Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FCHZkratka: DPCPO_FCH_4Ak. rok: 2011/2012
Program: Fyzikální chemie
Délka studia:
Akreditace od: 16.10.2009Akreditace do: 1.11.2013
Profil
Výchova absolventů DSP Fyzikální chemie k samostatnému tvořivému myšlení umožňující ejich úspěšné působení v podmínkách vědecko-výzkumné praxe je založena na zvládnutí teoretických základů oboru, jakož i na experimentální práci, související s konkrétním tématem disertační práce. Teoretické základy oboru získávají posluchači DSP v rámci vhodně zvolených předmětů, jejichž nabídka pokrývá základní směry fyzikální chemie i vybrané speciální oblasti. V návaznosti na experimentální zručnost, získanou v průběhu magisterského studia, studium DSP Fyzikální chemie předpokládá její další zdokonalení. Toho se dosahuje, kromě standardní experimentální práce v chemické laboratoři, podstatně širším zapojením přístrojové techniky v kombinaci s počítači. Důraz je kladen rovněž na rozvoj tvůrčího myšlení, zejména při interpretaci naměřených výsledků, jakož i studium současného stavu poznatků v dané oblasti. Kvalitní vědecko-výzkumná práce je bezprostředně spojena se schopností prezentace získaných výsledků před odbornou komunitou. Posluchači jsou v tomto směru vychováváni formou aktivní účasti na odborných národních a mezinárodních konferencí, každoroční konferencí posluchačů doktorandského studia na Fakultě chemické VUT, jakož i pobyty na zahraničních výzkumných pracovištích v rámci programu ERASMUS i mezinárodních vědeckých projektů.
Klíčové výsledky učení
Výchova absolventů DSP Fyzikální chemie k samostatnému tvořivému myšlení, umožňující jejich úspěšné působení v podmínkách vědecko-výzkumné praxe, je založena tak na zvládnutí teoretických základů oboru, jakož i na experimentální práci, související s tématem disertační práce. Teoretické základy oboru získávají posluchači DSP v rámci vhodně zvolených předmětů, kterých nabídka pokrývá jak základní směry fyzikální chemie, tak i vybrané speciální oblasti. V návaznosti na experimentální zručnost, získanou v průběhu magisterského studia, studium v DSP Fyzikální chemie předpokládá její další zdokonalení. Toho se dosahuje, kromě standardní experimentální práce v laboratoři, podstatně širším zapojením přístrojové techniky v kombinaci s počítači. Důraz je kladen rovněž na rozvoj tvůrčího myšlení, zejména při interpretaci naměřených výsledků i při studiu současného stavu poznatků v dané oblasti. Kvalitní vědecko-výzkumná práce je bezprostředně spojena se schopností prezentace získaných výsledků před odbornou komunitou. Posluchači jsou v tomto směru vychováváni formou aktivní účasti na odborných mezinárodních konferencích, i při každoroční konferenci posluchačů doktorandského studia na Fakultě chemické VUT. Nedílnou součástí práce většiny studentů jsou i pobyty na předních zahraničních výzkumných pracovištích.
Vstupní požadavky
Řádné ukončení magisterského studijního programu stejného nebo příbuzného oboru. Dalšími předpoklady k přijetí jsou: zájem a schopnosti k vědecké práci, znalost anglického jazyka, dobré studijní výsledky během předchozího studia (studijní průměr zpravidla do 2,0).
Garant
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Práce bude zaměřena na studium elektrických výbojů generovaných pomocí vysokého napětí ve vodných roztocích elektrolytů a vybraných organických sloučenin. Testovány budou různé elektrodové konfigurace výbojového reaktoru společně s různými napěťovými režimy. Diagnostika generovaného plazmatu bude probíhat pomocí spektrálních metod, optických záznamů a elektrických charakteristik. Následně budou studovány fyzikální a chemické procesy iniciované výbojem v roztoku, např. generace reaktivních částic s vysokým oxidačním potenciálem (peroxid vodíku, hydroxylové, vodíkové a kyslíkové radikály, ozón), změny ve složení a vlastnostech roztoku (rozklady sloučenin rozpuštěných v roztoku, změny pH, vodivosti, teploty), kapilární, respektive kavitační efekt. Cílem práce bude porovnání efektivity těchto procesů pro různé konfigurace výboje s ohledem na jejich potenciální využití v praxi.
Školitel: Krčma František, prof. RNDr., Ph.D.
Dielektrické bariérové výboje generují silněn nerovnovážné plazma, které může být díky nízké teplotě neutrálního plynu využitelné pro povrchové úpravy teplotně citlivých materiálů, například polymerů nebo papíru. Typickými aplikacemi těchto typů plazmatu jsou povrchové úpravy nebo biomedicínské aplikace jako např. sterilizace. Kromě povrchových úprav lze dielektrické bariérové výboje využít pro generaci ozonu nebo rozklad těkavých organických látek. Vlastní plazma lze monitorovat pomocí optické emisní spektroskopie a měření elektrických parametrů. Pro studium plynů vystupujících z plazmatu a pro povrchové analýzy materiálů je k dispozici celá řada různých metod.
V práci budou zkoumány interakce hyaluronanu s vhodnými kladně nabitými partnery. Na základě prvotního širšího průzkumu budou vybrány vhodné molekuly umožňující přípravu gelů nebo disperzních komplexů či nanočástic pro medicínské, případně kosmetické aplikace jako biokompatibilní nebo cílené nosiče aktivních látek, zejména hydrofobní povahy.
Školitel: Pekař Miloslav, prof. Ing., CSc.
V rámci řešení budou připraveny komplexy huminových sloučenin s těžkými kovy, u nichž bude zkoumána jak chemická, tak termická stabilita. Připravené komplexy budou podrobeny frakční extrakci pro stanovení distribuce kovů v huminových komplexech podle síly vazby. Komplexy obsahující různé frakce kovů budou následně podrobeny termické analýze. Budou hledány vzájemné vztahy mezi těmito různými přístupy.
Školitel: Klučáková Martina, prof. Ing., Ph.D.
Molekulární organizace huminových látek v roztocích se jeví být klíčovým faktorem pro jejich reaktivitu. V rámci řešení práce bude zkoumána organizace a konformace roztoků huminových látek v závislosti na způsobu a podmínkách přípravy. Ke studiu bude využita zejména vysoce rozlišovací ultrazvuková spektrometrie jako metoda zvláště citlivá na konformační změny biokoloidů.
Smyslem práce je postavit realistické modely hyaluronanových makromolekul a modelovat jejich chování ve vodném roztoku zejména z hlediska hydratace, mezimolekulových interakcí a reaktivity jeho funkčních skupin. Přitom bude využit software dostupný na VUT, případně na jiných českých univerzitách nebo volně dostupný na internetu.
Cílem práce je experimentální a teoretický výzkum optických a elektrických vlastností molekulárních polovodičů vhodných pro optické a elektrické aplikace. Náplní práce je zjišťování fyzikálních a fyzikálně chemických charakteristik studovaných látek, jako je generace a transport nosičů náboje, vodivost a fotovodivost, optická absorpce, foto- a elektroluminiscence. Snahou bude dosáhnout reprodukovatelných postupů při vytváření vzorků molekulárních součástek a navrhnout technologie pro využití v organické elektronice. Práce je součástí rozsáhlejšího mezinárodního výzkumného projektu podporovaného evropskými fondy.
Školitel: Weiter Martin, prof. Ing., Ph.D.
Depozice tenkých vrstev na nejrůznější substráty patří mezi nejrozšířenější plazmochemické aplikace. Ačkoli objemové vlastnosti materiálů zůstávají nezměněny, povrchové vlastnosti se diametrálně odlišují. Například je možné zvýšit povrchovou tvrdost, koeficient tření, barvu, elektrické vlastnosti, atd. Zvláštní pozornost je věnována bariérovým vrstvám ochraňujícím materiál proti korozi nebo UV degradaci. Diagnostika plazmatu během depozičních procesů je možná optickou emisní spektroskopií a in situ hmotnostní spektrometrií. Připravované vrstvy budou analyzovány s využitím řady technik jako např. FTIR, XPS, atd. Rovněž bude studování stárnutí vrstev vlivem UV záření. Bariérové vrstvy budou navíc testovány v korozní komoře.
Pro odstraňování korozních vrstev z kovových předmětů bude využíváno nízkotlakého plazmatu v proudícím režimu, které bude generováno ve směsích na bázi vodíku. Vzorky pro vlastní práci budou připravovány různými postupy tak, aby bylo možné porovnávat účinnost procesu na různé typy korozí. K monitorování plazmochemického procesu bude využíváno optické emisní spektroskopie, teplota vzorků během procesu bude monitorována pomocí termočlánku umístěného přímo ve vzorku. K materiálovým analýzám bude využito nejrůznějších technik dostupných ve spolupráci s jiným pracovišti v ČR.
Práce naváže na výsledky získané pro model lineární tekutiny a rozšíří je na jednodušší modely nelineární. Po literární rešerši zaměřené na dosud studované materiálové modely, obvykle nereagujících směsí, budou vybrány vhodné materiálové modely a doplněny o možnost chemické reakce. Racionálně-termodynamickým postupem bude hledána konstitutivní rovnice pro reakční rychlosti u každého modelu. Modely budou vybírány rovněž se zřetelem na studium gelů a procesu jejich vzniku. Téma vyžaduje zájemce s kladným vztahem k matematice.
V práci bude posouzen význam vybraných metod pro výzkum v oblasti huminových látek s cílem navrhnout standardizované postupy charakterizace těchto látek.
Práce bude zaměřena na studium tepelných vlastností materiálů využívaných při konstrukci fotovoltaických panelů. Experimentální část bude zaměřena na měření průchodu tepla různými látkami pomocí plošných a bodových teplotních snímačů (termočlánek, termokamera). Při práci bude využita nová metoda vycházející z teplotních měření odezev na puls nebo skok dodaného tepla umožňující komplexní hodnocení vlastností uvedených látek. K měření absorpčních a emisních vlastností uvedených materiálů bude využita termokamera. Ke zpracování dat budou využity metody obrazové analýzy.
Školitel: Zmeškal Oldřich, prof. Ing., CSc.
Práce bude zaměřena na studium tepelných vlastností materiálů využívaných k akumulaci tepla založené na změně skupenství látek. Experimentální část bude zaměřena na měření akumulovaného tepla v různých látkách pomocí plošných a bodových teplotních snímačů (termočlánek, termokamera). Při práci bude využita nová metoda vycházející z teplotních měření odezev na puls nebo skok dodaného tepla umožňující komplexní hodnocení vlastností uvedených látek. K měření absorpčních a emisních vlastností uvedených PCM materiálů bude využita termokamera. Ke zpracování dat budou využity metody obrazové analýzy.
Práce se bude zabývat studiem pi-konjugovaných molekul pomocí optických opto elektrických metod jako je absorpční a fluorescencční spektroskopie, transientní absorpce, časově rozlišená fluorescence, fotovodivostní metody apod. Práce bude zaměřena na využití těchto materiálů v organické elektronice, zejména pro konstrukci solárních článků, světlo emitujích diod, tranzistorů a sensorů. Mezi studované procesy bude patřit přenos energie a náboje, přítomnost tripletních stavů, anihilace excitovaných stavů, procesy vedoucí k fotogeneraci nosičů náboje, pohyblivost náboje apod. Dále bude studován vliv dopantů na sledované procesy v těchto látkách.
Obsahem disertační práce bude studium vlastností hrubě disperzních soustav (např. opalovacích přípravků) v průběhu degradace způsobené UV a VIS zářením. Bude studován vliv fyzikálních a chemických přísad na zvýšení jejich odolnosti (např. ochranného faktoru) proti degradaci. Ke studiu budou využity zejména optické a spektrofotometrické metody.
Téma je zaměřeno na charakterizaci aktivních vrstev pro organických elektronické prvky ( jako OELD - Organic Electroluminescent Device, FET- Field Effect Transistor, diody a fotovoltaické články a v neposlední řadě senzory) fyzikálními metodami jako IR a UV VIS absorpce, fluorescence, vodivost a vliv prostředí. Součástí tématu budou i základní metody přípravy tenkých vrstev. Budou přednostně zkoumány deriváty diketopyrrolo-pyrrolů - DPP a jejich aplikační vlastnosti s ohledem na spolupráci s VÚOS Rybitví a Synthesia Semtín a v návaznosti na společné projekty
Školitel: Salyk Ota, doc. Ing., CSc.
Téma je zaměřeno na přípravu aktivních vrstev pro organických elektronické prvky ( jako OELD - Organic Electroluminescent Device, FET- Field Effect Transistor, diody a fotovoltaické články a v neposlední řadě senzory) metodami vakuového napařování a odstředivého lití. Součástí tématu budou i základní charakterizační metody tenkých vrstev. Budou přednostně zkoumány deriváty diketopyrrolo-pyrrolů - DPP a jejich aplikační vlastnosti s ohledem na spolupráci s VÚOS Rybitví a Synthesia Semtín a v návaznosti na společné projekty
Cílem práce bude vývoj nových hydrogelových aplikačních forem huminových sloučenin pro použití v oblasti ochrany životního prostředí a v zemědělství, jehož motivací je především zvýšení účinnosti hospodaření s živinami, vodou a polutanty v ekosystému. Experimentální část práce bude navazovat na aktuální zkušenosti s přípravou hydrogelů s obsahem huminových kyselin a její hlavní náplní bude návrh, optimalizace a testování různých způsobů přípravy materiálů pro uvedené aplikace, relevantní fyzikálně-chemická charakterizace (základní strukturní analýza, studium stability matriálu a jeho interakcí s vodou, modelovými živinami a modelovými polutanty) a jednoduché testy biologické aktivity připravených vzorků.