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.

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.

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.

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.

prof. RNDr. František Krčma, Ph.D.

1. Diagnostika a aplikace nízkoteplotního plazmatu v dekontaminačních procesech

   V současnosti jsou kladeny vysoké nároky na co nejnižší použití chemikálií či antibiotik při sterilizaci živých i neživých materiálů. Jako vhodná alternativa konvenčně používaných prostředků se jeví využití nízkoteplotního plazmatu, které působí šetrně na ošetřované materiály a neprodukuje zvýšené množství vedlejších polutantů. Cílem disertační práce tak bude posouzení vhodnosti nízkoteplotního plazmatu buzeného různými typy elektrických výbojů pro dekontaminaci pevných i kapalných povrchů a médií. Kromě diagnostických metod pro charakterizaci vlastního plazmatu bude v práci využito biologických, chemických a materiálových analýz za účelem pochopení plazmatem iniciovaných procesů.

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

2. Fluorescenční značky pro selekci materiálů

   Detekce polymerů a polymerních materiálů pomocí fluorescence s cílem separace jednotlivých typů polymerů před jejich recyklací. Dizertace zahrnuje výběr vhodných fluorescenčních značek, jejich studium a způsoby značení polymerů s využitím materiálového tisku. Dizertace bude součástí projektu NCK II.

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

3. Fotoaktivní vrstvy se samočisticími a antibakteriálními vlastnostmi

   Studium účinku polymerních fotoaktivních vrstev na bázi derivátů ftalocyaninů. Metody depozice tenkých vrstev materiálovým tiskem, fotochemické vytvrzování vrstev. Studium mechanických vlastností, studium samočisticích a antibakteriálních vlastností pomocí nově vyvinutých nebo optimalizovaných metod. Dizertace bude součástí projektu OP TAK.

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

4. Fotokatalytické vrstvy na bázi karbonitridu a jejich plazmochemická úprava.

   Příprava nanočástic karbonitridů a nanášení do tenkých vrstev s využitím materiálového tisku. Plazmochemické úpravy připravených vrstev s cílem dosažení vysoké fotokatalytické účinnosti a citlivosti v UVA a v modré oblasti viditelného spektra. Upscaling procesů přípravy vrstev a in-line plazmochemické opracování. Optimalizace procesů a studium vlivu proměnných veličin. Dizertace je podpořena projektem GAČR.

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

5. Fotokataylytické vrstvy oxidických polovodičů s hierarchickou porozitou

   Příprava krystalických nanočástic a pojivových systémů k použití při tvorbě tenkých vrstev. Výběr vhodných templátovacích činidel a návrh kapalných tiskových formulací poskytující vrstvy s řízenou velikostí pórů od mikropórů k mezopórům. Optimalizace finalizace vrstev a studium jejich fyzikálně-chemických vlastností.

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

6. 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.

7. Pokročilé materiály pro organickou fotoniku

   Pokročilé organické materiály představují velmi zajímavou alternativu k tradičním anorganickým látkám využívaných ve fotonických aplikacích. Organické materiály poskytují celou řadu potenciálních výhod jako je flexibilita, nízká hmotnost, příprava nízkonákladovými technikami materiálového tisku, široké možnosti ladění parametrů, malou environmetální zátěž apod. Tato práce se bude zabývat studiem vztahu mezi (zejména) optickými vlastnostmi a chemickou strukturou organických pi-konjugovaných látek (barviva, pigmenty). Zjištěné poznatky budou využitelné v aplikacích jako jsou světlo-emitující zařízení (OLED), solární články, organické pevnolátkové lasery, fluorescenční značky pro studium biologických systémů apod. Součástí práce bude příprava a studium modelových zařízení vybraných aplikací. Studovány budou zejména vlastnosti související se zářivými a nezářivými procesy po fotoexcitaci. Mezi typické metody studia bude patřit absorpční a fluorescenční spektroskopie, určování doby života a kvantových výtěžků fluorescence, stanovování prahové excitační energie pro vyvolání zesílené spontánní emise (ASE) a dalších parametrů ovlivňujících jejich funkci. Práce bude probíhat v rámci Laboratoře organické elektroniky a fotoniky (https://www.fch.vut.cz/vav/cmv/laboratore/elektro) na Centru materiálového výzkumu na Fakultě chemické VUT v Brně. V rámci tohoto týmu máme více než 20 leté zkušenosti v tomto oboru doložené téměř 200 publikacemi. FCH VUT je hrdým držitelem prestižního ocenění HR Excellence in Research Award udělovaného Evropskou komisí https://www.vut.cz/vut/hr-award).

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

8. Studium chemických procesů iniciovaných elektrickými výboji v prebiotických atmosférách v proudícím režimu

   V průběhu posledního desetiletí byla objevena celá řada exoplanet. U některých z nich byly prokázány i tak zvané probiotické atmosféry, v nichž je pravděpodobná přítomnost nebo syntéza molekulárních prekurzorů života. Tato syntéza může být iniciována zářením, hvězdným větrem, vulkanickou činností nebo blesky, tedy elektrickými výboji. Cílem doktorského studia je experimentální syntéza molekulárních prekurzorů života vyvolaná působením různých typů elektrických výbojů v probiotických atmosférách s rozličným složením. Experimentální systém bude provozován v proudícím režimu za atmosférického tlaku, přičemž se předpokládá i studium za různých teplot. Elektrické výboje budou studovány pomocí optické emisní spektrometrie a elektrických měření. Plynné produkty budou stanovovány pomocí in situ hmotnostní spektrometrie s reaktivní ionizací a infračervené spektrometrie s Fourierovou transformací, částečně bude využito i dalších analytických technik. Celé studium bude realizováno v rámci celoevropského výzkumného programu Europlanet.

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

9. Studium interakce plazmatu s půdním prostředím

   Současný výzkum zaměřený na aplikaci nízkoteplotního plazmatu v zemědělství směřuje zejména na vliv přímého i nepřímého působení plazmatu formou plazmatem aktivované vody na rostlinné materiály. Již méně je ale prozkoumán vliv na půdní prostředí, a to jak z pohledu fyzikálně-chemického, tak mikrobiologického. Proto bude náplní disertační práce studium interakce přímého i nepřímého působení nízkoteplotního plazmatu buzeného různými typy elektrických výbojů s půdním prostředím. Cílem bude popsat vliv jak na fyzikálně-chemické vlastnosti půdy, tak na půdní mikroflóru. Kromě metod pro charakterizaci vlastního plazmatu bude v práci využito širší spektrum biologických a chemických analýz.

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

10. Studium tepelných vlastností materiálů akumulujících teplo na bázi fázové přeměny

    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.

11. Studium tepelných vlastností objemových materiálů

    Práce bude zaměřena na studium tepelných vlastností objemových materiálů vpřipravených 3D tiskem. Experimentální část bude zaměřena na měření vlastností materiálů s příměsemi (pigmenty, barviva, kovy) 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.