Detail oboru

Fyzikální chemie

FCHZkratka: DPCPO_FCH_4Ak. rok: 2018/2019

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. Elektrofotochemické reakce ve vodném prostředí

    Kvantová účinnost heterogenního fotokatalytického procesu je zásadním způsobem snižována rekombinací fotogenerovaných děr a elektronů. Tento jev lze potlačit elektrofotokatalytickým procesem, kdy jsou fotogenerované elektrony odčerpány do vnějšího obvodu a oxidace a redukce je tak prostorově oddělena. Tématem práce tedy bude studium redoxních reakcí ve zředěných vodných systémech s předpokládaným využitím pro degradaci polutantů.

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

  2. Fotokatalyticky aktivní tištěné vrstvy TiO2

    Předmětem práce je studium procesu ukotvení fotokatalyticky aktivních nanokrystalických částic na PET podložce vedoucí k přípravě fotokatalyticky i elektrofotokatalyticky aktivních vrstev pro dočištění vody od polutantů. Bude studována syntéza vhodného reaktivního pojiva nanočástic, jejich reaktivní přeměna při tvorbě aktivní vrstvy s nanočásticemi fotokatalyzátoru, síťování pojiva a následně mechanické a fyzikálně chemické vlastnosti připravených vrstev.

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

  3. Hydratace biokoloidů

    Náplní práce bude podrobné studium hydratace vybraných biokoloidů (např. chitosan, kyselina hyaluronová, huminové látky) různými metodami vybranými na základě literární rešerše studenta. Součástí bude studium jevů souvisejících s interakcí biokoloidů s vodou a vodnými roztoky (rozpouštění, disociace).

    Školitel: Klučáková Martina, prof. Ing., Ph.D.

  4. Hydrogely na bázi semi-interpenetrovaných polymerních sítí - inteligentní materiály s řízenými tokovými a transportními vlastnostmi.

    Hlavní náplní práce bude vývoj a charakterizace sIPN hydrogelových systémů s potenciálem využití v moderních nosičových systémech. Zkušenosti pracoviště školitele s výzkumem modelových sIPN materiálů ukazuje, že volbou vhodné kombinace gelotvorné složky a interpenetrovaného polymeru je možné modulovat fyzikální strukturu (morfologii) a chemickou strukturu těchto materiálů, což vede k řízené změně jejich mechanických (tokové) a transportních vlastností. Některé sIPN hydrogely jsou také obecně známé jako inteligentní materiály, schopné podléhat řízené objemové změně v závislosti na změně fyzikálních a chemických parametrů prostředí (pH, teplota). Všechny zmíněné materiálové charakteristiky vykazují velký potenciál využití v oblasti vývoje moderních nosičových systémů. Cílem práce je navrhnout vhodné aplikačně zajímavé kompozice sIPN hydrogelových systémů a provést podrobnou strukturní, tokovou (reologickou) a transportní (stanovení difúzních parametrů) charakterizaci těchto materiálů na makroskopické i mikroskopické úrovni. Za tímto účelem budou využity pokročilé instrumentální techniky v dispozici Centra materiálového výzkumu resp. výzkumných partnerů(FCS spektroskopie, (mikro)reometrie, (kryo)SEM). Na základě výsledků těchto analýz bude hodnocen potenciál využití těchto materiálů v jednotlivých aplikačních oblastech (kosmetika, agrochemie, medicína).

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

  5. Hydrogely na bázi semi-interpenetrovaných polymerních sítí - inteligentní materiály s řízenými tokovými a transportními vlastnostmi.

    Hlavní náplní práce bude vývoj a charakterizace sIPN hydrogelových systémů s potenciálem využití v moderních nosičových systémech. Zkušenosti pracoviště školitele s výzkumem modelových sIPN materiálů ukazuje, že volbou vhodné kombinace gelotvorné složky a interpenetrovaného polymeru je možné modulovat fyzikální strukturu (morfologii) a chemickou strukturu těchto materiálů, což vede k řízené změně jejich mechanických (tokové) a transportních vlastností. Některé sIPN hydrogely jsou také obecně známé jako inteligentní materiály, schopné podléhat řízené objemové změně v závislosti na změně fyzikálních a chemických parametrů prostředí (pH, teplota). Všechny zmíněné materiálové charakteristiky vykazují velký potenciál využití v oblasti vývoje moderních nosičových systémů. Cílem práce je navrhnout vhodné aplikačně zajímavé kompozice sIPN hydrogelových systémů a provést podrobnou strukturní, tokovou (reologickou) a transportní (stanovení difúzních parametrů) charakterizaci těchto materiálů na makroskopické i mikroskopické úrovni. Za tímto účelem budou využity pokročilé instrumentální techniky v dispozici Centra materiálového výzkumu resp. výzkumných partnerů(FCS spektroskopie, (mikro)reometrie, (kryo)SEM). Na základě výsledků těchto analýz bude hodnocen potenciál využití těchto materiálů v jednotlivých aplikačních oblastech (kosmetika, agrochemie, medicína).

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

  6. Hydrogely s řízenou vnitřní mikro- a nanostrukturou

    Příprava hydrogelů obsahujících vhodné prvky formující jejich vnitřní strukturu na mikroskopické úrovni. Studium mechanických a transportních (difúze, uvolňování molekul z hydrogelu) vlastností těchto materiálů. Posouzení jejich využití jako modelů biologického prostředí a v medicínských aplikacích.

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

  7. Hydrogely s řízenou vnitřní mikro- a nanostrukturou

    Příprava hydrogelů obsahujících vhodné prvky formující jejich vnitřní strukturu na mikroskopické úrovni. Studium mechanických a transportních (difúze, uvolňování molekul z hydrogelu) vlastností těchto materiálů. Posouzení jejich využití jako modelů biologického prostředí a v medicínských aplikacích.

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

  8. Charakterizace přírodní organické hmoty termoanalytickými metodami

    DSC, TG a mikrokalorimetrie - typologie termoanalytických křivek, stabilita a hydratační schopnosti přírodní organické hmoty

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

  9. Mikro- a nanoreologie hydrokoloidů

    Rozvoj speciálních reologických technik pro studium malých objemů hydrokoloidů, zejména hydrogelů. Aplikace na studium vnitřní struktury hydrogelů.

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

  10. Nerovnovážná termodynamika a chemická kinetika

    Studium omezení kladené nerovnovážnou termodynamikou na kinetiku chemických reakcí a reakcí spojených s difúzí v definovaných materiálových modelech.

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

  11. Organické materiály s nelineárně optickými vlastnostmi

    Práce je zaměřena na studium vztahu mezi molekulární strukturou a nelineárně optickými vlastnostmi, zejména na multi-fotonovou absorpci. Mezi studované vlastnosti bude patřit absorpce, kvantový výtěžek a doba života fluorescence a dále pak určení multi-fotonového absorpčního průřezu a spekter. Bude využito jak ustálené optické spektroskopie, tak časově rozlišených optických metod. Náplní práce bude i studium vlastností látek pro použití v multi-fotonové mikroskopii a 3D tisku pomocí laserové aparatury.

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

  12. Organické polovodiče pro bioelektroniku

    Práce je zaměřena na studium vztahu mezi strukturou materiálů pro použití v bioelektronických zařízeních a jejich optickými, optoelektrickými a elektrickými vlastnostmi. Dále bude studována biokompatibilita těchto materiálů a vliv jejich modifikace. Typickým zařízením bude např. senzor fyziologických funkcí buněk, příp. platforma pro ovlivnění chování buněk. Studium bude zahrnovat přípravu modelových zařízení a jejich charakterizaci.

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

  13. Studium chemických procesů iniciovaných elektrickými výboji a zářením v mimozemských atmosférách

    Cílem práce je chemická analýza produktů, které vznikají v plynných směsích odpovídajících složení atmosfér mimozemských těles v důsledku elektrických výbojů, interakce s fotony a nebo s aktivními částicemi (volné atomy, ionty, radikály). Téma je navázáno na celoevropské projekty COST.

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

  14. Studium procesů ve výbojích v kapalinách

    Cílem práce je charakterizace chemických procesů iniciovaných elektrickými výboji v kapalinách a v interakci s kapalinami. Práce bude zaměřena jak na vodné roztoky, tak i na roztoky čistě organické. Součástí práce bude kromě studia produktů interakce výbojů s kapalnou fází i diagnostika vlastního plazmatu.

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

  15. 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.

  16. Tištěné fotelektrochemické sensory

    Předmětem práce je studium fotelektrochemického procesu realizovaného v tenkovrstvém článku a jeho využití pro konstrukci senzorů různých neelektrických veličin. Bude studována syntéza a vlastnosti materiálů pro vodivé a transparentní vrstvy, pro senzorový aktivní materiál. Tisk senzorů a hodnocení jejich kvality.

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


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DCA_PFDPokroky ve fyzikální chemiics0zimníPovinnýkolano
1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DCO_EPMElektronové procesy v molekulárních materiálechcs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_NADFotochemiecs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MEFFyzika a chemie molekulárních materiálůcs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_FNDFyzika a chemie plazmatucs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_KPDKoloidika pro pokročilécs0celoročníPovinně volitelnýkol1ano
DCO_SMPokročilé spektroskopické metodycs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_REGReologiecs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_TPDTransportní procesycs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
Všechny skupiny volitelných předmětů
Sk. Min. předmětů Předměty
1 1 DCO_EPM, DCO_NAD, DCO_MEF, DCO_FND, DCO_KPD, DCO_SM, DCO_REG, DCO_TPD