studijní program

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie

Fakulta: FSIZkratka: D-FIN-KAk. rok: 2021/2022

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0719D110004

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: čeština

Akreditace: 16.10.2020 - 16.10.2030

Forma studia

Kombinované studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Oborová rada

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Fyzika Bez tematického okruhu 100

Cíle studia

Cílem doktorského studia v navrhovaném programu je příprava vysoce vzdělaných odborníků v oblasti fyzikálního inženýrství a nanotechnologií s dostatečnou zahraniční zkušeností, kteří budou schopni vykonávat samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost v akademické či aplikační sféře u nás i v zahraničí. Studium je založeno na vlastní tvůrčí a výzkumné práci doktorandů na úrovni standardně požadované na zahraničních pracovištích v oblastech výzkumu realizovaného na školicím pracovišti a podporovaného národními a mezinárodními projekty. Jedná se tyto oblasti aplikované fyziky: fyzika povrchů a nanostruktur, světelná a částicová optika a mikroskopie, konstrukce fyzikálních přístrojů a zařízení, mikromechanika materiálů.

Profil absolventa

Absolvent má znalosti, dovednosti a kompetence pro vlastní tvůrčí činnost v některé z oblastí, v nichž se realizují výzkumné aktivity školicího pracoviště. Jde o aplikace fyziky zejména v oblasti fyziky povrchů a nanostruktur, dvoudimenzionálních materiálů, nanoelektroniky, nanofotoniky, mikromagnetismu a spintroniky, biofotoniky, pokročilé světelné mikroskopie a spektroskopie, elektronové mikroskopie, laserové nanometrologie a spektroskopie, počítačem řízené rentgenové mikro a nanotomografie, mikro a nanomechaniky, vývoje technologických a analytických zařízení a metod pro mikro/nanotechnologie. K vysoké úrovni vzdělávání přispívá možnost využití personálního a materiálního zázemí poskytovaného výzkumnou infrastrukturou CEITEC a rovněž rozsáhlá spolupráce s významnými zahraničními pracovišti. To garantuje, že absolvent je schopen prezentovat ústně i písemně výsledky své práce a diskutovat o nich v angličtině. Vzhledem k vysokým odborným kompetencím a flexibilitě absolventi nalézají uplatnění jak v oblasti výzkumu na univerzitách a v jiných výzkumných institucích u nás i v zahraničí, tak v high-tech firmách v pozicích výzkumníků, vývojářů, konstruktérů či vedoucích týmů.

Charakteristika profesí

Vzhledem k vysokým odborným kompetencím a flexibilitě absolventi nalézají uplatnění jak v oblasti základního a aplikovaného výzkumu na univerzitách a v jiných výzkumných institucích u nás i v zahraničí, tak v hight-tech firmách v pozicích výzkumníků, vývojářů, konstruktérů či vedoucích týmů.

Podmínky splnění

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Vytváření studijních plánů

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Dostupnost pro zdravotně postižené

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Návaznost na další typy studijních programů

Předkládaný doktorský studijní program představuje nejvyšší stupeň vzdělávání v oblasti fyzikálního inženýrství a nanotechnologií. Navazuje na akademiky zaměřený bakalářský a navazující magisterský studijní program „Fyzikální inženýrství a nanotechnologie“, které jsou uskutečňované na FSI VUT.

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Pokročilé techniky přípravy řezů moderních materiálů pro zobrazování pomocí SEM

    Pozorování řezů vzorků pomocí rastrovací elektronové mikroskopie může poskytnout důležité informace pro výzkum a vývoj materiálů a také pro analýzu poruch. Řez se obvykle připravuje pomocí mechanických metod, jako je leštění nebo mikrotom. Tyto metody jsou časově náročné a vyžadují velmi zkušeného operátora. Mohou zanášet artefakty do měkkých materiálů, deformovat materiál kolem dutin nebo stlačovat vrstvy měkkých a tvrdých materiálů v kompozitních vzorcích. Systém FIB (Focused Ion Beam) se používá hlavně v případě, kdy je předně definováno umístění řezu, jako například v případě tenkých filmů. Velikost výsledného řezu je však omezená a těžké ionty galia ve svazku mohou povrch vzorku poškodit. Plazma FIB poskytuje efektivní řešení pro přípravu velkoplošných řezů, avšak tato technika není vhodná pro citlivé materiály. Současná generace iontových leštiček využívající svazek iontů argonu umožňuje připravit skutečně reprezentativní průřezy vzorků téměř bez artefaktů a zkreslení. Použití širokého iontového paprsku argonu eliminuje problémy spojené s konvenčním leštěním a umožňuje precizní přípravu větších vzorků. Nicméně vyladění leštícího procesu za účelem dosažení perfektního povrchu není triviální. Příprava řezů pomocí ultramikrotomu, laserovým paprskem nebo řezání vodním paprskem je méně známá, může však také přinést zajímavé výsledky. Tato dizertační práce poskytne ucelený přehled standardních a pokročilých metod pro přípravu řezů vzorků. Cílem práce je experimentální srovnání výše uvedených technik pro přípravu řezů vzorků, diskuse o jejich kladech a záporech a objasnění mechanismu poškození vzorků připravených těmito metodami. Vzorky budou charakterizovány pokročilými technikami elektronové mikroskopie, včetně nízkonapěťového STEM s atomovým rozlišením.

    Školitel: Mikmeková Šárka, Ing. Mgr., Ph.D.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
9AIVAb initio výpočty v materiálových vědáchcs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9MAVMatematický aparát vlnové optikycs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9ANCMikroskopie a analýza pomocí nabitých částiccs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9NTCNanotechnologiecs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9ONAOrganické nanostruktury na anorganických površíchcs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9RPTRentgenová počítačová tomografiecs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9STHStruktura hmotycs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9SLPÚvod do spektroskopie laserem buzeného plazmatucs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9MMMVíceúrovňové modelování materiálůcs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9VKBVybrané kapitoly z biofotonikycs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9VKNVybrané kapitoly z nanofotoniky cs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9TPLVybrané kapitoly z teorie pevných látekcs0DoporučenýdrzkP - 20ano
9ZDNZobrazování a diagnostika nanostrukturcs0DoporučenýdrzkP - 20ano
1. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
9KTDFourierova transformace mřížek a kinematická teorie difrakcecs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9MPAMatematika pro aplikacecs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9MIAPokročilá světelná mikroskopie - teorie zobrazenícs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9PVPProgramování v Pythoncs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9RF1Rovnice matematické fyziky Ics, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
9MIKSvětelná mikroskopiecs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano
1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
9AJJazyk anglický pro doktorské studiumen0PovinnýdrzkCj - 60ano
9ESMModelování termodynamické stability a fázových transformacícs, en0DoporučenýdrzkP - 20ano