Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FSIZkratka: D-FMIAk. rok: 2020/2021Zaměření: Fyzikální inženýrství
Program: Fyzikální a materiálové inženýrství
Délka studia: 4 roky
Akreditace od: 1.1.1999Akreditace do: 31.12.2024
Profil
Cílem studia je poskytnout studentům vzdělání a umožnit jim vědecký výzkum v oblastech inženýrská optika, fyzika povrchů, mikromechanika materiálů, strojírenské materiály, fyzikální metalurgie a aplikovaný výzkum keramiky.
Garant
prof. RNDr. Petr Dub, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Metoda rozptylu nízkoenergiových iontů (LEIS – Low Energy Ion Scattering) se vyznačuje extrémní povrchovou citlivostí. Proto je její aplikace žádoucí všude tam, kde hraje nejsvrchnější vrstva atomů zásadní roli v chování funkčních systémů (katalytické reakce, počáteční fáze oxidace povrchů, funkční struktury na bázi grafenu, příprava magnetických vrstev atd.). Navržené téma nabízí využití povrchové citlivosti metody LEIS v kombinaci s dalšími analytickými a zobrazovacími metodami jako je např. XPS, SIMS, AFM a STM při studiu vybraných systémů.
Školitel: Průša Stanislav, doc. Ing., Ph.D.
Kelvinova sondová mikroskopie (KPFM) je vynikající nástroj umožňující mapovat rozložení povrchového potenciálu lokálně až s nanometrovým rozlišením. Toho se dá s výhodou využít při studiu rozložení náboje na senzorech nanometrových rozměrů a při studiu p-n rozhraní solárních článků během jejich činnosti. Tato nová informace vedle obvykle studované proudové odezvy senzorů a napěťové odezvy solárních článků umožňuje lépe pochopit probíhající fyzikální procesy a využit této znalosti k odstraňování nedostatků stávajících zařízení a případně k návrhu zařízení s vyšší účinností. V práci bude nutné zvládnout obecné fyzikální principy KPFM, senzorů a solárních článků. Vhodným adeptem je absolvent magisterského studia z oblasti fyziky, elektrotechniky nebo chemie.
Školitel: Bartošík Miroslav, doc. Ing., Ph.D.
Dizertační práce se bude zabývat vývojem elektronové pinzety, která umožňuje hýbat kapkami eutektických kapalin po povrchu polovodičů. Elektronová pinzeta využívá fokusovaného elektronového svazku a je již testována v mikroskopu UHV-SEM, vyvinutém ve spolupráci s firmou TESCAN. Během řízeného pohybu kapka obsahující zlato může například leptat či jinak modifikovat povrchu polovodičů (germania, křemíku). Disertační práce by se měla věnovat interakci různých eutektických kapek s různými substráty včetně 2D materiálů (grafen apod.). Součásti práce bude optimalizace tohoto procesu včetně jeho sledování v reálném čase pomocí UHV-SEM mikroskopu.
Současné techniky hyperspektrálního zobrazování nedosahují spektrálního rozlišení a vlnového rozsahu, který je dostatečný pro analýzu prvku či molekul. Systém takovýchto vlastností je potřebný zejména ke komplexní analýze metabolitu, pigmentu či jiných látek obsažených v pozorovaném objektu. Cílem práce je za využití progresivních nano-technologií a návrhových přístupů zkonstruovat kompaktní hyperspektrální systém s vysokým obrazovým a prostorovým rozlišením pracující v širokém rozsahu vlnových délek. Motivací práce je zvýšit potenciál této nedestruktivní zobrazovací techniky pro rutinní analýzu růstu rostlin a řasových kultur. Součástí práce bude také zvládnutí nezbytného fyzikálního a technického pozadí návrhu pokročilých optických systémů a fotonických prvků, které jsou nutným předpokladem pro konstrukci progresivních optických a spektroskopických systémů. Výsledkem práce bude kompaktní přístroj pro měření hyperspektrálních dat.
Školitel: Šerý Mojmír, Ing., Ph.D.
Experimentální studium růstových módů nanostruktur je z mnoha důvodů obtížné. Přes tyto obtíže bylo největších pokroků dosaženo použitím technik umožňujících pozorovat růst nanostruktur v reálném časem (pomocí mikroskopie i spektroskopie). Naše skupina disponuje značným know-how v oblasti použití elektronové mikroskopie s pomalými elektrony v reakčních podmínkách a v reálném čase. V laboratořích CF Nano je nově instalována Fourierova infračervená spektroskopie. Cílem této disertační práce bude studovat růstové módy dvourozměrných nanostruktur (silicén, fosforén, selenidy transitních kovů atd.) pomocí špičkového experimentálního vybavení.
Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.
Experimentální studium růstových módů nanostruktur je z mnoha důvodů obtížné. Přes tyto obtíže bylo největších pokroků dosaženo použitím technik umožňujících pozorovat růst nanostruktur v reálném časem (pomocí mikroskopie i spektroskopie). Naše skupina disponuje značným know-how v oblasti použití elektronové mikroskopie v reakčních podmínkách a v reálném čase. V příštím roce bude navíc v laboratořích CF Nano instalována Fourierova infračervená spektroskopie. Cílem této disertační práce bude studovat růstové módy různých nanostruktur (polovodičové nanodráty připravené metodou MBE, kovové/oxidové třírozměrné nanostruktury připravené depozicí asistovanou elektronovým svazkem atd.) pomocí špičkového experimentálního vybavení. V rámci práce se předpokládá intenzivní spolupráce s vývojovým oddělením ThermoFisher Scientific v Brně.
Cílem doktorského studia je studovat kinetiku růstu a fázové transformace v samoupořádaných molekulárních vrstvách a formulovat vhodný model popisující kinetiku růstu. Jedná se experimentální práci v UHV využívající kombinaci technik LEEM, STM a XPS.
Školitel: Čechal Jan, prof. Ing., Ph.D.
Pro maximální využití informace o chování živých buněk získaných koherencí řízeným holografickým mikroskopem je nezbytné navrhnout a vyvinout komplexní automatizovatelný bioreaktor. Takové zařízení musí zajistit opticky vyhovujicí umístění živých buněk v mikroskopu se zajištěním kontroly fyziologického mikroprostředí a provedení naprogramovaných testů. Úkolem je návrh konstrukce a vývoj testovacího modelu k ověření funkčnosti.
Školitel: Chmelík Radim, prof. RNDr., Ph.D.
Rentgenová počítačová tomografie (CT) je významnou metodou pro 3D nedestruktivní zobrazování vzorků v mnoha odvětvích. V průmyslu je běžně využívána k odhalování vad a kontrole kvality, vědecké projekty využívají hojně zobrazování a kvantifikaci dat a aplikují řadu analýz ke zjišťování morfologických a fyzikálních parametrů. Pro zasazení do kontextu s ostatními metodami je často třeba doplnit CT data zavedenými zobrazovacími metodami jako elektronová a světelná mikroskopie a kvalitativními technikami, jako například rentgenová spektroskopie. Data z jednotlivých technik typicky mají odlišný formát, velikost, rozlišení apod. Kombinace takto rozdílných informací o vzorku je výzvou. U sesazování dvou odlišných 3D datasetů je třeba zajistit, aby si struktury vzorku vzájemně odpovídaly, u kombinace 2D a 3D technik je třeba najít v 3D datech odpovídající 2D řez. To vyžaduje programátorský přístup nebo využití speciálního software. Tato práce se bude zabývat technikami korelací informací z různých zobrazovacích metod. Takový multidisciplinární přístup je v dnešní době velmi žádaný a má velký potenciál.
Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.
Nízké teploty při přípravě a následné analýze senzitivních materiálů jsou v současné době velmi řešenou oblastí výzkumu, umožňují totiž studovat hydratované a na elektronový svazek citlivé systémy ve vysokém rozlišení. Použití mikrofluidních čipů, které jsou kompatibilní s různými zobrazovacími a analytickými technikami, nesou silný aplikační potenciál ať už v biologických či chemických vědách. Práce se bude zabývat zejména instrumentální vývojem směřujícím k adaptaci stávajících přístrojů pro práci za velmi nízkých teplot a aplikacemi využívajícími tyto nové technologie pro zobrazování a analýzu například významných mikrobiologických kmenů či nových biopolymerů, které jsou v současnosti předmětem výzkumu několika řešených projektů. Kandidát/ka bude vyvíjet/modifikovat nízkoteplotní sestavy pro elektronový mikroskop, bude se podílet na samotném měření a na přizpůsobení softwaru pro akvizici a zpracování obrazu. Projekt bude realizován na Ústavu přístrojové techniky (ÚPT) Akademie věd České Republiky s možností částečného/plného úvazku. Doktorand bude členem několika projektů typu TAČR a GAČR, které v současné době probíhají na ÚPT.
Školitel: Krzyžánek Vladislav, Ing., Ph.D.
Metapovrchy reprezentují nový druh nanofotonických zařízení poskytujících nové funkční vlastnosti při jejich výrazné miniaturizaci. Jsou tak perspektivní pro překonání vlastností zajišťovaných klasickámi optickými prvky a zařízeními. Skládají se z nanoelementů s rozměry menšími než je vlnová délka záření, a to buď kových nebo dielektrických, které přispívají k utváření celkových optických vlastností pomocí modifikace fáze vyvolané rozptylem záření. PhD studium se zaměří na výzkum nové třídy metapovrchů s laditelnýmí optickými vlastnostmi. To může být zajištěno aplikaci nanoelementů z materiálů vykazujících fázové transformace anebo použitím piezoelementů. Metapovrchy budou vyráběny pomocí elektronové svazkové litografie a jejich funkční vlastností charakterizovány holografickáými metodami umožňujícími projekční zobrazování kvantitativní fáze formovaných polí.
Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.
Popis tématu v CZ: Lokalizované povrchové plasmony (LSP) buzené v kovových nanočásticích (plasmonické antény) mohou vykazovat různé mody lišící se v energií, rozložení nábojů (dipóly vs multipóly) a radiaci (světlé a temné mody). Jednou z nejefektivnějších metod umožňujících buzení a charakterizaci-mapování těchto modů v jednotlivých anténách je spektroskopie ztrát energie elektronů (EELS) realizovaná pomocí rastrovací transmisní elektronové mikroskopie s vysokým rozlišením (HR STEM). PhD studium se zaměří na aplikaci HR STEM-EELS pro mapování LSP modu v plasmonických anténách. Pozornost bude věnována zejména výzkumu hybridizovaných modů vázaných anténních struktur anebo silné vazbě mezi mody v plasmonických anténách a excitacemi v jejich okolních prostředích. Těmito excitacemi budou polaritony v kvantových tečkách v okolí antén (viditelná oblast) anebo fonony v absorbujících substrátech-membránách antén (IR – mid IR). V prvním případě experimenty budou realizovány pomocí HR STEM-EELS umístěném v infrastruktuře CEITEC Nano (Titan), v druhém případě pomocí mikroskopu Nion UltraSTEM nacházejícím se v některé ze zahraničních laboratoři (např. Národní laboratoř v Oak Ridge).
Obsahem práce je nalézt efektivní výpočetní algoritmy zpracování velkých souborů experimentálních dat získaných zobrazovacím spektroskopickým reflektometrem (postaveným v Laboratoři koherenční optiky ÚFI FSI VUT v Brně) z neuniformních tenkých vrstev pro určení optických parametrů těchto vrstev. Cílem je realizovat výše zmíněné algoritmy ve formě softwaru.
Školitel: Ohlídal Miloslav, prof. RNDr., CSc.
Geometricko-fázové optické prvky představují nový nástroj pro komplexní tvarování světla a generování speciálních světelných stavů. Na rozdíl od tradičních refraktivních prvků, geometricko-fázové prvky tvarují světlo pomocí transformace jeho polarizačního stavu. Díky technologii tekutých krystalů, nebo principům plazmoniky, umožňují geometricko-fázové prvky provádět náhlé změny fáze na fyzicky tenkých substrátech. Jejich kompaktní rozměry a unikátní polarizační vlastnosti z nich dělají ideální kandidáty na jednoduše integrovatelné prostorové modulátory světla. Tématem disertační práce je nalezení a ověření potenciálu geometricko-fázových prvků v jednocestné digitální holografii a pokročilé optické mikroskopii.
Invazivita a metastazování nádorových buněk jsou hlavními příčinami mortality a morbidity pacientů a nádorovým onemocněním. Nejvýznamnější problémy jsou v přesnosti diagnózy a ve volbě nejefektivnější léčebné procedury. Lepší využití materiálu z biopsie je nadějným kandidátem na zlepšení. Tento projekt je zaměřen na vývoj nové procedury pro analýzu 3D buněčné motility v nádorových fragmentech z biopsie pacientů. Zobrazování bude založeno na dvoufotonové konfokální mikroskopii, která se vyznačuje zvýšenou schopností zobrazovat v hloubce nádorové tkáně. Motilita buněk ve fragmentech bude kvantifikována a bude vyhodnocena statistická významnost změn způsobených přítomností potenciálních chemoterapeutik, což bude indikovat jejich vhodnost pro léčbu relevantních pacientů.
Invazivita a metastazování nádorových buněk jsou hlavními příčinami mortality a morbidity pacientů a nádorovým onemocněním. Nejvýznamnější problémy jsou v přesnosti diagnózy a ve volbě nejefektivnější léčebné procedury. Lepší využití materiálu z biopsie je nadějným kandidátem na zlepšení. Tento projekt je zaměřen na vývoj nové procedury pro analýzu 3D buněčné motility v nádorových fragmentech z biopsie pacientů. Zobrazování bude založeno na nekoherentní holografické mikroskopii, která se vyznačuje schopností zobrazovat kvantitativně buněčnou hmotu a to do jisté míry i v hloubce nádorové tkáně. Motilita buněk ve fragmentech bude kvantifikována a bude vyhodnocena statistická významnost změn způsobených přítomností potenciálních chemoterapeutik, což bude indikovat jejich vhodnost pro léčbu relevantních pacientů.
Teoretická analýza nových optických jevů a funkcionalit, kterých lze dosáhnout v moderních nanofotonických vlnovodných strukturách, je nemožná bez využití přiměřených a výkonných numerických nástrojů. Cílem projektu je vývoj takových metod, které budou založeny na rozkladu do vlastních modů. Následně se předpokládá aplikace metod k řešení některých vybraných zajímavých problémů, v úvahu připadají tato témata: nanophotonická pole, která podporují vázané stavy v kontinuu; problémy spojené s kompenzacemi ztrát v plazmonických strukturách; systémy se ziskem a ztrátami, kdy se předpokládá realistický model aktivního prostředí založený na vázaných rovnicích pro inverzní populaci; modulace v hybridních vlnovodech s grafenem.
Školitel: Petráček Jiří, prof. RNDr., Dr.
Koherencí řízená holografická mikroskopie se zabývá pozorováním živých buněk in vitro. Dlouhodobá pozorování živých buněk nutně vyžadují automatizované řízení mikroskopu a experimentu. Prvým cílem práce je návrh nového optického uspořádání plně automatizovaného mikroskopu, jeho konstrukce a tvorba obslužného softwaru. Dalším cílem je návrh metod pro automatizaci biologických experimentů, jejich implementace do obslužného softwaru a testování při reálných experimentech.
Silně fokusovaný laserový paprsek funguje jako tzv. optická pinzeta, která v prostoru drží světlem mikroskopické objekty (od nanočástic po živé buňky) a umožňuje s nimi manipulovat. Za vývoj a praktické využití této metody získal Arthur Ashkin v minulém roce Nobelovu cenu za fyziku. Dosud byla většina experimentů se silovými účinky světla prováděna v kapalině, nyní s rostoucím zájmem o rozvoj kvantových technologií, se pozornost předních světových laboratoří obrací stále častěji k experimentům, kdy objekty (nanočástice, mikročástice, zdroje jednotlivých fotonů) jsou umístěny ve vysokém vakuu a levitují zde v laserových svazcích (viz obrázek). Objekty jsou zde velmi účinně izolovány od vlivu okolního prostředí a chovají se jako velmi slabě tlumený oscilátor. Jeho energii lze světlem odebírat, a tak se experimentálně přibližovat k makroskopické realizaci mechanického kvantového oscilátoru. Takový objekt pak lze využít jako extrémně citlivý sensor síly (elektrické, magnetické i gravitační), lze prostorově tvarovat potenciál v jakém se jeden nebo více objektů pohybuje a studovat základní procesy vakuových motorů, popřípadě poprvé experimentálně studovat kvantové jevy na úrovni makroskopických kvantových oscilátorů. Hlavním cílem navrhované disertační práce bude experimentální studium pohybu jednoho a více levitujících nanoobjektů ve vakuu, prostorové tvarování světelného pole, ve kterém objekty levitují, a využití experimentální aparatury jako ultracitlivého silového senzoru v různých experimentálních uspořádáních (např. objekt levitující u povrchu vzorku může být použit jako analogie k dnes běžným mikroskopům atomárních sil (AFM) ovšem s mnohem větší citlivostí, místo pN se odhaduje citlivost až zN. Předpokládá se, že doktorand bude realizovat experimenty, analyzovat a interpretovat výsledky v laboratořích a pracovnách Ústavu přístrojové techniky AV ČR (www.isibrno.cz), který rovněž zajistí veškeré materiální podmínky pro práci na období 4 let. Ústav přístrojové techniky AV ČR disponuje téměř dvacetiletou historií v oblasti optických mikromanipulačních technik, spolupracuje s řadou světových laboratoří a v dané oblasti patří mezi světovou špičku (http://www.isibrno.cz/cs/mikrofotonika).
Školitel: Brzobohatý Oto, Mgr., Ph.D.
Současný vývoj senzorové technologie zvýšil dostupnost hyperspektrálních dat s vysokým spektrálním a prostorovým rozlišením. Tato komplexní data obsahují stovky až tisíce spektrálních kanálů, obsahujících široký rozsah frekvencí, ve kterých každý pixel reprezentuje odrazivost pozorovaného objektu. Velkým omezením pro účinné a přesné vytěžení žádaných informací z hyperspektrálních dat je jejich velikost. Cílem práce je za využití technik strojového učení a umělé inteligence snížit pracnost analýzy hyperspektrálních dat a zvýšit potenciál této nedestruktivní zobrazovací techniky pro rutinní analýzu růstu rostlin a řasových kultur. Součástí práce bude také zvládnutí nezbytného fyzikálního a technického pozadí měření hyperspektrálních dat, vývoj zobrazovacích a spektroskopických technik. Předpokládá se, že výsledkem práce bude kompletní nástroj pro měření, zpracování a vyhodnocení hyperspektrálních dat.
Množství dat, která generují současné nejmodernější systémy spektroskopie laserem buzeného plazmatu, neustále roste. Data mají běžně miliony objektů (spekter) a tisíce proměnných (vlnových délek). Tento nárůst v objemu dat ovlivňuje kapacitu a možnosti ukládání dat, jejich sdílení a zpracování. Zefektivnění těchto procesů je pak možné např. snížením dimenze samotných surových dat. Toho budiž dosaženo filtrováním nepotřebné, nadpočetné informace a šumu z analyticky významné informace. V této práci budou aplikovány pokročilé nelineární matematické algoritmy. Základním parametrem nově vytvářených algoritmů zpracování dat je pak robustnost. Výstupy této práce budou využity ve zpracování dat napříč aplikacemi, z nichž nejstěžejnější je víceprvkové mapování povrchu vzorků.
Cílem výzkumu bude teoretický rozbor principu kvantové logiky chlazení zachycených iontů hliníku v Paulově pasti prostřednictvím vhodného chladicího prvku, např. iontu vápníku. Bude prozkoumáno frekvenční spektrum zakázaného přechodu iontu hliníku v oblasti 267 nm, kde lze očekávat dlouhé doby života zakázaného přechodu. Jádrem práce bude návrh, sestavení a pilotní provoz vakuové experimentální aparatury, ve které bude umístěna elektrická past Paulova typu. Experimentální sestava bude obsahovat zdroj hliníkových atomů a zdroj vápníkových atomů. K získávání neutrálních atomů bude využito tepelné pícky v případě atomů vápníku a v případě hliníku pak laserové ablace pomocí nanosekundového laseru. K získání kladně nabitých iontů, vhodných pro zachycení v elektrické pasti, bude použito metody ionizace atomů pomocí optického čerpání vhodných přechodů neutrálních atomů hliníku i vápníku. K vlastní spektroskopii zakázaného přechodu hliníku bude použita kvantová logika testování kvantového stavu iontu hliníku prostřednictvím iontu vápníku. Metody a vlastní postupy budou experimentálně otestovány v laboratořích Oddělení koherenční optiky v ÚPT AV ČR v Brně. Zejména se bude jednat o využití nového ultra nízkošumového optického frekvenčního hřebene, který dovolí absolutní měření hodnoty optické frekvence měřicího laseru v oblasti 267 nm.
Školitel: Číp Ondřej, Ing., Ph.D.
Laserová ablace materiálu je základním stavebním kamenem chemické analýzy, kterou využívá několik technik analytické chemie. Spektroskopická studie charakteristického záření plazmatu poskytuje kvalitativní a kvantitativní informaci o složení materiálu. Standardní analýza vychází pouze ze zpracování detekovaného optického signálu. Samotný proces ablace je pak pouze na okraji zájmu a nedostává se mu náležité pozornosti. Avšak, pouze úplné pochopení komplexnosti, kterou interakce laserového záření s materiálem skrývá, může vést k dalšímu zlepšení zpracování dat. Tato práce bude zaměřena na studium vývoje laserem buzeného plazmatu v čase a prostoru, jeho optickém zobrazování a určování jeho termodynamických vlastností. Výstupy této práce budou dále použity v další optimalizaci ablace materiálů (vč. Biologických tkání), optomechanicky (sběrná optika) a algoritmů pro standardizaci signálu.
Topologie se zabývá veličinami, které se zachovávají při spojitých deformacích. Využití konceptů topologie ve fotonice přineslo překvapivé výsledky, které by mohly umožnit řadu zajímavých aplikací. Výzkum byl inspirován objevem topologických izolátorů, v nichž se elektrony v tzv. topologicky chráněných stavech šíří bez rozptylu i za přítomnosti poruch. Podobně lze vytvořit fotonická topologická pole, vykazující topologicky chráněné stavy světla. Podle dohody se práce zaměří na teoretický výzkum topologických stavů ve vybrané fotonické struktuře; v úvahu přichází např. pole nanočástic nebo plazmonických vlnovodů. Při studiu se předpokládá buďto vývoj vlastních metod nebo využití komerčního software (např. Lumerical, Comsol).
The study will be aimed at design, fabrication, and characterization of resonant plasmonic nano- and micro-structures (“diabolo” antennas, split ring resonators, etc.) providing a significant local enhancement of magnetic components of electromagnetic fields. The structures with resonant properties particularly in the IR and THz will be studied, with respect to their potential applications in relevant spectroscopic methods.
Dizertační práce se bude zabývat vývojem pokročilých optických vrstev pro výkonové lasery. Tento vývoj bude probíhat ve spolupráci s firmou Meopta. Práce se bude zabývat řízenou destrukcí vrstev výkonovým laserem a následnou analýzou metodami dostupnými v CEITEC nano (především SIMS a TEM). Tento vývoj je financován Technologickou agenturou ČR až do konce roku 2023. Cílem vývoje je změřit laserovou odolnost stávajících optických vrstev vyráběných firmou Meopta (Laser induced damage threshold -LIDT) a současně vylepšit odolnost těchto vrstev. Práce se rovněž může zabývat simulacemi účinku laseru pomocí programu LUMERICAL.
Metoda rozptylu nízkoenergiových iontů (LEIS) je hojně používána při studiu složení povrchů pevných látek. Unikátní povrchová citlivost metody slouží pro prvkovou analýzu nejsvrchnější atomové vrstvy zkoumaného materiálu. Topologické izolátory jsou materiály, kde tenká povrchová vrstva vykazuje dobrou vodivost ve dvou směrech paralelních s povrchem, zatímco objem matriálu zůstává nevodivý. Tyto materiálu mají značný potenciál ve spintronice a součástkách pro kvantové výpočetní systémy. Povrchová terminace tedy hraje kritickou roli v definici vlastností topologických izolátorů a může být efektivně studována pomocí metody LEIS v kombinaci s dalšími analytickými a zobrazovacími metodami, jako jsou XPS, SIMS, SEM, AFM and STM. Unikátní LEIS spektrometr (Qtac100, ION-TOF GmbH) je k dispozici v laboratoři pokročilých mikro a nanotechnologií na CEITEC VUT. Je napojen přímo na komplexní aparaturu pro depozici tenkých vrstev a modifikaci povrchů.
V moderních experimentálních sestavách je využití holografických technik již běžným standardem. Ať už se jedná o experimenty typu optických pinzet či pokročilých zobrazovacích technik. Tato technologie otevírá možnosti nových aplikací nejen ve fyzikálním výzkumu, ale i v oblasti biologie, medicíny a dalších. Obdobná technologická revoluce se děje i v oblasti počítačové vědy, speciálně díky značnému kroku kupředu ve výpočetních možnostech moderních paralelizovatelných a distribuovaných platforem. To umožňuje provádět výpočty komplexních struktur prakticky v reálném čase ať už tradičních „white-box“ modelů postavených na numerickém řešení rovnic, nebo, dnes čím dál tím víc populárních, „black-box“ modelů problematiky strojového učení / umělé inteligence. Tato oblast prokázala za poslední dekádu značný pokrok a rozmanitou aplikovatelnost napříč obory. Jen namátkou zmiňme aplikace v oblasti filtrace a separace 1D a 2D dat, expertních systémů nebo tzv. reinforcement learningu, kdy se stroj učí ovládat jiný stroj bez učitele, jen za pomocí zpětné vazby ze systému. Tím se stává atraktivním kandidátem pro řešení celé řady problémů v aplikacích komplexní fotoniky, a může být využito v celém experimentálním systému od optimalizace návrhu hologramů, přes filtraci dat z měření, expertní a asistenční systémy až po augumentaci experimentů o vyhodnocování měření v reálném čase.
Školitel: Čižmár Tomáš, prof. Mgr., Ph.D.
Suprakondenzátory patří k nejperspektivnějším technologiím ukládání energie, neboť nabízejí výjimečné vlastnosti, jako např. ultravysokou hustotu ukládané energie a velmi dlouhou životnost. PhD studium se bude věnovat výzkumu hybridních struktur 2D materiálů založených na tzv. „MXenes“ a černém fosforu (BP) a vhodných pro vysoce výkonné elektrody superkondenzátorů. Zaměří se na (i) komplexní charakterizaci těchto 2D hybridních struktur až do atomární úrovně, což poskytne fundamentální informaci o interakci mezi složkami těchto struktur, a dále na (ii) in situ studium chemické stability a růstových mechanismů těchto materiálů. Ve studium budou použity nejmodernější charakterizační metody nacházející se ve výzkumné infrastruktuře CEITEC Nano, jako např. nízkoenergiová elektronová mikroskopie (LEEM), UHV STM/AFM, rtg. fotoelektronová spektrockopie (XPS), spektroskopie rozptylu nízkoenergiových iontů (LEIS), rastrovací Augerova mikroskopie(SAM), FT-IR spektroskopie a (rastrovací) transmisní elektronová mikroskopie s vysokým rozlišením (HR (S)TEM). Bude rozvíjena spolupráce s Technickou univerzitou v Drážďanech, která bude zabepečovat syntézu vzorků.
Dizertační práce se bude zabývat vývojem 3D epitaxního tisku využívajícího kapek eutektických kapalin, jimiž je pohybováno pomocí elektronového svazku (elektronové pinzety) v mikroskopu UHV-SEM, vyvinutém ve spolupráci s firmou TESCAN. Během pohybu je kapka obsahující zlato sycena atomy germania (křemíku), to má za následek epitaxní depozici polovodiče v místech výskytu kapky. Pohyb kapky a tedy i místa „tisku“ polovodiče je tak možno programově řídit. Součásti práce bude optimalizace tohoto procesu včetně jeho sledování v reálném čase pomocí UHV-SEM mikroskopu.