Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
CEITEC VUTZkratka: PNTMTAk. rok: 2017/2018
Program: Pokročilé materiály a nanovědy
Délka studia: 4 roky
Profil
Student absolvováním studia získá dostatečné odborné znalosti a dovednosti potřebné pro řešení různorodých vědeckých problémů výzkumných a vývojových institucí a průmyslové praxi. Absolvent bude schopen na potřebné úrovni aplikovat pro další rozvoj oboru na pracovištích svého dalšího působení (akademických a vědeckých institucích a institucích realizační oblasti) a přispět ke zlepšování konkurenceschopnosti výstupů výzkumné a aplikační oblasti těchto institucí. Koncepce studijního programu umožňujestudentům získat dostatečné kompetence pro spolupráci v národních a mezinárodních vývojových, konstrukčních a vědecko-výzkumných týmech. Absolvent tohoto oboru získá solidní schopnosti a dovednosti působit ve vědeckých a výzkumných centrech nejenom v České republice, ale i v zahraničí.
Garant
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Charakteristika problematiky úkolu: Metoda spektrometrie laserem buzeného plazmatu (z angl. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) umožňuje prvkovou analýzu materiálu v jakémkoliv složení (pevném, kapalném i plynném). Základem této metody je laserová ablace materiálu v interakčním regionu vymezeným fokusovaným laserovým pulsem. Laserem vybuzené plazma vyzařuje charakteristické záření prvků, ze kterých je složeno. Široká škála prvků vyzařuje ve viditelné části spektra, a je možné je detekovat běžně dostupnými spektrometry a detektory. Naproti tomu spektrální čáry některých prvků (C, N, S, P, Cl, Br) se nacházejí v oblasti VUV (<200 nm). Detekce těchto prvků vyžaduje specifickou přístrojovou instrumentaci, která má vyřešen problém vysoké absorpce této spektrální oblasti ve vzduchu a ve většině optických materiálů. Cílem této disertační práce je detekce prvků se signifikantními spektrálními čarami ve VUV oblasti, jako jsou C, N, S, P, Cl, Br. Součástí této práce je nezbytný návrh a sestavení detekčního systému (spektrometr + detektor) pro LIBS analýzu se spektrálním rozsahem sahajícím pod 170 nm a s rozlišením < 0,2 nm. Detekční systém bude modulárním rozšířením LIBS interakční komory vyvíjené v laboratoři laserové spektroskopie na STI VUT v Brně. Následně bude systém testován pro LIBS analýzu. Cíle, kterých má být dosaženo: A. rešerše současného stavu - analýza metodou LIBS v podtlacích a atmosférách plynů - LIBS ve VUV - konstrukce spektrometrů B. návrh spektrometru - přímé navedení záření plazmatu na optické členy spekt. - efektivní pracovní rozsah vlnových délek nižší než 170 nm C. konstrukce spektrometru - modulární rozšíření již existující LIBS interakční komory - detekční systém obsahující spektrometr i detektor - snadná aretace optických členů - vzduchotěsnost pro práci v podtlacích D. analýza v podtlacích - detekce spektrálních čar prvků jako C, N, S, P, Cl, Br, atd.
Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno. The goal of this work is to study adhesion force between nanostructured surface and living cells. The student will set up a system of nanostructured pillars (substrates with those patterns are already available for the student) with desired surface properties. It is expected that the cells will attached to the top of the pillars and due to adhesion forces the cells will deform the pillars’ shapes. The student will capture a real-time video of the structure using either confocal or holographic microscope. The video will be processed by a script in MATLAB environment to create a real-time video of the adhesion force between the cell and the pillars. PhD candidate will work together with Regional Centre for Applied Molecular Oncology (RECAMO).
Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.
The study will be aimed at the growth of III-Sb and III-As nanowires utilizing various catalyst nanoparticles in a MBE chamber of the complex UHV system in the CEITEC Nano research infrastructure. Characterization of morphology, composition, and structure, as well as measurement of their optical and electrical transport properties will serve as tools for monitoring the quality of nanowires.
Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.
Práce bude zaměřena na výzkum metabolismu sekundárních látek u jednobuněčných řas pomocí editace genomu založené na Crispr/Cas9 technologii. Cílem bude vytvořit knockoutovanou generaci mikrořasy Chlamydomonas reinhardtii v jednom z genů účastnícího se při biosyntéze sekundárních metabolitů a následně tuto generaci sledovat z hlediska metabolomu pomocí hmotnostní spektrometrie s desorpcí a ionizací za ambientních podmínek jako je DESI a DART.
Školitel: Adam Vojtěch, prof. RNDr., Ph.D.
The aim of the Ph.D. thesis is to obtain a profound understanding as well as active control of the dynamics of the phase transformation in materials featuring a first-order phase transition between antiferromagnetic and ferromagnetic states. This class of materials exhibits a metamagnetic behaviour in which the transition can be driven by several types of excitations, such as temperature, magnetic field, strain or laser pulses. The prototype material to perform this study will be the FeRh alloy. Recent studies suggest that its incorporation into meso- and nanoscale devices can result into emergent phenomena and new routes to stabilize and control the antiferromagnetic or the ferromagnetic state. The Ph.D. candidate will investigate the dynamics of the phase transition in patterned films driven by ultrafast current and laser pulses. The project will involve extending the existing scanning magnetooptical Kerr microscope to a pump-probe set-up and combining it with electrical transport measurements. Further steps will lead towards all-optical control of the magnetization in the ferromagnetic phase.
Školitel: Spousta Jiří, prof. RNDr., Ph.D.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno. The goal of this work is to perform theoretical study, design, fabrication and characterization of gold electrochemical sensors (EC) made by planar technology in combination with pulse electrochemical method, such as lock-in amplification. PhD candidate will perform detail analysis of electrode behavior and optimize their geometry. Besides that the student will design and fabricate a microfluidic system, which will allow to define the flow of liquid between individual electrochemical sensors. The lock-in amplification technique allows concurrently interrogate a few sensors. Basic characteristic will be perform using model Fe2+/Fe3+ system and compare with standard cyclic voltammetry. PhD candidate will then perform specific reaction antibody/antigen at the gold surface after the surface is treated with a thiol cross linker that there will be different antibody at each EC cell. PhD candidate will work together either with Regional Centre for Applied Molecular Oncology (RECAMO) or with partner group at Mendel University. This work will be primarily conducted in CEITEC. Part of the project might be also carried out in P.R. China, based on current exchange program and mutual agreement, i.e. it is NOT mandatory.
Prismatické dislokační smyčky mají Burgersův vektor kolmý k rovině smyčky a vznikají při radiačním poškození nebo při plastické deformaci. Tyto smyčky mohou být pozorovány v transmisním elektronovém mikroskopu (TEM) a mohou být vytvářeny Ga+ ionty ve fokusovaném svazku (FIB). V tomto projektu budeme studovat vzájemné interakce malých prismatických smyček a interakce smyček s volným povrchem TEM fólie jak experimentálně tak i pomocí atomárního modelování s použitím empirických potenciálů.
Školitel: Fikar Jan, Mgr., Ph.D.
Kubické prostorově středěné kovy VB a VIB skupiny jsou technologicky důležité materiály, jejichž mechanismy plastické deformace jsou stále nejasné. V zatížení tlakem vykazují všechny nemagnetické bcc kovy tzv. anomální skluz po jednom ze slabě zatížených {110}<111> skluzových systémů, což lze objasnit pomocí počítačových studií šroubových dislokací. Nicméně, ve skupině VB kovů dochází k anomálnímu skluzu také při zatížení v tahu, což nelze objasnit ani s využitím nejmodernějších počítačových modelů. Náplní tohoto tématu je realizovat sérii experimentálních studií na milimetrových vzorcích monokrystalů bcc Ta a W zatížených v různých směrech tahem a tlakem. Orientace vzorku bude určena pomocí EBSD a charakter plastické deformace bude studován pomocí diferenciálního interferenčního kontrastu ve vysokorozlišovacím optickém mikroskopu. Pozorované aktivity skluzových systémů budou korelovány s predikcemi existujících kritérií plasticity a budou sloužit jako zdroj pro zpřesnění formulací těchto kritérií.
Školitel: Gröger Roman, doc. Ing., Ph.D. et Ph.D.
The combination of graphene and single molecular magnets offers the opportunity of external tuning of magnetic properties of deposited organic magnets. The research within the Ph.D. study aims at the understanding of deposition/self-assembly phenomena of organic compounds containing magnetic atoms on graphene surfaces. The graphene surface offers the interesting possibility to alter the functional properties of prepared nanostructures by external means, i.e., the gate voltage. (For detailed info please contact the supervisor.)
Školitel: Čechal Jan, prof. Ing., Ph.D.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno. The project focuses on a development of a nanostructured materials for gecko mimicking surfaces. The key part of the work is to conduct finite element modelling (FEM) of the desired structure and to fabricate it primarily at CEITEC facility, as well as at National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, USA. Next the surface of the structure has to be treated to get desirable surface properties by self-assembly monolayer and characterize it using force spectrum (force-distance measurement) by atomic force microscope. Creation of a system to demonstrate utilization of the adhesion force is highly desirable. This work will be primarily conducted in CEITEC. Part of the project might be also carried out in P.R. China, based on current exchange program and mutual agreement, i.e. it is NOT mandatory.
In the study plasmonice nanostructures of novel materials (for instance graphene) for detection of adsorbed complex (bio)molecules by FT IR spectroscopy will be used. Instead of relying on classical spectral shifts of localized surtface plasmon polaritons, the „finger prints“ of the molecules in optical spectra enhanced by plasmonic effects will be detected. Here, particularly, tunability of plasmon resonance properties of the nanostructures will be utilized.
Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.
Nedestruktivní zobrazení vnitřní struktury snímaného objektu pomocí rentgenové počítačové tomografie (CT) umožňuje získat informace charakterizující absorpci (lokální koeficienty útlumu), která závisí na hustotě materiálu. Útlum rentgenového záření při průchodu objektem je definován Beer-Lambertovým zákonem. Dle teorie získaná CT data přesně charakterizují strukturu a vnitřní složení daného objektu. V praxi je přesnost a reprodukovatelnost CT měření na laboratorních zařízeních obtížně dosažitelná. Kvalita výstupních dat je negativně ovlivňována několika typy artefaktů, např. artefakty tvrdnutí svazku a rozptyl svazku, a technickými a mechanickými limitacemi celého procesu snímání. Dosažení kvantitativní informace z CT dat vyžaduje vývoj algoritmů upravujících data pro tomografickou rekonstrukci a následné zpracování tomografických řezů.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno. The goal of this work is to perform theoretical study, design, fabrication and characterization of nanosheet sensors made by an advanced planar technology in combination with pulse method, such as lock-in amplification. Goal of this work is to study, characterize and optimize an array of sensors made from ultrathin single crystal silicon (chips have been fabricated and they are available). This silicon device with thickness of 10.5 nm can be used as resistive sensor connected as van den Pauw device or as Hall sensor to detect intensity of magnetic field. Change of charge at its surface will modulate its conductivity or magnetic particle its properties as Hall sensor. The device will be powered by a current pulses and the output will be process by a lock-in amplifier. PhD candidate will identify the system signal noise ratio and limit of detection (LOD) of the biosubstances of interest. He/she will also design and fabricate a simple microfluidic system to confine the tested sample at suitable location at the chip. There is also required to optimize the buffer solutions not to affect the measurement. PhD candidate will analyze the type of silane crosslinkers and their utilization using chemical vapor deposition technique. Basic properties will be conducted using albumin. Next the PhD candidate will perform specific reaction antibody - antigen of one biomarker and determines its LOD. PhD candidate will work together either with Regional Centre for Applied Molecular Oncology (RECAMO) as they have cancer’s biomarkers or with partner group at Mendel University. This work will be primarily conducted in CEITEC. Part of the project might be also carried out in P.R. China, based on current exchange program and mutual agreement, i.e. it is NOT mandatory.
Magnetic materials constitute highly tunable material systems that have been associated with a wide range of new scientific discoveries. Coupled order parameters in complex phase-transition materials can be controlled using various driving forces such as temperature, magnetic and electric field, strain, spin-polarized currents and optical pulses. Tuning the material properties to achieve efficient transitions would enable fast and low-power electronic devices and novel functionality at nanometer length scales. The Ph.D. candidate will explore the first-order magnetic phase transition in materials that have been subjected to strong spatial confinement and design new functional systems by assembling individual structures with well controlled properties into 2D and 3D arrays forming magnetic materials with tuneable properties. The Ph.D. candidate will be involved in the deposition of materials, advanced characterization, and lithography of nanostructures. Magnetic imaging (scanning Kerr microscopy, magnetic force microscopy, scanning electron microscopy with polarization analysis, x-ray and photoemission electron microscopy), structural imaging (low energy electron microscopy, electron backscatter diffraction), and magnetometry will be employed to tackle the project objectives.
Školitel: Kalousek Radek, doc. Ing., Ph.D.
Vysokofrekvenční elektronová paramagnetická rezonance (HFEPR) je magneto-optická metoda, při které jsou pro excitaci vzorku použity mikrovlnné frekvence, typicky stovky GHz (v řádu meV). Tato HFEPR metoda je mocný nástroj pro výzkum vzorků od biomolekul, přes centra kovů, po magnetické materiály. V materiálových vědách je tato metoda široce využívaná pro měření moderních pevných látek jako grafen, topologické izolátory atd. V tomto doktorskem projektu budou experimenty prováděny v rozsahu frekvencí 100 - 1000 GHz, teplotách 1.6 - 300 K a magnetických polích do až 18 T. Projekt (podpořen prestižním European Research Council (ERC) grantem) cílí na detailní porozumění elektronických struktur v nízkých energií a Fermiho povrchů ve vybraných 2D a objemových materiálech. Uchazeč o PhD pozici by měl mít magisterský titul v oblasti inženýrství nebo přírodních věd, být vysoce motivovaný a schopný pracovat v mezinárodním týmu. Pro více detailů o projektu, prosim kontaktujte přímo Petra Neugebauera.
Školitel: Neugebauer Petr, doc. Dr. Ing., Ph.D.
Pohyblivost hranic zrn ovlivňuje vlastnosti různých typů materiálů. Napřílklad vzhledem k malé velikosti zrn obsahují nanostrukturované materiály velké množství rozhraní v porovnání s obyčejnými materiály. Velký podíl rozhraní pak dává za vznik specifickým vlastnostem takových materiálů, jako jsou například zlepšení pevnosti a zároveň tvářitelnosti. Funkcionalita a stabilita nanostrukturovaných materiálů je pak silně zavislá na pohyblivosti rozhraní. Cílem tohoto ptojektu je studium atomárních mechanismů pohybu rozhraní pomocí počítačového modelování a experimentální validace výsledků.
Školitel: Ostapovets Andriy, Ph.D., Mgr.
Scanning Probe Microscopy techniques (SPM) and particularly Atomic Force Microscopy (AFM) are most common techniques for surface topography measurements. They have however still some limitations, for example its limited scanning range and lack of techniques for sub-surface mapping. Even if the interaction between probe and sample is already including information from sample volume, typically only surface topography or surface related physical properties are evaluated and the sub-surface information is lost. In most of the scanning regimes the amount of recorded and stored data is even so small that the information about sample volume is lost. On the other hand, there is lack of reliable subsurface mapping techniques with high resolution suitable for the growing field of nanotechnology, and methods of SPM tomography have large potential – and we can already see some first attempts for sub-surface mapping in the scientific literature. Aim of the proposed work is to develop techniques for mapping volume sample composition using SPM, particularly based on AC Scanning Thermal Microscopy and conductive Atomic Force Microscopy. This includes development of special reference samples, methodology and software development for control of a special, large area, SPM. In cooperation with the research group also a numerical modeling of probe-sample interaction will be performed and methods for sub-surface reconstruction will be tested.
Školitel: Klapetek Petr, Mgr., Ph.D.
Využití koherencí řízené holografické mikroskopie a interferometrie pro měření rozložení suché hmoty v živých nádorových buňkách ve tkáňové kultuře. Kvantitativní vyhodnocení statistické signifikance reakcí buněk na chemoterapeutika pomocí dynamických morfometrických parametrů odvozených metodami počítačového zpracování obrazu. Projekt bude zahrnovat vývoj metod kultivace primárních buněk, mikroskopie, počítačového zpracování obrazu a dat.
Školitel: Zicha Daniel, Ing., CSc.
For detailed info please contact the supervisor.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno, in collaboration with Institute of Biotechnology (IBT), Prague, Czech Republic. The project focuses on a development of a method to seed cells inside a calorimeter with an internal volume of ≈ 100 fl under an objective lens of a high power optical microscope. A considerable part of the project involves development of special methodology to grow cells in a calorimeter. The method will then be applied to monitor cellular energetic balance with respect to cell life cycle, such as mitosis, induction of apoptosis etc. This work will be primarily conducted in CEITEC, with a minor involvement of the IBT; part of the project might be also carried out in P.R. China, based on current exchange program and mutual agreement, i.e. it is NOT mandatory.
Oxides form the basic component of many functional systems, e.g., catalysts. The model oxide surface can be prepared using pulsed laser deposition and analyzed in-situ. Within the Ph.D. study, the electron microscopies (SEM, LEEM) and electron spectroscopies (XPS, UPS, AR-PES, AES) will be used to determine properties of complex oxide surfaces and to monitor the evolution of the systems comprising metal atoms, organic molecules and nanoparticles on oxide surface. (For detailed info please contact the supervisor.)
For more details please contact the supervisor.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno. The project focuses on a development of nanostructured materials integrated with MEMS bolometers for detection of radiation in IR and THz range. Key problem to be solved by the PhD candidate is deposition (growing) of the nanostructured materials at the chip at room temperature. As far we tested method with differential heating using dissipated Joule heat which seems to be promising. The PhD candidate will continue in this work and also should develop a technique suitable to deposit this materials at entire focal plane imaging system. The PhD candidate will optimize the deposition method and characterize the material using nondestructive techniques such as FTIR. Finally the PhD candidate will test the IR and THz response of the bolometer integrated with nanostructured material. The characterization in IR spectrum will be conducted at CEITEC, characterization in THz at Naval Graduate School, Monterey, California, USA.
Cílem práce je příprava, modifikace a charakterizace různých typů nanouhlíkových materiálů (grafen, grafen oxid, MWCNT). Připravené nanouhlíkové materiály budou testovány pro možné využití jako pracovní elektrody nebo biosenzory, nebo jako materiály pro odstranění těžkých kovů z kontaminovaných vod.
Školitel: Kopel Pavel, prof. RNDr., Ph.D.
In this study plasmonic resonant nano-and micro-structures (particles, antennas, tips) will be used for enhancement of photoluminescence of nanostructures such as nanodots, nanowires and 2D materials (e.g. metal dichalcogenides: MoS2, WS2,....). In this way single photon sources provided by defects of these structures might be recognized.
Školitel: Dub Petr, prof. RNDr., CSc.
Využití technických plastů, jako je polyfenyl sulfid (PPS) a polyetheretherketon (PEEK) narůstá v leteckém průmyslu jako náhrada Al/Ti slitin. Odlehčené komponenty mají kladný vliv na snížení spotřeby paliv. Úprava povrchu polymerních materiálu je však nutná z důvodu špatné erozní odolnosti a rovněž kvůli ochraně proti elektrickému výboji v případě využití pro vnější plášť stroje. V doktorské práci bude studován vliv povrchových úprav na povrchovou energii a dlouhodobou stabilitu adhezních vazeb mezi polymerním materiálem a tenkou kovovou vrstvou na jeho povrchu. Chemická redukce niklu v roztoku bude sloužit pro vytvoření první vodivé vrstvy na povrchu polymerního substrátu. Redukce niklu však probíhá pouze v přítomnosti palladiového aktivátoru, jehož vynikající adheze k polymernímu povrchu je nutná. Různé druhy plazmových úprav budou využity pro zlepšení adheze palladia k polymeru. Povrchové analýzy, jako např. XPS, AFM, SEM etc. budou rovněž provedeny. Měření kontaktního úhlu bude sloužit pro stanovení povrchové energie a smáčivosti povrchu. Adheze kovové vrstvy k polymerním substrátu bude měřena vhodným adhezním testem.
Školitel: Hubálek Jaromír, prof. Ing., Ph.D.
The topic is focused on research in the field of numerical image reconstruction in coherence-controlled holographic microscope. The work will aim at achievement of the best resolution of the microscope and at detailed investigation of possibilities of imaging 3D objects. We assume to utilize the discrimination properties of low-coherence light (“coherence gate”), the methods of a complex-field deconvolution, and numerical refocusing methods. The work will be directed especially to biological samples imaging. Requirements: - knowledge in field of optics corresponding to undergraduate courses - basic ability to write computer code, preferably in Matlab
Školitel: Chmelík Radim, prof. RNDr., Ph.D.
Díky stále většímu podílu polymerních materiálů určených pro dlouhodobé aplikace je proces pomalého růstu creepové trhliny jedním z významných výzkumných témat. Proto hlavním cílem této práce je relevatní popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech při komplexním mechanickém namáhání s uvážením residuálních napětí. Creepová trhlina je popsána lomovými parametry a na základě numerického výpočtu je určena zbytková životnost polymerní součásti. Výsledky numerických simulací budou v projektu konfrontovány s experimentálními daty v rámci spolupráce s Polymer Competence Center Leoben (PCCL) a Polymer Institute Brno.
Školitel: Hutař Pavel, prof. Ing., Ph.D.
Tato dizertační studie zkoumá metodu přímého tisku inkoustem, také známého jako robocoasting, pro in vitro výrobu struktur podobné biologické tkáně s potenciálním využitím jako i) náhradní tkáně nebo orgány v tkáňovém inženýrství a regenerativní medicíně, anebo ii) ve vývoji modelů pro in vitro testování léků a nových terapií. Přímý tisk inkoustem je metoda aditivní výroby, která je schopná vyrábět polymerní, keramické nebo kovové tvary. Kromě toho, tato metoda nabízejí možnost využití bio inkousty obsahující buňky pro přímou výrobu struktur podobné biologické tkáně. V průběhu studií kandidát bude mít možnost naučit se široký rozsah věcí, od syntézy materiálů pro výrobu až po biologické charakterizaci vyrobených struktur. Hlavní pozornost se bude věnovat výrobě kosti podobné tkáně, ale podle výsledků, to bude zahrnovat také jiné tkáně, jako pankreas, svaly nebo neuronální tkáně. Vysoce motivovaní a naměřené na spolupráce kandidáti s vynikajícím pracovním profilem a s ambicí naučit se materiálové a biologické vědy jsou vítány podat žádost.
Školitel: Montufar Jimenez Edgar Benjamin, M.Sc., Ph.D.
Smyslem práce je příprava série kvantových teček na bázi chalkogenidů, u nichž bude vhodnou volbou dopantu na bázi iontů kovů dosaženo pro dané složení charakteristického elektrochemického signálu. Takto syntetizované kvantové tečky budou využity pro konstrukci vysoce selektivních značek určených pro elektrochemickou detekci biomolekul.
Příprava nanostrukturovaných přechodových kovů (Ta,Nb,Ti,W) a ultra tenkých oxidů kovů má veliký význam ve vývoji nových elektronických součástek, zejména DRAM a permanentní paměti v mikro- a nanosoučástkách (memristory). Záměrem doktorské práce je vytvoření koncepce ve vývoji elektrochemických procesů, popis mechanizmu růstu a fyzikálních, chemických, elektrických a dielektrických vlastností samouspořádaných svazků tvořených nanostrukturovanými přechodovými kovy (nanosloupky a nanotrubičkami) syntetizovanými elektrodepozicí z organických iontových roztoků s využitím tenkých nanoporézních vrstev anodického oxidu hlinitého, které vyrůstají přímo na kovovém (čistém či smíšeném) substrátě. Různá nanostrukturovaná funkční rozhraní jako kov / izolant nebo kov / polovodič s vrchní kovovou elektrodou, či bez ní, budou vytvořena a charakterizována pro potenciální využití v pokročilých elektronických součástkách. Hlavní elektrodepoziční technika může být doplněna dalšími fyzikálními a chemickými metodami (PVD and CVD), zejména v případě nereprodukovatelnosti elektrochemického postupu ve vztahu ke strukturním a chemickým vlastnostem vzniklých vrstev. Elektrické vlastnosti budou charakterizovány s využitím C/V, I/V a chronoamperometrie. Strukturní a kompoziční analýzy budou rovněž provedeny.
Školitel: Šimůnková Helena, Dr.techn. Ing.
The topic is focused on development of numerical methods for rigorous simulation of electromagnetic wave propagation in arbitrary inhomogeneous media. Namely, we assume investigation of the techniques based on the expansion into plane waves and/or eigenmodes in combination with perturbation techniques. Developed techniques will applied to modeling of light scattering by selected biological samples. Requirements: - knowledge in fields of electrodynamics and optics corresponding to undergraduate courses - basic ability to write computer code, preferably in Matlab.
Školitel: Petráček Jiří, prof. RNDr., Dr.
Hlavním cílem práce je studium exprese isoforem metalothioneinu v buňkách maligního neuroblastomu a karcinomu prostaty, a to především na úrovni mRNA (qRT-PCR), ale také na úrovni proteinu (imunobloting). Získané výsledky budou korelovány s vnímavostí nádorových buněk vůči vybraným koordinačním komplexům platiny (cisplatina, karboplatina, oxaliplatina). Nejdůležitější isoformy budou proklonovány do expresních plasmidů a transfekovány do buněk s cílem zvýšit jejich expresi a studovat vliv na chemoresistenci. Pro snížení exprese bude využita RNA interference. Všechna získaná data budou využita pro návrh nanometrického transportéru schopného cíleného ko-transportu platinového léčiva a siRNA interferující s expresí vybraných isoforem metalothioneinu do nádorových buněk. Získané výsledky poskytnou další náhled na složitou roli metalothioneinů v chemoresistenci nádorových buněk vůči platinovým cytostatikům, která je častým efektorem snižujícím terapeutický index léčiv, a tím i efektivitu léčby.
Cílem práce je stanovení parametrů pastí v izolační vrstvě struktur HFET/HEMT na základě analýzy jejich šumových charakteristik, zejména šumu typu RTS (random telegraph noise). Experimentální část práce spočívá v měření teplotní závislosti šumu pomocí heliového kryostatu a studiu amplitudy a střední doby zachycení a emise jako funkce intenzity pole a koncentrace nosičů náboje v kanálu. Tyto výsledky pak budou použity pro zpřesnění generačně-rekombinačního modelu vzniku šumu a lokalizaci pastí.
Školitel: Pavelka Jan, doc. Mgr., CSc. Ph.D.
A PhD fellowship is available to conduct a project in the Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno. Goal of this work is to perform theoretical study and characterize a nanostructured material which changes color based on the environment. The PhD candidate will first perform finite element modelling (FEM) to determine the physics origin of the structure behavior and fit the model on the actual structure. Then the available structures will be further studies using techniques such as near-field optical microscopy, atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The PhD candidate will try to replicate the structure at CEITEC cleanroom or at National Institute of Standard and Technology (NIST), Gaithersburg, USA. This work will be primarily conducted in CEITEC. Part of the project might be also carried out in P.R. China, based on current exchange program and mutual agreement, i.e. it is NOT mandatory.
Technika spektrometrie laserem indukovaného mikroplazmatu (LIBS) využívá intenzivní záření vytvořené fokusováním laserového svazku z pulzního laseru na generaci svítící mikroplazmy (z pevných, kapalných nebo plynných vzorků) v ohniskové vzdálenosti fokusující čočky. Složení plasmy odpovídá složení analyzovaného materiálu. Detekční limity metody se pohybují od desítek ppm. Jako příklad z oblastí aplikací LIBS může být uvedena kontrola kvality materiálů a svarů v případě kovových konstrukcí nebo oblast monitorování životního prostředí. LIBS aparaturu lze vybudovat jako mobilní a přizpůsobit ji daným aplikacím. Cílem disertační práce je využití metody LIBS a jejích modifikací pro prvkové mapování různých pevnolátkových vzorků
Zobrazovací techniky (např. počítačová tomografie) jsou vhodným prostředkem k analýze v rámci klinického výzkumu, kde jsou využity pro studium vývoje/degradace orgánů a měkkých tkání. V současnosti jsou zobrazovací metody komplementárně doplňovány o další analytické techniky. Mezi nimi i metodou Spektroskopie laserem buzeného plazmatu (z angl. Laser-Induced Breakdown Spectroscoy, zkr. LIBS), která je výhodnou alternativou díky možnosti kvalitativní a kvantitativní více-prvkové analýzy vzorků v reálném čase. Využitím metody LIBS je možné mapovat rozložení prvků na povrchu vzorku. Dosažené výsledky pak vhodně rozšiřují výstupy zobrazovacích technik o další informaci a tím prohlubují porozumění o fyzikálních a chemických procesech ovlivňujících vývoj/degradaci měkkých tkání s ohledem na změnu parametrů (toxicita, nedostatek živin, maligní tumory). V rámci této disertační práce bude hlavním cílem další vývoj LIBS aparatury (zlepšení prostorového rozlišení) a optimalizace metodiky (reprodukovatelná analýza měkkých tkání).
Spektroskopie vysokofrekvenční elektronové paramagnetické rezonance je velmi robustní metoda pro zkoumání systému s velkým tzv. zero-field splitting (ZFS), jako například jednomolekuární magnety (SMMs, Single Molecule Magnets). Ve studiích vázaných center kovů (SMMs) s velkým ZFS je HFEPR klíčovým nástrojem pro získání detailní informace o magnetických vlastnostech těchto materiálů. PhD student během studia získá přehled v HFEPR spektroskopii jednomolekulárních magnetů, které jsou ideálními kandidáty pro paměťová zařízení o velké hustotě záznamu nebo pro kvantové výpočty. Experimenty budou prováděny v rozsahu frekvencí 100 - 1000 GHz, teplotách 1.6 - 300 K a magnetických polích do 18 T. Uchazeč by měl být vysoce motivován, schopen týmové práce a měl by mít magisterský titul v oblasti inženýrství nebo přírodních věd. Tento projet je podpořen prestižním European Research Council (ERC) grantem. Pro více detail o projektu, prosim kontaktujte přímo Petra Neugebauera.
Práce je zaměřena na experimentální studium stability plasmaticky nanášených tepelných bariér, konkrétně na posouzení souvislosti povrchové topografie vazebného povlaku a poškození při mechanickém a teplotním namáhání, a identifikaci optimální topografie, která povede ke zvýšení provozní životnosti součástí v oblasti transportu a výroby energie. V rámci práce budou studovány konvenční MCrAlY + ZrO2-Y2O3 systémy s různým charakterem povrchové topografie vazebné MCrAlY vrstvy připravené pomocí vysokorychlostního nástřiku plamenem a plasmatického nástřiku z různých práškových frakcí. Vzorky budou podrobeny vysokoteplotní izotermické oxidaci, tepelnému cyklování a mechanickému namáhání za pokojových teplot.
Školitel: Slámečka Karel, Ing., Ph.D.
Disertační práce je zaměřena na výzkum a vývoj komplexních vícevrstvých topných systémů sestávajících z izolačních a elektro odporových materiálů připravovaných technologiemi žárových nástřiků, a to včetně studia změny jejich fyzikálních a materiálových vlastností. Cílem práce bude návrh vícevrstvého topného systému, se zaměřením na jeho přípravu s využitím procesů práškové metalurgie a technologií žárových nástřiků, a to včetně studia fyzikálních vlastností jednotlivých vrstev, jejich strukturní stability a fázových změn, které mohou probíhat během dlouhodobé izotermické a cyklické tepelné expozice. Pro studium a hodnocení vlastností takto připravených topných systémů budou využity veškeré dostupné metody využívané v oborech materiálového a fyzikálního inženýrství.
Školitel: Čelko Ladislav, doc. Ing., Ph.D.
V diskrétní podobě se dnes běžně vyrábějí tzv. „suché“ elektrolytické kondenzátory tantalové a niobové. Jejich struktura je popisována jako MIS (metal-insulator-semiconductor). Mají velkou kapacitu a výhodu bez elektrolytové konstrukce. MOS kondenzátory běžně realizované v křemíkové CMOS technologii jsou také MIS, ale mají naopak velmi malou kapacitu. Cílem práce je využití MEMS technologií pro vytváření hlubokých, též 3D struktur a následná konformní depozice tenkých dielektrických vrstev, studium vlivu stresu, chování MIS struktury, velikost tunelových proudů a jejich závislost na použitých materiálech. Práce bude z části probíhat také ve spolupráci s Institute of Sensor and Actuator Systems na TU Vídeň.
Molecular self-assembly at surfaces is a technique for preparation of nanostructures with atomic precision with future prospects for molecular electronics, heterogeneous catalysis, and molecular templates among other topics. The research within the Ph.D. study aims at the understanding of self-assembly phenomena of complex systems at metal and graphene surfaces. The later surface offers the interesting possibility to alter the self-assembly process and the functional properties of prepared nanostructures by external means, i.e., the gate voltage. (For detailed info please contact the supervisor.)
V rámci CEITEC VUT vypisujeme Ph.D. pozici kombinující oblasti chemie, nanotechnologie a buněčné biologie. Pozice je otevřená a zaměřená na kandidáty se silnou interdisciplinární orientací. Cílem projektu bude analyzovat vliv různé topografie nanostrukturovaných povrchů na osteoblasty, ve smyslu jejich adheze, proliferace a diferenciace. Tento projekt vychází ze skutečnosti, že nanotopografie povrchů kovových oxidů, připravených z titanu nebo tantalu, se stává rozhodujícím faktorem, který je v dnešní době velmi atraktivní a slibný pro úspěšné začlenění ortopedických a dentálních implantátů. Část projektu bude také zaměřena na vylepšení/zvýšení antimikrobiálních vlastností nanostrukturovaných povrchů, a to jejich modifikací vybranými druhy nanočástic. Student bude muset zvládnout syntézu nanostrukturovaných povrchů (např. anodickou oxidací) a jejich charakterizaci (SEM, XRD, kontaktní úhel). Následně budou povrchy testovány na antibakteriální vlastnosti s vybranými druhy bakterií. V poslední části se student bude zabývat vlivem topografie a chemie nanopovrchů na chování buněk osteoblastické linie, ve smyslu jejich adheze, proliferace a diferenciace.
Školitel: Fohlerová Zdenka, doc. Mgr., Ph.D.
Práce je zaměřena na anorganickou syntézu magnetických nanočástic, jejich povrchovou modifikaci, charakterizaci a jejich testování v izolaci cílových molekul pro následnou chemickou analýzu. Částice budou chemicky modifikovány pro selektivní izolaci nukleových kyselin z bakteriálních buněk. Celý postup izolace bude proveden nejdříve pomocí klasického laboratorního separačního postupu a následně bude převeden do prototypového fluidického zařízení. Toto zařízení pak bude testováno pro zpracování reálných vzorků patogenních bakteriálních kmenů.
Fyzikální procesy probíhající v látkách jsou povahy stochastické vzhledem k částicovému charakteru látek, a makroskopicky se projevují fluktuacemi měřitelných veličin neboli šumem. Při experimentálním studiu či jakémkoliv obyčejném měření se zpravidla monitoruje pouze střední hodnota měřitelné veličiny, nicméně díky analýze fluktuací měřených veličin pomocí statistických charakteristik vyšších řádů můžeme získat v některých případech další informace o jednotlivých procesech probíhajících uvnitř elektrické struktury. Cílem práce je studie transportu náboje a fluktuačních procesů na rozhraní elektroda a elektrolyt. Praktickým výsledkem je vytvoření fyzikálních a elektrických modelů na základě experimentální studie ampérometrických senzorů plynu.
Školitel: Sedlák Petr, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je návrh metodiky pro odhad životnosti superkondenzátorů tak, aby bylo možné dosáhnout garantované provozní doby 10 let pro aplikace v satelitních systémech. Metodika bude založena na: 1) Analýze transportu náboje a závislosti kapacity na napětí a frekvenci pro superkondenzátory s kapacitou 1 až 100 F. 2) Analýze časových závislostí při nabíjení superkondenzátoru ze zdroje konstantního proudu respektive konstantního napětí. 3) Analýze samovybíjení superkondenzátoru. 4) Měření kapacity Helmholtzovy vrstvy a difuzní vrstvy v kondenzátoru.
Školitel: Sedláková Vlasta, doc. Ing., Ph.D.
Práce se zaměří na studium transportních vlastností 2D materiálů (grafén, dichalkogenidy přechodových kovů,...) modifikovaných rozličnými vrstvami adśorbentů. Důraz bude dán na in situ-měření vlastností za dobře definovaných UHV podmínek a následně na jejich využití v sensorických a dalších aplikacích.
The study will be aimed at design, fabrication, and characterization of resonant plasmonic nano- and micro-structures (“diabolo” antennas, split ring resonators, etc.) providing a significant local enhancement of magnetic components of electromagnetic fields. The structures with resonant properties particularly in the IR and THz will be studied, with respect to their potential applications in relevant spectroscopic methods.
Při mechanickém zatěžování pevných látek dochází ke vzniku elektromagnetické emise (EME). V přírodních podmínkách lze sledovat EME v souvislosti s tektonickými procesy, redistribucí mechanického napětí a šířením trhlin před zemětřesením nebo v souvislosti s gravitačními pohyby hornin. EME lze měřit různými typy antén a na základě tohoto měření je možné provádět sledování výše uvedených jevů. Cílem práce bude rozpracování metodiky pro měření a zpracování signálů EME pro využití při predikci zemětřesení a dalších vybraných jevů a případně i pro rozlišení jednotlivých typů těchto jevů. K tomuto účelu bude prováděno dlouhodobé měření EME v jeskyních v České republice a v Alpách v Rakousku a získané výsledky budou korelovány s výsledky dalších metod využívaných v geologii. Důležitou součástí práce bude provedení rozboru vzniku a šíření EME ve sledovaných materiálech a návrh a ověření pokročilých metod pro zpracování a vyhodnocení měřených signálů. Doktorand bude během své výzkumné práce zapojen do vědeckovýzkumné spolupráce s Ústavem struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i. a s Department of Geology, Naturhistorisches Museum Wien, Rakousko.
Školitel: Koktavý Pavel, prof. Ing., CSc. Ph.D.
Školitel: Varga Peter, prof. Dr., dr. h. c.
Práce bude zaměřena na vývoj nové generace elektromigračních kapilárních separačních technik pomocí návrhu, přípravy a testování nových interaktivních fází pro kapilární elektroforézu nebo kapilární elektrochromatografii. Navrhované fáze budou založeny na živých buňkách schopných selektivně přeměnit cílový analyt z komplikované směsi na detekovatelný produkt. Pomocí genetická modifikace budou buňky upraveny, aby nejen exprimovaly vhodné povrchové receptory, ale bude také upravena buněčná dráha související s transformací analytu na produkt a jeho uvolněním do kapilárního toku.
Školitel: Kolman Pavel, Ing., Ph.D.
Disertační práce je zaměřena na výzkum a vývoj nekonvenční technologie odlévání vysoce jakostních, lehkých, pevných a houževnatých odlitků ze slitin hořčíku pro transportní průmysl tak, aby bylo u odlitků dosaženo kvality a parametrů srovnatelných s předními světovými výrobci. Cílem práce bude vývoj a modifikace technologie odlévání odlitků z hořčíkových slitin do skořepinových, keramických forem vyrobených technologií vytavitelného modelu a řízeného tuhnutí taveniny pomocí progresivních ochlazovacích metod včetně studia změny fyzikálních a materiálových vlastností materiálu v závislosti na podmínkách odlévání. Pro studium a hodnocení vlastností takto připravených hořčíkových odlitků budou využity veškeré dostupné metody využívané v oborech materiálového a fyzikálního inženýrství.
Školitel: Juliš Martin, Ing., Ph.D.
Téma této PhD práce je zaměřeno na vývoj nové spektroskopické metody založené na magnetické rezonanci v rozsahu THz pro zkoumání dynamiky spinů objemových a povrchových materiálů. Dnes je dynamika spinů elektronů při frekvencích přes 100 GHz převážně neznámá, což limituje pokrok v mnoha oblastech vědy. Zejména však v oboru kvantového počítání při THz frekvencích a v rychle se rozvíjející hyperpolarizační NMR metodě jako například dynamická polarizace jader (DNP). Pro oba případy je klíčová znalost dynamiky (relaxace) spinů elektronů. V tomto projektu, který je podpořen prestižním European Research Council (ERC) grantem, se chystáme navrhnout a postavit nový THz spektrometr. Ten nám umožní přístup k dynamice spinů v rozsahu frekvencí 100 - 1000 GHz, teplot 1.6 - 300 K a magnetických polích až do 18 T. Uchazeč o PhD pozici by měl mít magisterský titul v oblasti inženýrství nebo přírodních věd, být vysoce motivovaný a schopný pracovat v mezinárodním týmu. Pro více detail o projektu, prosim kontaktujte přímo Petra Neugebauera.
Disertační práce je zaměřena na výzkum, vývoj a výrobu nových perspektivních technologií metalizace plastů s využitím elektrochemických procesů, a to včetně studia jejich fyzikálních a materiálových vlastností. Cílem práce bude návrh nové technologie metalizace plastů s akcentem rychlou, snadno reprodukovatelnou a ekologicky šetrnou přípravu metalických povrchů s vyloučením v současnosti velmi rozšířeného, ekologicky neakceptovatelného šestimocného chromu z procesu přípravy. Práce bude detailně zaměřena na jednotlivé kroky předpřípravy povrchu, tj čištění, moření, leptání povrchu plastu, výrobu optimálních suspenzí i samotný proces galvanického nanášení povrchové vrstvy. Pozornost bude věnována mechanické odolnosti metalických povlaků, jejich fyzikálním vlastnostem, studiu mikrostruktury. Pro studium a hodnocení vlastností takto připravených galvanicky nanesených metalických vrstev budou využity veškeré dostupné metody využívané v oborech materiálového a fyzikálního inženýrství.
Školitel: Klakurková Lenka, Ing., Ph.D.
Student se naučí základní principy polymerázové řetězové reakce (PCR) v reálném čase a její variantu zvanou digitální (dPCR), její vlastnosti a výhody oproti běžné PCR. Student navrhne a vyrobí křemíkový čip pro dPCR s dělením původního vzorku do minimálně 106 malých vzorků. Student na v podstatě dvě hlavní úlohy: navrhnout a sestavit systém na dPCR a dále předvést že pomocí dPCR je možné identifikovat přítomnost vzácných DNA ve vzorku na pozadí jiného DNA s koncentrací minimálně 105 krát větší.
Opportunity of an objective evaluation of behavior of live cells freshly transferred from a tumor into in vitro primary culture has been offered by competence of Coherence Controlled Holographic Microscope (CCHM) in the make of Multimodal Holographic Microscope T1 (MHM, Tescan) for the task. CCHM Quantitative Phase Imaging (QPI) provides non-invasive cell mass measurements and due to coherence gate effect also in turbid media. Importance of analysis of patterns of motility/migration and growth of various cell types in mixed primary culture is currently emerging from collaboration with clinical surgeons operating on cancer. Assessment of cancer cells' behavior manifested in these conditions will contribute to individual tumor prognosis. Also appraisal of cell resistance/sensitivity to available therapeutic options should contribute to the optimization of the therapy plan. The work will consist of understanding primary cancer cell cultivation, mastering operation of CCHM while doing biological experiment and current standard valuation of cell behavior. To this basics there will be the task of adding elaboration/invention of mathematical description of cell activities comprised in the series of time-lapse images from these observations. Such method then will enable comparisons among various types of cancer cells and will lead to an innovation in the classification of the cancer cell malignancy.
Školitel: Veselý Pavel, MUDr., CSc.
Metoda spektroskopie laserem buzeného plazmatu (z angl. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy; LIBS) je určena pro kvalitativní a kvantitativní prvkovou analýzu vzorků v reálném čase, bez nutnosti přípravy těchto vzorků. Navíc, nanesením nanočástic do interakční oblasti na povrchu vzorku dochází k výraznému zesílení citlivosti této metody, tedy ke snížení limitů detekce. Tento nový metodický přístup je znám jako tzv. Nanočásticemi zesílená metoda LIBS (z angl. Nanoparticles Enhanced LIBS; NELIBS), jejíž využití se rozšiřuje napříč LIBS komunitou. Avšak, mechanismy vedoucí k zesílení signálu nejsou zatím dostatečně vysvětleny. Výsledky prvotních experimentů jsou však v souladu s teorií vedoucí na přítomnost povrchových plasmonů, které jsou vytvořeny dopadem laserového svazku na povrch vzorku s deponovanými nanočásticemi. Hlavním cílem disertační práce tedy je studium a vysvětlení zesilujícího efektu při použití NELIBS metody.
Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.