|
Molekulární chemická fyzika a senzorika
Doktorský program,
Fakulta chemicko-inženýrská
Cílem studia doktorského studijního programu Molekulární chemická fyzika a senzorika je příprava vysoce kvalifikovaných odborníků v interdisciplinárních oblastech molekulární chemické fyziky a senzoriky zahrnujících jak teoretickou, tak i experimentální práci. Stěžejní oblasti studia tohoto programu souvisí se znalostí kvantové fyziky a kvantové chemie, optiky, elektroniky, vakuové fyziky, spektroskopie, modelování molekul a molekulárních procesů a teoretických i experimentálních metod studia nanostruktur. V rámci tohoto studia budou doktorandi připravováni jednak na samostatnou vědecko-výzkumnou práci v interdisciplinární oblasti molekulární chemické fyziky a senzoriky i v oborech příbuzných (měřicí technika, mikro- a nano-skopie a mikrospektroskopie, chemie a fyzika fázových rozhraní, nanotechnologie atp.), jednak budou připraveni na práci na pracovištích s laboratorním zaměřením, kde budou schopni vykonávat funkce vedoucích pracovníků na různých úrovních jak ve státní správě, tak v soukromém sektoru. Doktorský studijní program si klade za cíl prohloubit a rozšířit znalosti studentů tak, aby dovedli kombinovat experimentální práci s výpočetními modely a zvládli analýzu rozsáhlých multivariátních datových souborů s cílem kvalifikovaně vyhodnotit informace a formulovat odpovídající závěry. Dalším cílem je kompetentní využití aktuální přístrojové i výpočetní techniky v dané oblasti, porozumění principům technik a schopnost účelně rozvíjet experimentální i teoretické metody této interdisciplinární oblasti. UplatněníAbsolvent doktorského studijního programu Molekulární chemická fyzika a senzorika bude mít hluboké teoretické znalosti resp. široké experimentální zkušenosti z chemicko-fyzikálních disciplín (kvantová teorie, optika, optoelektronika, spektroskopie, výpočetní chemie a modelování molekulárních a nadmolekulárních dějů apod.). Absolvent bude připraven k tvůrčí práci v mezioborových týmech zabývajících se molekulární chemickou fyzikou, senzorikou, spektroskopií, výpočetní chemií a výzkumem nanostruktur, tj. bude schopen kvalifikovaně komunikovat s odborníky v oblasti měřicí a řídicí techniky, fyzikální a analytické chemie, počítačového vyhodnocování dat či materiálového výzkumu. Absolvent doktorského studia bude mít dostatečné jazykové znalosti, aby mohl pracovat se zahraniční literaturou (především v angličtině), aby mohl psát odborné články v anglickém i českém jazyce a byl schopen efektivně komunikovat se zahraničními odborníky. Absolvent bude mít z průběhu studia bohaté zkušenosti se sdělováním odborných poznatků formou psaných/elektronických textů především v anglickém jazyce, dále pak formou ústních a plakátových sdělení. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2024/25Ab initio modelování přenosu nosičů náboje v polymorfních organických polovodičích
AnotaceVelká strukturální a chemická variabilita organických polovodičů vyvolává potřebu výpočetního screeningu klíčových parametrů elektronové struktury a souvisejících vlastností objemové fáze, jako je šířka zakázaného pásu nebo mobilita nosiče náboje. Posledně jmenovaná vlastnost zůstává u většiny existujících organických polovodivých materiálů spíše nízká ve srovnání s tradičními anorganickými krystalickými platformami optoelektronických zařízení. Pochopení vztahů mezi krystalovou strukturou, nekovalentními interakcemi molekul v ní, elektronickými vlastnostmi, vodivostí a odezvou všech těchto vlastností na změny teploty a tlaku značně urychlí materiálový výzkum v oblasti organických polovodičů. Tato práce bude využívat zavedené metody elektronové struktury s periodickými okrajovými podmínkami a také ab initio fragmentační metody k mapování koheze organických polovodičů s pohyblivostí nosiče náboje v krystalických i amorfních strukturách těchto materiálů. Ab initio výpočty a Marcusova teorie budou použity jako výchozí bod pro detailní zkoumání vlivu lokálních strukturních variací v důsledku chemické substituce, tepelného pohybu nebo polymorfismu na vodivost cílových materiálů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Ab initio modelování relativní stability polymorfů molekulárních krystalů organických polovodičů
AnotaceOrganické polovodiče představují širokou třídu materiálů nabízející zajímavé vlastnosti, jako je potenciální biokompatibilita, velká strukturální variabilita, mechanická flexibilita nebo průhlednost. Tyto slibné vlastnosti však zatím nepřevážují nedostatečnou vodivost organické hmoty ve srovnání s krystalickým křemíkem, což brání širšímu rozšíření alternativ k tradičním anorganickým platformám pro optoelektronická zařízení. Tato práce se bude týkat vývoje a testování použitelnosti kvantově-chemických metod pro modelování polymorfismu molekulárních krystalů podobných relevantním organickým polovodivým materiálům. Větší velikost molekul, vysoký stupeň konjugace a častá heterocyklická povaha cílových molekul představují výzvy, kterým musí výpočetní chemie čelit, aby poskytla přesný popis molekulárních interakcí v této oblasti. Tato práce bude zaměřena na přesné kvantově-chemické zpracování nekovalentních interakcí, jejich vztah k objemové struktuře a stabilitu jednotlivých polymorfů za různých podmínek. Nakonec bude hledána interpretace vlivu jemných variací objemové struktury na mobilitu nosiče náboje v organických polovodičích.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Ab initio zpřesnění metod pro hledání kokrystalů farmaceuticky aktivních látek
AnotaceModerní formulace léčiv často spoléhají na kokrystalické formy, jejichž krystalová mřížka je vytvořena z více chemických látek, typicky určité aktivní farmaceutické složky a další biokompatibilní sloučeniny, která se v tomto kontextu nazývá koformer. Tyto kokrystalické lékové formy často mohou vykazovat vyšší rozpustnost, stabilitu nebo jiné prospěšné vlastnosti ve srovnání s krystaly čistých aktivních farmaceutických složek. Protože molekulární materiály mají tendenci krystalizovat v jednosložkových krystalech spíše než v kokrystalech, nalezení vhodného koformeru pro danou aktivní farmaceutickou složku může být velmi zdlouhavý a pracný proces. Aby se obešly nákladné experimenty typu pokus-omyl, in silico metody mohou pomoci předem vybrat seznam možných koformerů nabízejících vysokou pravděpodobnost vytvoření kokrystalu. V současnosti dostupné metody se zaměřují na screening elektrostatického potenciálu kolem hodnocených molekul a empirické párování jeho maxim a minim pro jednotlivé molekuly, což umožňuje screening koformerů se slušnou přesností pro molekuly s převážně vodíkovými vazbami. Tato práce se zaměří na začlenění ab initio výpočtů molekulárních interakcí, které přinesou další zlepšení také pro screening kokrystalů větších molekul s převažujícími disperzními složkami jejich interakcí. Nově budou zvažovány také dopady stechiometrických variací a prostorového balení molekul v mřížce kokrystalu, což značně rozšíří rozsah použitelnosti současných postupů screeningu kokrystalů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální 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
Detekce uvolňovaných plynů jako včasný markant poruchy Li-iontové baterie
AnotaceProvoz lithiových baterií (Lithium-ion batteries – LIB) je v obecné rovině vždy spojený s rizikem vzniku řetězce událostí, které se označují jako tzv. "thermal runaway of batteries". Ve zjednodušené podobě může dojít k tomu, že zkrat uvnitř baterie způsobí lokální přehřátí, čímž dojde k porušení elektrické izolace, dalšímu nárůstu teploty a vývoji výbušných nebo toxických plynů, jejich úniku do okolí spojeného s nebezpečím požáru nebo exploze. Ukazuje se všek, že pokud se zaměříme na detekci nízkých koncentrací uvolňovaných plynů, získáme spolehlivý a používaný indikátor poškození baterie, který lze využít pro systémy včasného varování. Plyny, které se uvolňují při havarijních stavech z LIB, byly identifikovány jako CO2, CO, H2 a CH4. V rámci řešení disertační práce bude student navozovat podmínky, které nastávají při poškození LIB, a zaměří se na vývoj senzorů (především chemirezistorů), umožňujících detekovat výše zmíněné plynné markanty.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyziky a měřicí techniky, FCHI, VŠCHT Praha
Dynamika v excitovaných stavech s využítím statistických přístupů
AnotacePráce se bude zaměřovat na využití moderních přístupů datové analýzy pro urychlení dynamických výpočtů v excitovaných stavech. Techniky budou využity pro modelování statických i časově-rozlišených spekter.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Fotochemické děje v astrochemii
AnotacePráce bude zaměřena na děje vyvolané v astrochemicky významných molekulách a systémech zářením o různé vlnové délce. Pozornost bude věnována zajména ledovým částicím a roli vysoko-energetického záření. Více informaci viz http://photox.vscht.cz.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální chemie, FCHI, VŠCHT Praha
Komplexy přechodných kovů v chemické senzorice
AnotaceTradičními materiály pro polovodičové chemorezistivní plynové senzory jsou polovodiče, jako jsou polokovy, polovodivé oxidy kovů nebo organické polovodiče. Komplexy přechodových kovů jsou velmi slibnou třídou materiálů, které jsou většinou přehlíženy. V závislosti na iontu přechodného kovu a konstrukci ligandů nabízejí možnost různých vlastností s požadovanou chemickou a elektronovou strukturou. Tyto sloučeniny jsou proto vhodnými kandidáty pro aplikace, jako je detekce plynů/chemických látek. V rámci tohoto projektu budou ve spolupráci s Karlsruhe Institute of Technology vyvinuty a syntetizovány nové koordinační komplexy (využívající přechodné kovy jako Ni, Cu a další potenciálně atraktivní kovy). Ligandy budou vhodně navrženy a kombinovány s ionty přechodných kovů závěru 4. periody, aby vedly k požadovaným strukturním vakancím. Ve druhém kroku budou tyto komplexy použity a zpracovány jako tenké vrstvy za účelem jejich testování jako aktivní vrstvy pro detekci plynů. Příprava a analýza tenkých vrstev je zásadní pro jejich použití pro selektivní a citlivou detekci škodlivých a toxických plynných analytů. Pozornost bude zaměřena na chemorezistivní a optické detekční principy. Teoretické výpočty (provedené ve spolupráci s Max Planck Institute) pomohou porozumět detekčnímu mechanismu a poskytnou cestu k systematickému vývoji a zlepšování komplexního návrhu.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyziky a měřicí techniky, 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
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
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
Multivariabilní chemické senzory plynů
AnotaceTématem práce je výzkum a vývoj nových typů chemických senzorů plynů – multivariabilních samostatných senzorů využívajících fotoluminiscenci kombinovanou současně s přístupy měření elektrické vodivosti nebo pomocí křemenných krystalových mikrovah (QCM). Snímání s více proměnnými umožní zlepšit selektivitu senzorů, detekční limit a snížit drift vedoucí ke zvýšení jejich celkové přesnosti. Jako luminiscenční citlivé vrstvy mohou být využity anorganické materiály na bázi nanostrukturovaných oxidů kovů dopovaných lanthanoidy (např. SnO2, TiO2, ZnO a WO3) a také organické materiály, např. deriváty porfyrinu. Dopanty vzácných zemin mají vysokou luminiscenční výtěžnost a dlouhou dobu života, což usnadňuje optickou detekci, zejména detekci založenou na době doznívání luminiscence. V přístupu snímání pomocí QCM je výhodné využít vrstvy černých kovů (BM), např. Au, Al, Ag, Pd, Ti, …, které vykazují díky vysoké pórovitosti BM extrémně velkou plochu povrchu, která je mnohem větší než je jeho geometrická plocha. Vrstvy BM zajišťují nižší detekční limit a zvýšení selektivity QCM senzoru při zachování vysoké hodnoty faktoru kvality. QCM těží ze své robustní povahy, dostupnosti a cenově dostupné elektroniky rozhraní. BM je možné využít i v chemirezistorech, kde se nabízí možnost dekorace jejich povrchu pomocí uvedených luminiscenčních vrstev a dalších materiálů (např. 2D nanomateriály). Tenkovrstvé struktury budou připravovány PVD technikami (napařování, magnetronové naprašování, pulzní laserová depozice). Pro modifikaci vlastností struktur bude též zkoumána interakce s intenzivním laserovým zářením. Pro vyhodnocování senzorové odezvy je přínosné využití AI technologií. Funkční vlastnosti senzorů budou optimalizovány na základě charakterizace tenkých vrstev zahrnující optické, strukturní, elektronové strukturní a senzorové vlastnosti. Výsledky budou důležité pro vývoj účinnějších zařízení pro senzory chemických plynů. Zařízení založená na vyvinutých senzorech by mohla poskytnout rychlou a spolehlivou detekci stopových množství chemikálií a výbušnin, což je vysokou prioritou pro bezpečnost, obranu, ochranu kritické infrastruktury, monitorování průmyslových procesů a životního prostředí. Práce bude realizována ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AVČR, v.v.i., s možností zapojení do projektu excelentního výzkumu programu OPJAK „Senzory a detektory pro informační společnost budoucnosti“, projektů podporovaných GAČR a TAČR a mezinárodní spolupráce.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyziky a měřicí techniky, FCHI, VŠCHT Praha
Ochranné štíty autonomních systémů před elektromagnetickými interferencemi
AnotacePrudký nástup autonomních systémů typu robotických pomocníků, dronů či samořiditelných vozidel sebou nevyhnutelně přinesl nárůst využití zařízení pro určování polohy, jako jsou například mikrovlnné senzory, či pokročilá lidarová, radarová či rádiová technika. Díky tomu také narůstá pravděpodobnost existence nežádoucích interferencí tohoto elektromagnetického vlnění s integrovanými obvody autonomního zařízení, což může ve svém důsledku vést ke zvýšené pravděpodobnosti výskytu nebezpečných jevů, včetně havárií a ztrát na lidských životech. Cílem této práce je proto vyvinout nové materiály pro útlum elektromagnetických interferencí a aplikovat je jako ochranné štíty v provozní oblasti elektromagnetického spektra stávajících systémů pro určování polohy. Práce bude zaměřena na vyhledání, syntézu a charakterizaci vhodných elektrických a magnetických materiálů a jejich nanostrukturovaných analogů a následný design, výroba a testování nových lehkých a flexibilních ochranných štítů. Součástí práce také bude modelování a vyhodnocování stínící účinnosti ochranných štítů v simulovaných i reálných podmínkách provozu autonomních systémů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, 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
Senzorová pole taktilních senzorů teploty a tlaku
AnotaceTaktilní senzory teploty či tlaku jsou zařízení použitá v robotice při vyhodnocování interakce robota s jinými objekty. Jedná se například o manipulaci s objektem, měření prokluzu uchopeného objektu, zjišťování souřadnic polohy objektu či měření velikosti síly působící na objekt. Krajním případem jsou složité taktilní systémy, jejichž účelem je simulace a nahrazování lidského hmatu. Senzory, které se pro uvedené účely používají, musí být dostatečně miniaturní, citlivé na malé změny tlaku, musí mít příznivé dynamické vlastnosti a časovou i operační stálost parametrů. Vzhledem k očekávané vysoké hustotě taktilních senzorů zapojených i v jednoduchých aplikacích, musí existovat možnost jejich provozu ve formě senzorových polí a zpracování dat pomocí pokročilých matematicko-statistických algoritmů. V neposlední řadě musí být náklady na jejich výrobu přiměřené, aby bylo možné je snadno nahrazovat v případě opotřebení. Cílem této práce je proto vyvinout nové typy taktilních senzorů teploty a tlaku na bázi moderních nanomateriálů, které bude možné používat v experimentech s měřením časově a prostorově rozložené síly působící na matici senzorů. Součástí práce bude příprava, charakterizace a zpracování termoeletrických a piezorezistivních materiálů na bázi organických nanostrukturovaných polovodičů a uhlíkových nanostruktur. Testování těchto látek bude mimo jiné zahrnovat strukturní, chemickou a mechanickou analýzu a měření elektrických vlastností ve stejnosměrném i střídavém elektrickém poli. Vybrané materiály pak budou zpracovány do formy citlivých senzorů. Součástí této práce bude také návrh senzorových polí a dále jejich testování a zpracování signálu pomocí pokročilých algoritmů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, FCHI, VŠCHT Praha
Transport nosičů náboje v nanostrukturovaných a nanokompozitních materiálech
AnotaceTématem práce je teoretické i praktické studium mechanismů přenosu náboje v nano-strukturovaných a nano-kompozitních materiálech připravených ve formě tenkých vrstev, povlaků, aerogelů. Cílem práce je návrh modelů popisující přenos náboje v reálných materiálech používaných pro chemické senzory. Vlastnosti nanostrukturovaných vzorků budou v závislosti na teplotě a intenzitě magnetického pole měřeny v systému Quantum Design - PPMS. Práce předpokládá (i) modelování a simulaci transportu nosičů náboje pomocí metody konečných prvků, (ii) návrh a realizaci software pro řízení, sběr a zpracování dat ze systému PPMS (iii) hledání analytického modelu popisujícího reálné (naměřené) vlastnosti vzorků v závislosti na jejich nanostruktuře.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyziky a měřicí techniky, FCHI, VŠCHT Praha
Ultrarychlé fotochemické děje monitorované pomocí rentgenového záření
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyzikální 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
Využití aerogelů pro senzory plynů
AnotaceVýznamný rozvoj technologií přípravy nanomateriálů v posledních dvou dekádách umožnil přípravu celé řady senzoricky aktivních materiálů s unikátní strukturou a vlastnostmi. Poměrně jednoduchou technikou superkritického sušení je dnes z materiálů používaných pro chemické senzory možno připravovat aktivní vrstvy ve formě aerogelů. Z hlediska chemické senzoriky vykazují takto nanostrukturované materiály v mnoha směrech unikátní vlastnosti (vysoká citlivost a selektivita, velký aktivní povrch). Cílem práce bude návrh a realizace senzorů na bázi aerogelů tvořených anorganickými oxidy a jejich případnou chemickou (selektivní organické receptory, modifikátory povrchového napětí) a fyzikální modifikací (laserové žíhání, zabudování katalyticky aktivních nanočástic). Pro vyhodnocováni senzorické odezvy se bude využívat impedanční spektroskopie a UV-VIS-NIR spektrometrie.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav fyziky a měřicí techniky, FCHI, VŠCHT Praha
Vývoj moderních štítů elektromagnetického záření jako pasivní ochrany informací před odposloucháváním
AnotaceRozšiřování moderní elektroniky, integrovaných obvodů, mikroprocesorů a obecně komunikační a výpočetní techniky s sebou přináší i vysoké riziko vyzrazení kritických informací o infrastruktuře, ve kterých jsou tyto prvky využívány. V krajním případě může dojít i k úniku či převzetí administrátorských oprávnění, což může být zneužito k digitálnímu vandalismu, vyzrazení důležitých informací či útokům na infrastrukturu samotnou. Jednou z velice efektivních a obtížně odhalitelných metod těchto útoků je i vzdálené odposlouchávání informací, jež jsou emanovány z elektronických zařízení ve formě elektrického či magnetického pole. S rozvojem levné rádiové techniky a v důsledků snadno dostupných knihoven a algoritmů pro zpracování signálu již nemusí být podobný útok pouze doménou bohatých, státy sponzorovaných, organizací, ale postupně může být osvojován běžnou hackerskou komunitou a zneužíván ke kriminálním účelům. Cílem této práce je tedy prozkoumat možnosti a vyvinout a otestovat lehké a flexibilní ochranné štíty na bázi moderních nanomateriálů, které budou sloužit jako účinná pasivní ochrana elektronických zařízení před vzdáleným odposloucháváním informací. Za tímto účelem budou připraveny nové kompozitní materiály na bázi elektricky vodivých nanočástic s magnetickými vlastnostmi. Budou studovány možnosti jejich kompatibilizace s nosičem, chemická struktura a morfologie, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti a metody a možnosti jejich zpracování do požadovaného tvaru a formy vhodné k využití v miniaturní elektronice. Součástí experimentů bude i testování pasivních štítů v simulovaných i reálných podmínkách a vyhodnocování jejich schopnosti tlumit elektromagnetické vlnění vyzařované elektronickými zařízeními.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky, 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
|
Updated: 25.3.2022 13:38, Author: Jan Kříž