto látek ve spolupráci se skupinou Prof. Canarda na Aix-Marseille Univerzitě. Navržené molekuly představují vhodné kandidáty pro tvorbu tzv. ON/OFF přepínačů v molekulární elektronice. Vodivostní vlastnosti vybrané série nově syntetizovaných molekul budou zkoumány v závislosti na typu kotvicích skupin, substituce korolového centra, charakteru komplexovaného kationtu, jakož i na délce molekul (monomers and dimers). Vodivostní charakteristiky budou testovány pomocí metod přerušování molekulových spojů, které jsou zavedené v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského. Problematika bude řešena také pomocí elektrochemických metod s možným využitím vysokorychlostní voltametrie, impedančních měření a in-situ spektroelektrochemie (UV-Vis-NIR a FTIR).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Přenos enegie spojený s přenosem protonu
AnotaceProcesy, 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.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Příprava a aplikace nových stacionárních fází pro kapilární chromatografii a elektrochromatografii
AnotacePráce se bude zabývat přípravou nových sorbentů a separačních médií především využitelných v oblasti mikro a nano separací. Připravené fáze budou použivány v modech kapilární kapalinové chromatografie a elektrochromatografie. Aplikace budou zaměřeny na analýzu biologicky relevantních analytů a potenciálních léčiv.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Příprava a studium fotokatalytických vlastností chirálních molekulových receptorů založených na metaloporfyrinových derivátech
AnotaceCílem práce je příprava chirálních molekulárních receptorů a následně studovat jejich funkčnost za podmínek fotokatalytických reakcí. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu s poměrně komplikovanou izolací a identifikací připravených látek, experimentální studium fotokatalytických schopností a experimentální i teoretické studium jejich molekulových komplexů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Příprava pevných látek modifikovaných kalix[n]fyrinovými deriváty a studium jejich využitelnosti v senzorové analýze
AnotaceCílem práce je modifikovat povrch pevné látky kalix[n]fyrinovými deriváty a následně studovat funkčnost a využitelnost těchto materiálů v senzorové analýze. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu nových látek, experimentální studium jejich komplexačních vlastností (zejména pomocí NMR, UV-Vis, Fluorescence), a studium těchto vlastností po navázání na pevné povrchy.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Příprava pevných látek s kovalentně navázaným chirálním molekulovým receptorem a jejich využití pro chirální separace a analýzu
AnotaceCílem práce je připravit pevné látky s kovalentně navázanými chirálními molekulovými receptory (např. Trögerovy báze či kalix[n]fyriny) a využít je pro chirální separace a/nebo detekci chemických látek. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu, měření a vyhodnocování NMR, UV-Vis a Fluorescenčních spekter, titrační experimenty a studium molekulové struktury komplexů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Příprava solvatochromních pevných látek a jejich využití pro konstrukci fyzikálně-chemických senzorů
AnotaceCílem práce je připravit solvatochromní pevné látky modifikací vhodného nosiče nebo polymerací solvatochromního monomeru a následně studovat funkčnost a využitelnost těchto materiálů pro konstrukci senzorů chemických látek a/nebo fyzikálních vlastností. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu solvatochromních látek, měření a vyhodnocování NMR, UV-Vis a Fluorescenčních spekter, titrační experimenty a studium molekulové struktury komplexů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Racionální návrh systémů pro dodávání léčiv: Od <i>in silico</i> predikce kompatibility komponent po přípravu a charakterizaci
AnotaceNáplní disertační práce bude prozkoumat současné možnosti in silico přístupů jako nástrojů pro návrh systémů pro dodávání léčiv a vyvinout vlastní výpočetní metodologii, která umožní racionální selekci optimálních polymerních nosičů pro daná léčiva a optimalizaci vlastností navrhovaných lékových formulací.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Separace enantiomerů pomocí membránových procesů
AnotaceCílem doktorské práce bude dělení racemických směsí membránovými separačními procesy. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirální prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Doktorská práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu. U doktoranta bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Separace směsí plynů pomocí membránových procesů
AnotaceCílem disertační práce je čištění kouřovodů a dalších technických plynů efektivním využitím membrán k odstranění kyselých polutantů, jako jsou CO2, SO2 a vodní páry. Odstranění všech těchto sloučenin ze vzduchu v jednom kroku membránovou technologií je jedinečný a prospěšný úkol. Doktorská práce se zaměří na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci polutantů ze vzduchu s praktickými aplikacemi, zejména v ochraně životního prostředí. U doktoranda bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Sorpce binárních plynných a parních směsí - rozvoj experimentálních metod a modelů
AnotacePředmětem doktorské práce je experimentální studium sorpce průmyslově relevantních plynných a parních směsí v polymerech a anorganických sorbentech. Příkladem relevantních směsí jsou směsi látek obtížně destilativně dělitelných, například látek blízkovroucích (např. propan a propen) nebo tvořících azeotropy (např. alkohol-ester, alkohol-uhlovodík). Téma skýtá možnost rozvoje experimentálních technik pro studium sorpce v termodynamicky nerovnovážných (sklovitých) systémech, kterými disponuje nemnoho laboratoří na světě, a tím získání cenných dat pro rozvoj prediktivních a korelativních modelů. Ambicí tématu je přispět k fundamentální a stále aktuální otázce, jestli základním mechanismem sorpce v polymerech je absorpce nebo adsorpce, zobecňování modelů na multikomponentí systémy a současný popis měřených vlatností (sorpce, mechanické charakteristiky, atd.). Mimo standardní přístupy založené na empirických rovnicích lze sorpční data plynných směsí v sorbentech interpretovat prostřednictvím statisticko-termodynamických modelů odvozených z interakcí na mikroskopické úrovni. V tomto kontextu jsou perspektivními zejména modely založené na Kirkoodově-Buffově teorii a konceptu preferenční vazby.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Spektroskopické biomarkery krevní plazmy pro diagnostiku Alzheimerovy choroby
AnotacePráce se zabývá experimentální analýzou krevních vzorků metodami vibrační a chiroptické spektroskopie (infračervená absorpce, Ramanova spektroskopie, cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita) a vývojem pokročilých postupů analýzy a vyhodnocení spektroskopických dat s ohledem na možnosti diagnostiky Alzheimerovy choroby, jednoho z nejrozšířenějších neudrodegenerativních onemocnění. Analyzovány též budou vzorky pacientů s vaskulární demencí a odpovídajících kontrolních jedinců. Práce bude realizována ve spolupráci s klinickými pracovišti, především s Psychiatrickou klinikou Všeobecné fakultní nemocnice v Praze.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Stanovení tlaku nasycených par vysokovroucích látek významných z hlediska životního protředí
AnotaceTlak nasycených par je jednou z nejčastěji měřených termodynamických vlastností čistých organických sloučenin. Měření jsou u nízkovroucích sloučenin (např. složek benzínu) relativně snadná a přesná data lze najít v příručkách a databázích. Na druhé straně měření vysokovroucích sloučenin, jako jsou polyaromatické uhlovodíky nebo ftaláty, představuje náročný úkol a v literatuře je údajů nedostatek; navíc jsou tato data zpravidala zatížena značnou nejistotou která znemožňuje spolehlivé modelování osudu těchto látek v životním prostředí. Nekomerční přístroje sestavené v naší laboratoři umožňují měření v oblasti tlak; nižších než 1 pascal; námi vyvinutá metodika termodynamicky řízené extrapolace umožňuje spolehlivé stanovení tlaku par v oblasti milipaskalů. Práce se zaměří na stanovení tlaků par pro skupinu polyaromatických uhlovodíků uvedených v Seznamu prioritních látek znečišťujících látek sestaveném EPA USA, jako součást naší spolupráce s několika evropskými laboratořemi.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Stavba spektrometru cirkulárního dichroismu vysokého rozlišení v mikrovlnné oblasti
AnotaceTechniky spektroskopie cirkulárního dichroismu (CD) jsou známé v IČ a UF/VIS oblasti, kde umožňují získávat zásadní poznatky na hranici chemie, biologie a molekulové kvantové mechaniky, tedy všude tam, kde různé enantiomorfní formy molekul hrají zásadní roli. Mikrovlnná spektroskopie je z tohoto pohledu dosud celosvětově téměř netknutá, ačkoliv může přinést průlomové poznatky v astrofyzice, v hledání života ve vesmíru a jeho variabilit. Cílem doktorské je připravit návrh a zahájit stavbu unikátního mikrovlnného CD spektrometru na VŠCHT. Práce bude řešena ve spolupráci s elektro-fakultami (VUT Brno a ČVUT) a s astrofyziky v Kolíně nad Rýnem. Přístroj tohoto typu dosud nebyl na této planetě postaven.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studie konformačního chování nukleových kyselin založené na Ramanově spektroskopii výpočetních simulacích
AnotacePorozumění konformačnímu chování biomolekul je důležité pro biologii i lékařství. Ramanova optická aktivita je moderní spektroskopická metoda, velice vhodná pro studium struktury ve vodných roztocích. Interpretace spekter jsou ale závislé na jejich modelování pomocí kvantově-chemických a molekulově-dynamických výpočtů. To je obtížné zejména pro velké a komplexní molekuly jako jsou nukleové kyseliny. Abychom přispěli k rozvoji této metodologie, změříme spektra modelových polynukleotidů a najdeme vztah mezi spektrálními intenzitami a jejich strukturou a dynamikou.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium a stanovení prostorové struktury molekulových komplexů interpretací NMR dat s podporou výpočtů kvantové mechaniky
AnotaceCílem práce je řadou 1D a 2D experimentálních spekter nukleární magnetické resonance (NMR) detailně charakterizovat molekulové komplexy organických látek a následně je s pomocí molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů využít k identifikaci prostorové struktury studovaných komplexů. Práce zahrnuje měření NMR spekter a kvantově-chemické výpočty, a zejména vývoj jejich unikátního interpretačního propojení, které by mělo umožnit stanovit prostorovou strukturu molekulových komplexů v roztoku, což doposud není možné.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium fyzikálních vlastností mezihvězdného prostoru
AnotaceZa použití experimentálních dat získaných pomocí mikrovlnných radioteleskopů (např. ALMA, Zermat atp.) a dat z pražských mikrovlnných spektrometrů budou určovány teplotní profily různých oblastí vesmíru a budou studovány pohyby jednotlivých oblastí vesmíru. Předpokládá se mezinárodní spolupráce se zahraničními astrofyziky.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium chiroptických vlastností přírodních látek a jejich derivátů
AnotaceMetody chiroptické (cirkulární dichroismus a Ramanova optická aktivita) a vibrační (infračervená absorpce a Ramanův rozptyl) spektroskopie budou využity pro strukturní analýzu a studium fyzikálně-chemických vlastností přírodních látek, jako jsou alkaloidy, steroidy, fragmenty růstového hormonu, oligosacharidy apod., tedy látek s přesahem a slibným potenciálem v medicinálních a biologických aplikacích. Experimentální spektra budou interpretována pomocí nástrojů výpočetní chemie a bude detailně popsána trojrozměrná struktura, konformace a související vlastnosti studovaných látek. Práce bude realizována za podpory grantových projektů bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra ČR.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium interakčních a migračních procesů v materiálech inženýrských bariér
AnotacePro zhodnocení transportu radionuklidů přes bariéry hlubinného úložiště je třeba znát soubor parametrů pro v současnosti používané bezpečnostní rozbory (jako např. sorpční a difúzní koeficienty, rozpustnost, porozita, chemismus prostředí apod.) ve všech materiálech bariér, kterými radionuklidy mohou procházet, a to za podmínek uvažujících všechny vlastnosti, události a procesy, které mohou v úložišti nastat. Sorpce a difúze budou klíčovými procesy řídícími migraci radionuklidů v materiálech inženýrských bariér. Migrační procesy jsou výrazně ovlivňovány chemickými a fyzikálními vlastnosti prostředí. Tyto vlastnosti se mohou výrazně měnit v čase, a to zejména po vzájemném ovlivnění jednotlivých materiálů, např. na rozhraní cementových materiálů a bentonitu či bentonitu a ukládacího obalového souboru. Výzkum bude zaměřen na studium změn chemicko-fyzikálních vlastností materiálů bariér po degradaci či interakci s okolním prostředím a následně na studium migračního chování vybraných stopovačů na neovlivněných a ovlivněných materiálech inženýrských bariér. Pro experimentální práce budou využity radionuklidy, které jsou relevantní pro zdrojový člen, případně adekvátní neaktivní stopovače.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium kolapsu polymerů citlivých na teplo
Anotace'Chytré materiály' jsou dynamicky se rozvíjející se obor, který skýtá široké spektrum aplikací. Tyto materiály mají typicky alespoň jednu vlastnost, kterou lze reverzibilně a konrolovatelně měnit externím podnětem. Jednou ze skupin, jsou termoresponzivní polymery, které výrazně mění svůj objem při překročení kritické teploty. Navíc jsou v jejím okolí extrémně citlivé na jiné změny ve svém prostředí, jako je např. přídavek soli, či změna pH. Tyto polymery (PNIPAM, PNIPAM-co-IL) budou předměten studia v této dizertační práci. Student bude termodynamiku kolapsu studovat prostřednictvím teoretických metod, zejména pak: molekulové dynamiky, 'coarse grained' simulací kterébudou partametrizovány s ohledem na atomární simulace (předpokládá se teplotní závislost efektivního potenciálu) a zároveň na známá experimentální data. Výsledky, tj. vliv concentrace soli na kritickou teplotu, budou porovnány s experimentálními daty a nadávno navrženým termodynamickým modelem. Pokud to bude v časových možnostech, prozkoumá student i některé z iontově specifických efektů, případně efekt jiných kosolventů, např. osmolytů. Předpokládá se intenzivní spolupráce se skupinou Prof. Joachima Dzubielly z Univerzity v Freiburgu.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium mechanismu vzniku Trögerových a spiro Trögerových bází a vlivu molekulové struktury na jejich bioaktivitu
AnotaceCílem práce je studovat mechanismus vzniku Trögerových a spiro‑Trögerových bází pomocí různých modifikací podmínek reakce, při které vzniká několik desítek meziproduktů a vedlejších látek, včetně zachycení meziproduktů chemickou modifikací v průběhu reakce. Práce zahrnuje zejména měření 1D a 2D spekter nukleární magnetické resonance pro sledování průběhu reakcí a stanovení struktury produktů a meziproduktů s pomocí hmotnostní spektrometrie. Připravené látky budou předány na biologické testy a studován vztah mezi biologickou aktivitou a molekulovou strukturou.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Studium vlivu substituce cyklodextrinu na stabilitu a strukturu jeho komplexu s léčivem
AnotaceCílem práce je připravit průmyslově rentabilní deriváty cyklodextrinu a studovat jejich komplexy s léčivy, zejména stabilitu, stechiometrii a molekulovou strukturu. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu, izolaci a identifikaci čistých derivátů cyklodextrinů. A následně studium vzniku komplexů těchto derivátů s léčivy zejména pomocí 1H NMR, a studium jejich struktury zejména pomocí NOESY NMR spekter. Práce bude vypracována ve spolupráci s firmou ZENTIVA.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Teoretická analýza intenzit zakázaných přechodů pro studium chemicko-fyzikálních vlastností vzdálených prostředí
AnotacePřechody mezi energetickými hladinami v atomu či molekule probíhají podle určitých pravidel. Při první aproximaci je možné použít výběrových pravidel, např. že spin výchozí i konečné energetické hladiny musím být stejný. Pokud jsou výběrová pravidla porušena, přechod můžeme nazvat zakázaným. Vesmír jako chemická laboratoř poskytuje nepřeberné množství chemických reakcí a fyzikálních prostředí, které v pozemských podmínkách není snadné připravit. Například díky velmi vysokému vakuu, tedy malé pravděpodobnosti srážek mezi molekulami, dvakrát ionizovaný kyslík září v zelené barvě. Tento přechod byl dříve považován za identifikaci nového prvku zvaného Nebulium. Na základě pozorovatelných „zakázaných“přechodů lze usuzovat na chemicko-fyzikální vlastnosti prostředí, kde daný přechod vzniká – tedy ve vzdáleném vesmíru, ale i v zemské atmosféře nebo atmosférách jiných planet. Cílem práce je pomocí ab inito kvantově chemických metod studovat vliv fotochemických reakcí, elektrického a magnetického pole na profil a intenzitu málo pravděpodobných přechodů v malých molekulách. Na základě změn dále usuzovat na chemicko-fyzikální vlastnosti vzdáleného prostředí (remote sensoring).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Teoretické studium vlivu pomocných látek v léčivech na polymorfní strukturu lěčivé látky
AnotaceJe známo, že různé polymorfy jedné léčivé složky mohou mít různé léčivé účinky. Druh polymorfu, který vykrystalizuje do stabilní třídimensionální struktury, určují zejména slabé mezimolekulové interakce. Krystalizace je velice citlivý proces a reaguje i na velmi malé množství příměsí. Cílem práce je na základě molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů se pokusit odhalit vliv pomocných látek v léčivech na polymorfní strukturu lěčivé látky prostřednictvím modelování vibračního spektra v terahertzové frekvenční oblasti (Thz). V této frekvenční oblasti se právě objevují pásy mezimolekulových vibrací a různé polymorfy zde poskytují různá spektra.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Teoretické studium závislosti chemických posunů v NMR spektrech na teplotě a rozpouštědle
AnotaceNukleární magnetická resonance (NMR) je stále se dynamicky vyvíjející obor spektroskopie, se kterým se můžeme setkat nejen v lékařství. Posun poloh signálů v NMR spektrech může být způsoben mnoha faktory. Kromě obecně známého stínění, tak například princip chemického posunu v závislosti na teplotě je zcela neobjasněný, přesto, že je měřitelný. Cílem práce je na základě molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů se pokusit odhalit fyzikálně-chemickou podstatu pozorovaných změn, a využít jich pro interpretaci změn v kovalentní i nekovalentní chemické struktuře studovaných molekul a jejich komplexů s molekulami rozpouštědla.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Termodynamická studie biopaliv s nízkými dopady na životní prostředí
AnotaceZávislost na fosilních zdrojích je bezesporu nutno snižovat. Za jednou z cest k takovému snížení je vydávána elektromobilita, která ovšem v blízké budoucnosti není schopna nahradit spalovací motory například v nákladní dopravě, nemluvě o zemích s řídkým osídlením a dlouhými přepravními vzdálenostmi. Téma práce je zaměřené na biopaliva a syntetická paliva pro vznětové motory. Půjde jednak o náhradu v současnosti často používaných methylesterů vyšších mastných kyselin (které nejsou příliš stabilní a mohou představovat pro motor zvýšenou zátěž) za stabilnější etyl- a butylestery. Zejména však půjde o studium vlastností nových paliv obsahujících kyslík, což vede k výraznému snížení tvorby sazí a emisí NOx. Tato paliva (polyethery) lze již nyní připravit z bioplynu, bioetanolu a biobutanolu, ale v budoucnosti také ze syntézního plynu získaného ze zachyceného vzdušného CO2 a vodíku z elektrolýzy vody (viz eFuels pilot plant v Čile otevřený firmou Porsche v roce 2022). Nedostatek termodynamických dat je jednou z překážek pro širší použití těchto paliv.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Tvorba oblačných kapek v nenasycené a přesycené vodní páře
AnotaceHygroskopicita aerosolových částic má rozhodující vliv na dynamiku oblaků a srážek a tím nepřímo ovlivňuje intenzitu radiačních toků. Zároveň má klíčový vliv na depozici inhalovaných aerosolových částic v dýchacím ústrojí člověka a tedy na zdravotní účinky aerosolu. Proto je studium hygroskopicity důležitým směrem aerosolového výzkumu. Některé částice rostou i v oblasti nenasycené vodní páry a mohou výrazně přispívat k rovnoměrnému vzniku oblaků. V přesycené vodní páře je vznik oblačných kapek na částicích mnohem pravděpodobnější, a to i v případě, že částice nejsou ve vodě snadno rozpustné. Na oba tyto mechanizmy se zaměříme při studiu hygroskopicity atmosférického aerosolu pomocí kombinace zvlhčovacího tandemového diferenciálního analyzátoru pohyblivosti částic HTDMA a čítače zárodků oblačných kapek CCNC. Požadavky na uchazeče • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru environmentální vědy, meteorologie, chemické inženýrství, fyzikální chemie, chemická fyzika, apod. • ochota dělat experimentální práci a učit se novým věcem; • schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Ultrarychlé fotochemické děje monitorované pomocí rentgenového záření
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Víceúrovňové modelování vibrační optické aktivity biomolekul
AnotaceVibrační optická aktivita zaznamenává rozdílnou reakci molekul na pravo a levotočivě polarizované světlo. Spektra tak často poskytují unikátní informace o chování molekul v roztoku, ale jejich interpretace je závislá na komplexním teoretickém modelování. To zahrnuje popis interakce molekul se světlem i s okolím, a použití klasických i kvantových metod pro charakteristiku zkoumaných systémů. V práci se zaměříme na modelové polynukleotidy a funkční proteiny, kde porozumění jejich chování je důležité pro další aplikace v biologii a lékařství.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vstříc predikci fázového chování amorfních molekulárních materiálů pomocí prvních principů
AnotaceZnalost fázového chování látek je klíčovým faktorem pro návrh amorfních molekulárních materiálů, jako jsou např. organické polovodiče nebo farmaceutické formulace. Velká strukturní a chemická variabilita těchto materiálů vyžaduje aplikaci výpočetních screeningových metod, které by umožnily rychlý a co nejpřesnější odhad termodynamických vlastností jejich objemové fáze. Běžné metody molekulové mechaniky (např. grand-kanonické Monte Carlo simulace) s klasickými modely silových polí jsou v případě předpovědí fázového chování obvykle náročné a vedou k výsledkům, které jsou daleko od přijatelné numerické přesnosti. Cílem této práce je proto vyvinout novou výpočetní metodiku založenou na unikátní synergii zavedených metod prvních principů pro elektronovou strukturu a efektivních Monte Carlo simulací pro mapování termodynamických vlastností (např. hustoty, entalpie a Gibbsovy energie) různých fází v širokém rozsahu teplot a tlaků za účelem konstrukce globálních fázových diagramů. Tento přístup také navíc umožní lepší pochopení vztahu mezi molekulárními vlastnostmi a interakcemi a makroskopickými fázovými přeměnami objemových fází uvažovaných materiálů. V každé vývojové fázi bude metodika a její prvky porovnány s dostupnými experimentálními daty a také s výsledky dosaženými pomocí stávajících výpočetních metod. Předpokládá se, že vyvíjená metodika bude využívat kombinaci různých výpočetních nástrojů, a proto bude součástí projektu také tvorba programových nástrojů pro potřebná rozhraní a zpracování simulovaných dat v takové podobě, která by umožnila automatizovat výpočty a tím zpřístupnit metodiku širší komunitě.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vysoce rozlišená spektroskopie vybraných prebioticky významných molekul
AnotacePrebiotické molekuly jsou sloučeniny, o kterých se předpokládá, že se podílely na chemických reakcích vedoucích ke vzniku života. Tyto molekuly zahrnují důležité stavební kameny života jako např. aminokyseliny nebo nukleové báze. Je zajímavé, že takovéto molekuly byly objeveny v meteoritech a kometách, což podporuje teorii, že prebiotický materiál mohl být dopraven na Zemi právě těmito tělesy. Chemické složení meteoritů a komet souvisí se složením mezihvězdného plynu, nicméně z pohledu mezihvězdné chemie se velmi často jedná o velice složité molekulové systémy. Z tohoto důvodu získávají pozornost menší molekuly, které by mohly sloužit jako prekurzory stavebních kamenů života. Jednou z klíčových aktivit řešících otázku původu života je pochopení, jak a kde v mezihvězdném prostoru by se mohly tyto malé prebiotické prekurzorové molekuly tvořit. K pozorování molekul v mezihvězdném prostoru jsou zapotřebí velmi přesná referenční laboratorní data. V rámci této dizertační práce budou taková data získávána pomocí rotační spektroskopie ve spojení se specifickými technikami generování molekul, jako je např. pyrolýza. Výsledky práce budou použity k interpretaci radioastronomických dat, aby společně vytvořily ucelený obraz o složení a chemickém vývoji kosmických materiálů směrem k biomolekulám. Téma práce je podporováno grantovým projektem a mezinárodní spoluprací.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Využití polymerních filmů ve forenzní praxi
AnotacePolymerní filmy nabízejí nepřeberné množství aplikací, jednou z možností je forenzní analýza, kde mohou být využity jako pomocné vrstvy při vizualizaci daktyloskopických stop. Přestože dnes existuje řada účinných technik zviditelňování otisku prstu, stále zůstává problematické zviditelňování otisku na kovových substrátech. Pestrost výběru polymerních filmů s jejich přípravou je možné využít právě v daktyloskopii. Náplní práce bude testování přípravy několika polymerních filmů (chemická, elektrochemická cesta) pro zviditelňování otisků prstu na modelových a reálných vzorcích. Zároveň budou postupy depozice optimalizovány a charakterizovány elektrochemicky, opticky a spektroskopicky. Snahou bude vytvořit optimalizované postupy vizualizace daktyloskopických stop na reálných vzorcích z praxe a porovnat je s běžně používanými technikami.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj analytických metod pro forenzní analýzu jaderných materiálů
AnotacePři rozhodování o původu jaderných materiálů je jedním z podstatných kritérií celková koncentrace a zejména poměry minoritních a stopových doprovodných prvků, které zrcadlí jejich zastoupení a poměry ve výchozích rudách, ze kterých pocházejí, a způsob zpracování těchto rud. Při globální spolupráci jaderně-forenzních subjektů v oblasti prevence a postihu ilegálního nakládání s jadernými materiály je proto klíčová detailní znalost takovýchto prvkových „otisků prstů“. Cílem práce bude vývoj a optimalizace stávajících analytických metod pro analýzu vybraných minoritních prvků v matrici jaderného materiálu. Jedním z hlavních výsledků disertační práce bude srovnání prvkového složení uranových rud z různých českých ložisek. Práce bude realizována ve spolupráci dvou pracovišť: Ústavu analytické chemie FCHI VŠCHT Praha (školicí pracoviště – vývoj analytických metod) a Katedry jaderné chemie FJFI ČVUT v Praze (separace minoritních a stopových prvků od matric jaderných materiálů a radiometrické metody).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj děličů toku aerosolu pro zavádění vzorku do indukčně vázaného plazmatu
AnotaceMetoda hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem je vhodná především pro analýzu vodných roztoků kvůli omezené stabilitě plazmatu v přítomnosti organických rozpouštědel. Práce bude zaměřena na vývoj děličů toku aerosolu, které mají za úkol snížit množství vzorku přiváděného do plazmatu a tím zlepšit jeho stabilitu. Na rozdíl od běžně požívaných děličů toku kapalin, např. v metodě LC-MS, je zde vyšší potenciál další modifikace aerosolu pro další lepšení podmínek analýzy.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj elektrodových systémů pro detekci škodlivých látek
AnotaceCílem této práce bude připravit, charakterizovat a testovat nové materiály pro detekci škodlivých sloučenin. Studie bude provedena v rámci programu OP JAK ve spolupráci se skupinou profesora Martina Vrňaty.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj elektrochemických senzorů pro forenzní analýzu psychoaktivních látek
AnotaceElektrochemické metody jsou v mnoha ohledech výhodné a účelné, neboť jsou rychlé, nedestruktivní a zároveň citlivé a selektivní vůči mnoha cílovým analytům. Psychoaktivní látky jsou syntetické a rostlinné substance s různým účinkem, nejčastěji se stimulačním či halucinogenním. Jsou nabízeny pod různými komerčními názvy. Tyto látky způsobují změny v náladě a vědomí, avšak mnoho z nich je návykových. Snaha vyvíjet rychlé a citlivé elektrochemické metody detekce těchto látek je podmíněna vhodným elektrodovým povrchem. Cílem disertační práce bude hledání vhodných postupů vedoucích k nanesení vybraných selektorů na různé elektrodové povrchy. Takto modifikované povrchy budou využity pro detekci různých psychoaktivních látek.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj obnovitelných vodivých hydrogelů pro flexibilní systémy skladování energie
AnotacePro 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.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj spektrometru cirkulárního dichroismu vysokého rozlišení v mikrovlnné oblasti
AnotaceTechniky spektroskopie cirkulárního dichroismu (CD) jsou známé v IČ a UF/VIS oblasti, kde umožňují získávat zásadní poznatky na hranici chemie, biologie a molekulové kvantové mechaniky, všude tam, kde různé enantiomorfní formy molekul hrají zásadní roli. Mikrovlnná spektroskopie je z tohoto pohledu dosud celosvětově téměř netknutá, ačkoliv může přinést průlomové poznatky v astrofyzice, v diagnostice života a jeho nemocí. Cílem doktorské práce je připravit návrh, zahájit stavbu unikátního mikrovlnného CD spektrometru na VŠCHT a ten následně otestovat. Práce bude ve spolupráci elektro- fakultami VUT Brno a ČVUT. Přístroj tohoto typu dosud nebyl na světě postaven.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav analytické chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj 2D/3D strukturovaných separačních membrán pomocí sofistikovaných metod
AnotaceMembránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. Pro dělení plynů se technologicky používají převážně polymerní membrány, jejichž výkon (propustnost nebo separační účinek) se může dodatečně upravovat cíleným zabudováním kapalných či pevných aditiv do polymerní matrice. Dizertační práce bude zaměřena na přípravu, charakterizaci a testování tzv. kompozitních membrán pro separaci plynů na bázi polymerů, uhlíkových materiálů a funkčních nanoaditiv s cíleně připravenou strukturou. Vedle toho bude součástí práce i modelování separačního procesu. Výsledkem práce bude připravený a otestovaný membránový materiál pro efektivní separace plynů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
|
Aktualizováno: 7.1.2022 12:19, Autor: Jan Kříž