Detail oboru

Fyzikální chemie

FCHZkratka: DPCPO_FCH_4Ak. rok: 2021/2022

Program: Fyzikální chemie

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 16.10.2009Akreditace do: 31.5.2024

Profil

Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru fyzikální chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou, činnost. Student je učen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézu k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce.

Klíčové výsledky učení

Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru fyzikální chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou, činnost. Student je učen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce.

Profesní profil absolventů s příklady

V rámci tohoto oboru jsou připravováni odborníci, kteří se budou schopni podílet na vysoce kvalifikované vědecko-výzkumné činnosti založené na fyzikálně-chemických postupech, a to zejména na vysokoškolských pracovištích, pracovištích Akademie věd, ve výzkumných ústavech ale i v průmyslovém výzkumu. Absolvent je schopen samostatné tvůrčí práce v oboru fyzikální chemie. Absolventi se mohou vzhledem k širokému spektru využití fyzikální chemie výborně uplatnit nejen v přímo oblastech fyzikálně-chemického výzkumu, ale prakticky ve všech chemických oborech nebo oborech příbuzných.

Vstupní požadavky

Podmínkou přijetí ke studiu je řádné ukončení magisterského studijního programu chemického nebo příbuzného oboru. Základními předpoklady k přijetí jsou: zájem a schopnosti k vědecké práci, motivace (vyjádřená v motivačním dopise), znalost anglického jazyka a velmi dobré studijní výsledky dosažené v magisterském studijním programu (průměr známek ze všech složených zkoušek zpravidla nepřevýší 2,0). Kladně je hodnocena předchozí vědecká aktivita (publikační a jiné výstupy odborné práce, účast na studentské konferenci apod.). Student se přihlásí na téma navržené školitelem oboru před přijímacím řízením. Pokud se na jedno téma přihlásí více uchazečů, může školitel modifikovat dílčí témata nebo nabídnout uchazeči jiné téma (jiného školitele). Vstupní požadavky a podmínky pro přijetí včetně počtu přijímaných studentů jsou podrobně specifikovány v relevantní směrnici děkana, která je každoročně aktualizována. Směrnice je dostupná na webových stránkách fakulty v sekci Vnitřní předpisy.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Analýza produktů dielektrického bariérového výboje hořícího ve směsích dusíku s organickými sloučeninami

    Obsahem doktorské práce bude analýza plynných produktů dielektrického bariérového výboje, který hoří ve směsi dusíku a vhodně zvolených organických látek za atmosférického tlaku. Pro analýzu produktů výboje budou použity metody GC-MS, FTIR , OES a PTR-MS. Použité organické látky budou zejména monomery používané pro depozice tenkých tvrdých či polymerních vrstev. Cílem práce je indentifikovat vznikající fragmenty organické látky a případně jejich vzájemné chemické reakce.

    Školitel: Mazánková Věra, doc. Mgr., Ph.D.

  2. Aplikace plazmatu v konzervátorství

    Cílem doktorské práce je studium aplikací plazmatu generovaného za sníženého i atmosférického tlaku v plynech a kapalinách pro odstraňování korozních vrstev z archeologických předmětů. Vzorky pro vlastní práci budou připravovány různými postupy tak, aby bylo možné porovnávat účinnost procesu na různé typy korozí. Součástí práce bude i diagnostika používaného plazmatu a v případě použití kapalin i diagnostika jejich základních vlastností. K materiálovým analýzám bude využito nejrůznějších technik materiálových analýz, především pak SEM/EDX, XRD, FTIR a LA-MS.

    Školitel: Krčma František, prof. RNDr., Ph.D.

  3. Interakce tenkých porézních polovodivých vrstev s atmosférickým plasmatem

    Polovodivé materiály hrají klíčovou roli ve fotokatalytických a elektrofotokatalytických procesech a v poslední době si razí cestu k úspěšným aplikacím v fotonických zařízeních zhotovených materiálovým tiskem. Pro tuto výrobní technologii je nanejvýše výhodné, pokud se fixace vrstvy provede tzv. studeným procesem, tedy bez ohřevu na teploty vyšší než cca 150 °C. Takový výrobní postup umožnuje potom masovou výrobu v režimu roll-to-roll na polymerní substráty. Opracování atmosférickou plasmou je velmi slibnou možností, jak takového studené fixace dosáhnout. Práce se proto bude věnovat detailnímu studiu procesů probíhajících v tenkých porézních vrstvách polovodičů při interakci s atmosférickým plasmatem s aplikačním výhledem do oblasti tištěné elektroniky.

    Školitel: Dzik Petr, doc. Ing., Ph.D.

  4. Nerovnovážná termodynamika a teorie chemické kinetiky

    Výsledky získané v oblasti makroskopické nerovnovážné termodynamiky ukazují, že mezi chemickou termodynamikou a kinetikou jsou těsnější vztahy, než se obvykle uvádí. Termodynamika vymezuje obecný rámec určující mimo jiné i tvar rychlostních rovnic a klade omezení na koeficienty těchto rovnic. Související teorie byla dosud rozpracována jen pro tzv. lineární tekutiny, kde stále zůstává k vyjasnění několik zajímavých otázek. Disertace by se postupně zaměřila na následující problémy této oblasti: • kinetika ve směsích neideálních tekutin, použitelnost aktivity v kinetických rovnicích; • aplikace termodynamické teorie na reakční mechanismy s aktivovaným komplexem, studium souvislostí s mikroskopickou teorií (aktivovaného komplexu) a předchozím problémem; • aplikace teorie na vybrané publikované mechanismy, srovnání získaných kinetických rovnic s publikovanými a diskuse přínosu nové teorie pro kinetickou praxi; • rozšíření teorie mimo oblast lineárních tekutin, zejména se zaměřením na reagující systémy s významným vlivem difúze a na vztah rychlost reakce-difúze.

    Školitel: Pekař Miloslav, prof. Ing., CSc.

  5. Organické funkční materiály s pokročilými optickými vlastnostmi

    Práce je zaměřena na studium vztahu mezi molekulární strukturou a netriviálními optickými vlastnostmi jako je štěpení singletů (tzv. singlet-fission), multi-fotonová absorpce apod. Vlastnosti molekul budou studovány pomocí charakterizace absorpce, kvantového výtěžku a doby života fluorescence, vyhasínacích křivek časově rozlišené fluorescence a dále pak určováním multi-fotonového absorpčního průřezu a spekter. Bude využito jak ustálené optické spektroskopie, tak časově rozlišených optických metod. Během studia bude využívána unikátní aparatura pro charakterizaci fluorescence v magnetickém poli a laserová aparatura. Téma je řešeno v rámci výzkumného projektu financovaného Grantovou agenturou ČR.

    Školitel: Vala Martin, doc. Mgr., Ph.D.

  6. Plazmochemická povrchová úprava nano a mikro materiálů

    Cílem disertační práce je povrchová úprava nano a mikro materiálů pro technologické aplikace, zejména pak pro zemědělství, s cílem zlepšit dispergaci těchto materiálů ve vodném prostředí. Hlavní důraz bude kladen na využití elektrických výbojů v kapalinách nebo interagujících s kapalinami, výboje v plynné fázi budou využity jen okrajově. Kromě charakterizace vlastního plazmatu a účinnosti úpravy pro tvorbu homogenních koloidních roztoků bude využito i široké spektrum materiálových analýz za účelem pochopení plazmatem iniciovaných procesů s ohledem na optimalizaci procesů.

    Školitel: Kozáková Zdenka, doc. Ing., Ph.D.

  7. Studium chemických procesů iniciovaných elektrickými výboji v mimozemských atmosférách

    Cílem práce je studium chemických procesů iniciovaných elektrickými výboji v plynných směsích odpovídajících mimozemským atmosférám. K analýze plazmatu bude využito optické emisní spektrometrie, chemické analýzy produktů výbojů budou realizovány zejména pomocí in situ hmotnostní spektrometrie s reaktivní ionizací.

    Školitel: Krčma František, prof. RNDr., Ph.D.

  8. Studium samočisticích vlastností fotoaktivních vrstev

    Předmětem studia je příprava fotoaktivních vrstev, jak na bázi anorganických polovodičů, tak i organických fotoaktivních materiálů. Cílem dizertace je nalézt vhodné metody testování jejich účinnosti během jejich nasazení, resp. použití. Metody testování musí umožnit testování na vodorovných i svislých površích, na hladkých i drsných. Spolehlivost a použitelnost metod pro mnohé povrchy bude hlavním cílem.

    Školitel: Dzik Petr, doc. Ing., Ph.D.

  9. Studium tepelných vlastností objemových materiálů

    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.

    Školitel: Zmeškal Oldřich, prof. Ing., CSc.

  10. Studium vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin

    Práce se bude zabývat přípravou tranzistorů s iontovými kapalinami. Budou studovány optické, elektrické a dielektrické vlastnosti tenkovrstvých struktur připravených s různými intovými kapalinami.

    Školitel: Zmeškal Oldřich, prof. Ing., CSc.

  11. Studium vlivu plazmatem aktivované vody na organické složky půd

    V posledních letech se do popředí zájmu zemědělské praxe dostávají environmentálně přijatelné metody a prostředky hospodaření. Jednou z cest je i využití plazmatem aktivované vody. Ve vodě vystavené plazmatu jsou totiž přítomny v závislosti na podmínkách přípravy nejen oxidativní částice (zejména peroxid vodíku), ale i částice vykazující antibakteriální a fungicidní účinky (kromě peroxidu vodíku zejména peroxynitril). Navíc lze ve vodě generovat i dusičnany a dusitany, které mohou být jako hnojivo aplikované formou postřiku na listy. Část aplikovaného postřiku však vždy končí v půdě, a dosud není jasné, do jaké míry dochází vlivem této aplikace ke změnám půdních vlastností, zejména pak ke změnám ve složení a chování organické půdní hmoty. Práce bude zaměřena na detailní studium vlivu plazmatem aktivované vody na různé půdy se zaměřením na půdní organické látky a mikroorganismy. Ke studiu bude využito dostupných technik jak na pracovišti, tak v rámci spolupráce v Akci COST CA19110 na dalších evropských pracovištích. Práce bude průběžně konzultována s pedology z Mendelovy univerzity v Brně.

    Školitel: Krčma František, prof. RNDr., Ph.D.

  12. Tištěné indikátory stavu atmosféry v obalech potravin

    Předmětem studia je příprava a kalibrace indikátorů stavu atmosféry v balení potravin. Jedná se o indikátor kyslíku, koncentrace CO2, pH prostředí, specifické reakce na přítomnost amoniaku i biogenních aminů. Cílem dizertace je tedy prostudovat dostupnou literaturu, navrhnout tyto indikátory, připravit je tiskem a kalibrovat pro zvolenou hraniční koncentraci příslušného analytu. Důraz je kladen na zdravotní nezávadnost použitých polymerů a dalších látek.

    Školitel: Veselý Michal, prof. Ing., CSc.

  13. Tištěný chemický kód

    Předmětem studia je sestavení chemického kódu, čitelného minimálně v 256 variantách. Chemický kód musí být neviditelný na světle i v UV světle, čitelný pouze spektrálními metodami. Cílem dizertace je takový kód sestavit, prověřit spektrální překryvy se složkami papíru a vybraných materiálů, na které bude chemický kód aplikovaný. Předpokládá se použití rentgenové fluorescenční spektroskopie. Vyloučení spektrálních interakcí složek, vysoký počet kombinací chemického kódu a automatizace zpracování naměřených dat do kódové podoby budou hlavní cíle dizertace.

    Školitel: Veselý Michal, prof. Ing., CSc.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DCA_PFDPokroky ve fyzikální chemiics0Povinnýkolano
DCO_EPMElektronové procesy v molekulárních materiálechcs0Povinně volitelnýdrzkano
DCO_NADFotochemiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DCO_MEFFyzika a chemie molekulárních materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DCO_FNDFyzika a chemie plazmatucs0Povinně volitelnýdrzkano
DCO_KPDKoloidika pro pokročilécs0Povinně volitelnýkolano
DCO_SMPokročilé spektroskopické metodycs0Povinně volitelnýdrzkano
DCO_REGReologiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DCO_TPDTransportní procesycs0Povinně volitelnýdrzkano