Detail oboru

Fyzikální chemie

FCHZkratka: DPCPO_FCH_4Ak. rok: 2019/2020

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. Diagnostika a aplikace plazmatu v interakci s kapalinami

    Práce bude zaměřena na studium vlivu nízkoteplotního plazmatu na kapaliny, a to jak vodné roztoky obsahující anorganické i organické látky, tak i čisté organické kapaliny. Plazma bude generováno formou elektrických výbojů s různou konfigurací a v různých vysokonapěťových systémech. Diagnostika generovaného plazmatu bude probíhat pomocí spektrálních metod, optických záznamů a elektrických charakteristik. Současně budou studovány fyzikální a chemické procesy iniciované plazmatem v kapalině, např. generace reaktivních částic s vysokým oxidačním potenciálem (peroxid vodíku, hydroxylové radikály, ozón), změny ve složení a vlastnostech roztoku (rozklady sloučenin rozpuštěných v roztoku či vlastních kapalin, změny pH, vodivosti, teploty). K analýze kapalin a produktů výboje bude využito zejména spektrometrických a chromatografických metod. Cílem práce bude porovnání efektivity studovaných procesů z hlediska oxidační aktivity opracovaných kapalin pro různé konfigurace výboje s ohledem na jejich potenciální využití v praxi.

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

  2. 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.

  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 s gradientovými vlastnostmi

    Návrh, příprava a charakterizace hydrogelů, přednostně na bázi biopolymerů, s gradientovými vlastnostmi - především s difúzním gradientem. Vývoj technik přípravy a technik zkoumání vlastností. Posouzení aplikací v oblasti medicíny, sorbentů, environmentálních technologií

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

  5. Hydrogely s gradientovými vlastnostmi

    Návrh, příprava a charakterizace hydrogelů, přednostně na bázi biopolymerů, s gradientovými vlastnostmi - především s difúzním gradientem. Vývoj technik přípravy a technik zkoumání vlastností. Posouzení aplikací v oblasti medicíny, sorbentů, environmentálních technologií

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

  6. Kombinace mikroskopie atomárních sil a fluorescenční mikroskopie pro studium povrchových vrstev hydrogelů

    Kombinací informací z technik AFM a konfokální fluorescenční mikroskopie charakterizovat mechanické vlastnosti vybraný gelových systémů na bázi polysacharidů, především agarosy v povrchové vrstvě. Korelovat dostupné mechanické informace z techniky AFM s mikroreologií na bázi fluorescenční korelační spektroskopie nebo se stanovenou viskozitou pomocí techniky fluorescenční anizotropie.

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

  7. Mobilita a reaktivita farmak v půdních ekosystémech

    Studium interakcí hormonů a léčiv s půdní organickou hmotou, stability vzniklých komplexů. Sudium transportu hormonů a léčiv v modelových a reálných půdních systémech. Studium vztahů mezi reaktivitou, mobilitou a bio-dostupností farmak.

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

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. Studium chemických procesů iniciovaných elektrickými výboji pomocí PTR-TOF

    Cílem práce je chemická analýza produktů, které vznikají působením elektrických výbojů v plynných směsích

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

  12. Studium interakce nabitých kataniontových vesiklů s opačně nabitými polyelektrolyty

    Pomocí technik dostupných na FCH VUT a spolupracujících pracovištích prostudovat vliv polyelektrolytů a opačně nabitých vezikulárních systémů na bázi kataniontových tenzidů. Cílem práce bude ověřit vliv polymerů na agregaci a stabilitu kataniontových systémů a dále vliv zeta potenciálu těchto vezikulárních systémů na interakci s polymery. Hlavními technikami budou fluorescenční spektroskopie a mikroskopie.

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

  13. Studium reakcí ozónu s povrchem kovových a keramických materiálů

    Práce bude mít převážně experimentální charakter, bude zaměřena na reakce ozónu s povrchem různých kovových a keramických materiálů používaných zejména ke konstrukci zařízení pracujících s ozónem. Ozón bude generován pomocí dielektrického bariérového výboje a pomocí absorpční spektroskopie bude stanovována jeho koncentrace. Kromě experimentální práce se bude jednat i o práci na teoretickém modelu a vysvětlení procesů na probíhajících na površích.

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

  14. 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.

  15. Tištěné chemické a elektrochemické senzory

    Hlavním cílem práce je studium tenkých tištěných vrstev polovodičů jako základ pro pokročilé chemické senzory pro měření fyzikálních veličin (UV a VIS záření) a fotoelektrochemických vícevrstvých senzorů na bázi polovodičů pro detekci chemických látek.

    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