Detail oboru

Pokročilé nanotechnologie a mikrotechnologie

CEITEC VUTZkratka: PNTMTAk. rok: 2019/2020

Program: Pokročilé materiály a nanovědy

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 17.7.2012Akreditace do: 31.7.2020

Profil

Obor „Pokročilé mikrotechnologie a nanotechnologie“ poskytne studentům znalosti a dovednosti zaměřené zejména na problematiku nanotechnologie materiálů a struktur obecně vhodných pro nanoelektroniku ananofotoniku. Tato oblast zahrnuje jak přípravu, tak charakterizaci nanostruktur (konkrétně budou zkoumány polovodičové nanostruktury, kovové a magnetické nanostruktury, oxidové supravodiče a magnetika, nanotrubice, nanovlákna, supramolekuly a nanoelektronické prvky jdoucí za hranice Mooreova zákona, atd.). Součástí oboru jsou také bilogické a medicínské aplikace uvedených materiálů a produktů (např. biosenzory, nanotečky apod.).
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 pracovat na potřebné úrovni 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 umožňuje studentům 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.

Profesní profil absolventů s příklady

Student absolvováním studia získává dostatečné odborné znalosti a dovednosti potřebné pro řešení různorodých vědeckých problémů na výzkumných a vývojových institucích a v průmyslové praxi. Absolvent je schopen na potřebné úrovni aplikovat odborné znalosti pro další rozvoj oboru na pracovištích svého dalšího působení (akademických a vědeckých institucích, a také institucích realizační oblasti) a přispět ke zlepšování konkurenceschopnosti výstupů výzkumné a aplikační oblasti těchto institucí. Koncepce studijního programu umožňuje studentům získat dostatečné kompetence pro spolupráci v národních a mezinárodních vývojových, konstrukčních a vědecko-výzkumných týmech. Absolvent oboru získává solidní schopnosti a dovednosti působit ve vědeckých a výzkumných centrech jak v České republice, tak i v zahraničí.

Vstupní požadavky

http://amn-phd.ceitec.cz/admission-step-by-step/

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. A new biomimetic method to attain hydroxyapatite-titanium composites without undesirable phases

    This Ph.D. topic explores a new method for the development of titanium-hydroxyapatite composites and their characterization. Traditionally such composites have been processed by sinterization leading on oxidation of titanium and decomposition of hydroxyapatite. To overcome this problem a new biomimetic processing route will be implemented, that allow the in situ formation of hydroxyapatite at room temperature, following a process similar to the natural growing of bones. The aim is to produce titanium-hydroxyapatite composites free of secondary phases that combine the mechanical strength of titanium and the bioactivity of hydroxyapatite. The methodology include the chemical activation of titanium to promote the chemical bonding with hydroxyapatite, and in turn achieve mechanical reinforcement. Chemical, microstructural, interfacial and mechanical characterization will be performed to understand the behaviour of these new composites. Finally, titanium scaffolds will be manufactured by robocasting and reinforced with hydroxyapatite foam to obtain porous structures that promote bone regeneration in load bearing clinical situations. Along the studies, the candidate will have the opportunity to learn and work from the synthesis of the materials to the biological characterization of the composite. Highly motivated and collaborative candidates with outstanding track of records and with the ambition to learn from both materials and biological sciences are welcome to submit an application.

    Školitel: Montufar Jimenez Edgar Benjamin, M.Sc., Ph.D.

  2. Analýza metodou spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS) v podtlacích

    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.

  3. Analýza svalově kosterního systému metodou retgenové počítačové tomografie

    Rentgenová počítačová tomografie je nedestruktivní neinvazivní metoda s vysokým rozlišením na submikronové úrovni, která umožňuje získat kompletní trojrozměrnou informaci o studovaných objektech o velikosti až několika milimetrů. Současný rozvoj této metody má zasádní význam pro zobrazování v biologii. Vyhodnocení 3D modelů umožňuje získat informace o tvarech, délkách a geometrii různých biologických objektů (svalů či kosterních prvků obratlovců). V této práci budou studovány nové postupy ve zpracování CT dat za účelem vysvětlení různých procesů ve vývojové biologii.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  4. Aplikace KPFM v senzorech a solárních článcích na bázi grafenu

    Kelvinova sondová mikroskopie (KPFM) je vynikající nástroj umožňující mapovat rozložení povrchového potenciálu lokálně až s nanometrovým rozlišením. Toho se dá s výhodou využít při studiu rozložení náboje na senzorech nanometrových rozměrů a při studiu p-n rozhraní solárních článků během jejich činnosti. Tato nová informace vedle obvykle studované proudové odezvy senzorů a napěťové odezvy solárních článků umožňuje lépe pochopit probíhající fyzikální procesy a využit této znalosti k odstraňování nedostatků stávajících zařízení a případně k návrhu zařízení s vyšší účinností. V práci bude nutné zvládnout obecné fyzikální principy KPFM, senzorů a solárních článků. Vhodným adeptem je absolvent magisterského studia z oblasti fyziky, elektrotechniky nebo chemie. Cíle: 1) Zvládnutí fyzikálních principů a měření senzorů a solárních článků na bázi grafenu. 2) Osvojení teoretické a praktické stránky KPFM. 3) Mapování rozložení náboje v blízkosti grafenového senzoru a návrh funkčně dokonalejších senzorů. 4) Mapování rozložení potenciálu na rozhraní grafenového-polovodičového solárního článku a návrh článku s vyšší účinností. 5) Adekvátní publikační výstupy a prezentace výsledků na mezinárodnhíc konferencích.

    Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.

  5. Biofyzikální vlastnosti živých buňek

    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.

  6. Biosenzory na bázi 2D materiálů

    The great success of graphene throws new light on discovering more two-dimensional (2D) layered nanomaterials that stem from atomically thin 2D sheets. Compared with a single element of graphene, emerging graphene-like 2D materials composed of multiple elements that possess more versatility, greater flexibility and better functionality with a wide range of potential applications. This project highlights unique morphology, biocompatibility and physicochemical properties of 2D materials with focus on their applications in electrochemical biosensing and optical biosensing. Thus, we are looking for highly motivated Ph.D. students with ability to carry out the research project independently, interpret the data and write manuscript. Background in 2D materials, microfabrication and characterisation techniques and biosensing is strongly advantageous.

    Školitel: Fohlerová Zdenka, Mgr., Ph.D.

  7. CRISPR/Cas9 systém a studium sekundárního metabolismu unicelulárních řas

    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.

  8. Časově a prostorově rozlišená dynamika metamagnetických nanostruktur během fázové přeměny

    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: Uhlíř Vojtěch, Ing., Ph.D.

  9. Depozice a funkční vlastnosti makro a biomolekul na površích

    Large organic molecules (e.g. enzymes) present a prospective part of hybrid functional layers. However, deposition of large organic molecules under vacuum conditions presents an intriguing task as these cannot be thermally evaporated. Recently, in our laboratories, we got access to atomic injection system for deposition of soluble objects (e.g. molecules and nanoparticles) in ultrahigh vacuum. The goal of PhD is to develop methodology deposition of biomolecules and their characterization by microscopic and spectroscopic characterization. Within the Ph.D. study, deposited layers will be analyzed in-situ by the low energy electron microscopy (LEEM), scanning tunneling microscopy (STM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). This will be complemented by ex-situ complementary characterization (in collaboration) by AFM, X-ray diffraction and reflectivity, and TEM. (For detailed information, please, directly contact the Jan Čechal)

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.

  10. Design of Multipurpose Sample Holder for THz Spectroscopy

    The aim of this PhD project is to develop multipurpose non-resonant sample holder for broadband Electron Paramagnetic Resonance spectrometer based on THz rapid frequency scans (THz-FRaScan-EPR) as well as for Fourier Transform InfraRed (FTIR) studies. Thanks to the developed sample holder the THz-FRaScan-EPR spectrometer will allow multi-frequency relaxation studies of variety of samples ranging from oriented bulk (crystal) materials, over powdered samples to air sensitive samples and liquid solutions. Furthermore, the design should allow inserting samples from Ultra High Vacuum. The sample holder should primary operate at frequencies between 80 GHz to 1100 GHz, at temperatures from 1.8 K to 300 K and at magnetic field up to 16 T. The sample holder will be tested on variety of samples ranging from Single Molecule Magnets over modern 2D solid state materials to air sensitive biological samples.

    Školitel: Neugebauer Petr, Ing., Ph.D.

  11. Detekce proteinových biomarkerů pomocí ultratenkého křemíku

    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.

    Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.

  12. Development of computational procedures and computer programs for processing pulsed EPR data

    Pulsed Electron Paramagnetic Resonance (EPR) methods are intensively used to investigated structure and dynamics of complex macromolecules containing unpaired electrons. Among these methods Pulsed Electron-Electron Double Resonance (PELDOR) also known as Double Electron-Electron Resonance (DEER) has emerged as a powerful technique to determine relative orientation and distance between macromolecular structural units on nanometre scale. For successful applications of pulsed EPR methods it is important to have tools enabling transformation of measured signals into structural information. The goal of this PhD project is to develop new effective computational procedures and computer programs for the processing of measured pulsed EPR data in order to extract structural and dynamical information from experiments. This goal also includes application of the developed computational methods to real experimental data obtained on the molecules tagged with spin labels. For more details please contact Petr Neugebauer.

    Školitel: Neugebauer Petr, Ing., Ph.D.

  13. Duálně targetová tomografie

    Duálně targetová počítačová tomografie je technika dříve primárně využívaná pouze na synchrotronových zařízeních. V poslední době je ale využívána v lékařských CT zařízeních a v současnosti je její potenciál testován i na laboratorních systémech s vysokým rozlišením. Tato technika využívá dvou energeticky rozdílných rentgenových spekter ke zkoumání a specifickému rozlišení jednotlivých tkání nebo materiálů dle jejich útlumových vlastností. Toto rozlišení je možné i pro materiály, které by nebylo možné oddělit v CT datech při využití standardního meření s jednou energií svazku. Výhodou metody duálně targetové tomografie je možnost přesného oddělení a klasifikace různých materiálů. Navíc získané informace mohou být využity pro vytváření pseudo-monochromatických snímků, což vede k redukci tomografických artefaktů, např. tvrdnutí svazku. Cílem této práce bude použití a zkoumání možností této techniky na laboratorním CT zařízení se submikronovým rozlišením.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  14. Electronic and optical characterization of novel plasmonic materials

    Plasmon propagation in metals and metallic compounds provides an ideal foundation for strong interaction between an optical mode and an electronic system. The functionality of plasmonic layers can be extended far beyond simple waveguide applications, e.g. by structuring into meta-surfaces. This thesis will be focused on the development of functional plasmonic surfaces and their interaction with semiconductor heterostructures. The candidate is expected to characterize the electrical and optical properties of novel plasmonic materials to pave the road for device integration with monolithic mid-infrared sensors. Previous experience with measurement setups at CEITEC (i.e. probe station, cryostats, ellipsometry) is of advantage. Applicants should be fluent in English and committed to self-motivated work in an international research group. Further relevant skills include utility programming for data analysis and lab automation (e.g. C++, Ruby, Python, Linux) as well as documentation and publication of results (LaTeX, etc.). The group of Dr. Hermann Detz focuses on hybrid plasmonic systems for applications in near- and mid-infrared sensing platforms. Particular emphasis is placed on the integration of novel plasmonic materials with established III-V optoelectronic devices. The group provides a multi-disciplinary, international environment. Scientific results are published in peer-reviewed journals and presented at international conferences.

    Školitel: Detz Hermann, Dipl.-Ing. Dr.techn.

  15. Elektrochemická detekce proteinových biomarkerů pomocí mikrofluidických čipů

    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.

    Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.

  16. Elektrochemické vlastnosti nanostrukturovaných materiálů

    Cílem této práce je teoretické studium, depozice a charakterizace nanostrukturovaných jako je Au, Ag a jejich amalgámy. Od studenta se očekává, že zoptimalizuje postup jejich přípravy a charakterizuje jejich vlastnosti a materiálové složení. Dále student připraví biosenzor založený na poli těchto nanostruktorovaných materiálů a znovu charakterizuje jejich vlastnosti použitím elektrochemických, optických a elektrických metod. Následně pole těchto nanostrukturovaných elektrod jako součást mikrofluidického systému bude pouřito na včasnou diagnozu rakoviny na základě detekce cirkulujících rakovinných DNA. Čip bude vyroben a charakterizován v laboratořích CEITEC, práce s ním na detekci DNA ve spolupráci s výykupnými pracovišti v nemocnicích jako je RECAMO.

    Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.

  17. Experiment a modelování prismatických dislokačních smyček

    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.

  18. Fabrication and structural characterization of novel plasmonic materials

    Plasmonic waveguides were demonstrated to be an ideal component of monolithic infrared sensing platforms. While at present, they are commonly used for the confinement and guidance of optical modes, they offer a lot of potential to make a transition from purely passive to functional components of optical systems. The candidate should investigate the fabrication of Heusler-compounds for plasmonics applications at near- and mid-infrared wavelengths by UHV sputtering processes. Experimental work will include the nucleation and growth in different semiconductor surfaces as well as the structural characterization of these materials by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Previous experience with relevant equipment within the CEITEC Nano Facilities (UHV sputtering, XRD, TEM) is of advantage. Applicants should be fluent in English and committed to self-motivated work in an international research group. Further relevant skills include utility programming for data analysis and lab automation (e.g. C++, Ruby, Python, Linux) as well as documentation and publication of results (LaTeX, etc.). The group of Dr. Hermann Detz focuses on hybrid plasmonic systems for applications in near- and mid-infrared sensing platforms. Particular emphasis is placed on the integration of novel plasmonic materials with established III-V optoelectronic devices. The group provides a multi-disciplinary, international environment. Scientific results are published in peer-reviewed journals and presented at international conferences.

    Školitel: Detz Hermann, Dipl.-Ing. Dr.techn.

  19. Fázová stabilita a magnetismus tenkých povrchových vrstev v binárních slitinách Fe, Co, Pd a Pt

    Magnetické vrstvy na bázi FePd, FePt, CoPt, apod. jsou předmětem výzkumu pro jejich potenciální využití v paměťových médiích s ultra vysokou hustotou záznamu dat. Cílem studia bude vymezit teoretickou oblast stability krystalů vybraných binárních slitin. Student vymodeluje vybrané krystaly pomocí některého z dostupných ab initio programů a podrobí je simulovaným deformacím. Přitom budou studovány zejména magnetické fázové přechody. Výsledky výpočtů budou srovnány s dostupnými experimentálními daty pro tenké vrstvy.

    Školitel: Černý Miroslav, doc. Mgr., Ph.D.

  20. Funkcionalizace porézních nanoarchitektur pro environmentální katalýzu

    Aerogely jsou unikátní třídou vysoce porézních materiálů, které se vyznačují síťovou mezoporézní strukturou s otevřenou porozitou. Aerogely mají výjimečné vlastnosti, mezi které patří například extrémně velká plocha volného povrchu, velmi nízká specifická hmotnost, vysoká katalytická aktivita a téměř zanedbatelná tepelná vodivost. Slibným směrem výzkumu v oblasti aerogelů je úprava jejich volného povrchu a s ním související vysoce porézní architektury (také i na bázích xerogelů, ambigelů) pro katalyticky aktivní nosiče, jež mohou nalézt uplatnění v široké škále energetických aplikací, jako jsou katalyzátory pro výrobu vodíku či elektrolyty a elektrody vysokoteplotních tuhých palivových článků. Téma práce je zaměřeno na výzkum nových environmentálních katalyzátorů na bázi modifikovaných jednofázových a vícefázových aerogelů. Pokročilé metody syntéz umožní vznik rozdílných oxidových systémů pro tvorbu aerogelových nosičů (na bázích perovskitů, pyrochlorů, zirkonátů a titanátů) s využitím jedné či kombinace technik (syntéza sol-gel, využití nanočástic a depozice atomových vrstev), které umožní modifikovat vytvářené nosiče tak, aby byly vytvořeny katalyzátory s vysokou účinností, selektivitou a/nebo vysokou stabilitou reformace plynů.

    Školitel: Tkachenko Serhii, Ph.D.

  21. Holografické inkoherentní kvantitativní zobrazování fáze v biomedických aplikacích

    -Použití holografického inkoherentního kvantitativního zobrazování fáze pro dynamické měření rozložení suché hmoty živých nádorových buněk v tkáňové kultuře včetně primárních buněk z biopsie pacientů -Vývoj relevantních metod zpracování obrazu a analýzy dat pro kvantitativní vyhodnocení statistické signifikance změn reakcí buněk na chemoterapeutika pomocí dynamických morfometrických parametrů odvozených metodami počítačového zpracování obrazu Projekt bude zahrnovat vývoj mikroskopických metod, metod počítačového zpracování obrazu, analýzy dat a kultivace buněk.

    Školitel: Zicha Daniel, Ing., CSc.

  22. Charakterizace nanočástic a nanočásticových systémů

    Nanočástice a nanočásticové systémy zaujímají mezi nanomateriály mimořádné postavení svým velkým množstvím různorodých využití v technice, biologii a medicíně, a patří mezi nejrychleji se rozvíjející nanotechnologické směry. Fyzikální a chemické vlastnosti nanočástic (nanometrické objemy materiálu) jsou zásadně ovlivnitelné jejich morfologií. S poklesem velikosti částic narůstá vliv volných povrchů, které mohou vstupovat do chemických reakcí (chemická katalýza), uplatňují se rozměrové jevy a vliv tvaru, které mění fyzikální chování (kvantové tečky, superparamagnetické a magnetické nanočástice). Téma navrhované dizertační práce je zaměřeno na strukturní a fázovou charakterizaci nanočástic a nanočásticových systémů metodami elektronové mikroskopie. Získané experimentální výsledky přispějí k pochopení vztahu mezi vlastnostmi a strukturou a budou využité pro optimalizaci přípravy těchto materiálů a jejich funkcionalizaci.

    Školitel: Pizúrová Naděžda, RNDr., Ph.D.

  23. Chytré povrchy

    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.

    Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.

  24. In-situ pozorování růstu nanostruktur

    Experimentální studium růstových módů nanostruktur je z mnoha důvodů obtížné. Přes tyto obtíže bylo největších pokroků dosaženo použitím technik umožňujících pozorovat růst nanostruktur v reálném časem (pomocí mikroskopie i spektroskopie). Naše skupina disponuje značným know-how v oblasti použití elektronové mikroskopie v reakčních podmínkách a v reálném čase. V příštím roce bude navíc v laboratořích CF Nano instalována Fourierova infračervená spektroskopie. Cílem této disertační práce bude studovat růstové módy různých nanostruktur (polovodičové nanodráty připravené metodou MBE, kovové/oxidové třírozměrné nanostruktury připravené depozicí asistovanou elektronovým svazkem atd.) pomocí špičkového experimentálního vybavení. V rámci práce se předpokládá intenzivní spolupráce s vývojovým oddělením ThermoFisher Scientific v Brně.

    Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.

  25. Integration of plasmonic nanoparticles with semiconductor-heterostructures

    Plasmonic nanoparticles allow efficient coupling between optical fields and quantum-mechanical systems within semiconductor-heterostructures. The optical response of the nanoparticles depends on their shape and size and can therefore be engineered through lithographic processes. The main goal of this thesis will be to optimize the sputtering and structuring to realize well-defined geometries. The electronic and optical properties of hybrid systems (plasmonic particles + two-dimensional electron gas) shall be characterized to allow their application as beam-shaping elements for infrared sensing platforms. Previous experience with measurement setups at CEITEC (i.e. UHV sputtering, electron-beam lithography, laser lithography, ellipsometry) is of advantage. Applicants should be fluent in English and committed to self-motivated work in an international research group. Further relevant skills include utility programming for data analysis and lab automation (e.g. C++, Ruby, Python, Linux) as well as documentation and publication of results (LaTeX, etc.). The group of Dr. Hermann Detz focuses on hybrid plasmonic systems for applications in near- and mid-infrared sensing platforms. Particular emphasis is placed on the integration of novel plasmonic materials with established III-V optoelectronic devices. The group provides a multi-disciplinary, international environment. Scientific results are published in peer-reviewed journals and presented at international conferences.

    Školitel: Detz Hermann, Dipl.-Ing. Dr.techn.

  26. Komplexní automatizovaný bioreaktor pro holografickou mikroskopii

    Pro maximální využití informace o chování živých buněk získaných koherencí řízeným holografickým mikroskopem je nezbytné navrhnout a vyvinout komplexní automatizovatelný bioreaktor. Takové zařízení musí zajistit opticky vyhovujicí umístění živých buněk v mikroskopu se zajištěním kontroly fyziologického mikroprostředí a provedení naprogramovaných testů. Úkolem je návrh konstrukce a vývoj testovacího modelu k ověření funkčnosti.

    Školitel: Veselý Pavel, MUDr., CSc.

  27. Koordinační sloučeniny vykazující magnetickou bi- a multistabilitu

    Předkládaný disertační projekt se zaměřuje na syntézu a charakterizaci nových koordinačních sloučenin přechodných kovů a / nebo lanthanoidů se zaměřením na jejich magnetické vlastnosti. Cílem bude připravit nové materiály, které by vykazovaly speciální magnetické efekty jakými jsou například "spin crossover", "single molecule Magnetism" nebo "single chain Magnetism". Tyto typy materiálů jsou atraktivní z hlediska aplikací v různých odvětvích nanotechnologií - vysoce kapacitní paměťové nosiče (hard disky v PC), displeje, MRI, spinotronika ... - materialy vykazující magnetickou bi- a / nebo multistabilitu na molekulové úrovni. Během řešení projektu se doktorand seznámí s pokročilou organickou a koordinační syntézou, přičemž z hlediska charakterizace nově připravených látek si osvojí i potřebné analytické a spektrální metody. Důležitým stupněm řešení disertačního projektu bude charakterizace magnetických vlastností komplexů pomocí magnetických měření na MPMS SQUID magnetometru a HFEPR spectroskopií.

    Školitel: Šalitroš Ivan, doc. Ing., Ph.D.

  28. Laditelné magnetické materiály na bázi heterostruktur s magnetickou fázovou přeměnou prvního druhu

    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: Uhlíř Vojtěch, Ing., Ph.D.

  29. Low power consumption sensing elements for monitoring gas/vapor biomarkers from exhabled breath

    Sensor systems are evolving technologies with potential to contribute towards raising living standards and quality of life. In particular, gas sensors are important in numerous traditional applications in the industry, home safety and environment, but the modern scenarios for these devices also forecast their relevance in the Internet of Things and, specifically, less traditional areas as medical diagnosis. Against a host of competing enabling technologies for gas sensing, nanomaterial-based gas sensors are well positioned due to their potential to be miniaturized and integrated in portable electronic devices at relatively low costs. However, due to their intrinsic low selectivity, the use of multivariable sensor criteria (various integrated sensors) is projected for the future, and with this, the need of better use of electrical power to achieve autonomous systems. The aim of the thesis will be directed to energy saving in gas sensors, deepening further into the use of concepts based of self-heating of (1D) nanostructures and the investigation of optical gas sensing (a promising technology to save energy and take further the sensing at molecular level). The methodologies proposed involve micro/nano fabrication cleanroom processes and electronic/chemical/optical characterization techniques to identify the changes produced in the different developed elements during gas sensing. The specific tasks will be focus on: 1. Developing transducing platforms for self-heating and optical sensing using micro/nano fabrication cleanroom processes. 2. Testing the functional properties of the sensors upon gaseous biomarkers found in exhaled breath. The thesis proposal has a strong base on previous concepts implemented by the supervisor and her team, and it will include active collaboration with other research groups particularly at the Institute of Microelectronics of Barcelona and the Unviersity of Barcelona (Spain). With this project, the student will acquire knowledge on micro/nano fabrication, gas sensors, nanostructured materials, and electrical/optical characterization techniques. Keywords gas sensors, micro/nano fabrication, 1D nanostructures, self-heating based sensors, optical sensing, low power consumption

    Školitel: Vallejos Vargas Stella, Dr.

  30. Magnetické spínací systémy založené na komplexech kovů

    Přepínatelné systémy na bázi kovových komplexů schopné měnit magnetické vlastnosti jsou velmi atraktivní pro různé aplikace v moderních elektronických zařízeních, mohou být součástí aktivního inteligentního povrchu nebo i použity jako materiály umožňující zaznamenat data s vysokou plošnou hustotu. Pro tyto aplikace může být využita magnetická aktivita kovových komplexů, která může být modulována modifikací jejich koordinačních, redoxních, elektronických vlastností včetně jejich ligandového pole. Tuto funkci lze získat třemi způsoby, změnou síly ligandového pole, přepínáním koordinačního čísla nebo přepínáním stupně spojení mezi dvěma spinovými kovovými ionty v případě polynukleárních sloučenin. Cílem projektu je syntetizovat dvou- nebo vícestabilní kovové komplexy, které obsahují regulační spínač, aby bylo možné provést řízenou změnu spinu. Naše systémy budou charakterizovány různými fyzikálními technikami: vysokopolní a vysokofrekvenční EPR a NMR spektroskopií, hmotnostní spektrometrií, SQUID a X-Ray krystalografií.

    Školitel: Neugebauer Petr, Ing., Ph.D.

  31. Mechanická stabilita a pevnost krystalů pevných látek z prvních principů

    Cílem práce je vymezit oblast mechanické stability vybraných krystalů za podmínek trojosého neisotropního zatížení. K tomuto účelu budou spočítána fononová spektra vybraných krystalů v jejich základních i deformovaných stavech. K výpočtu spekter budou použity silové konstanty spočtené programem VASP.

    Školitel: Černý Miroslav, doc. Mgr., Ph.D.

  32. Mechanismus malých creepových deformací kovových materiálů při nízkých napětích a přechod k plastické deformaci - modelování a experimentální výzkum

    Creepové deformace registrované při malých aplikovaných napětích se svými vlastnostmi velmi odlišují od běžně měřených plastických creepových deformací [1]. Jejich závislost na teplotě a aplikovaném napětí je mnohem slabší a jejich charakter je převážně anelastický. Mechanismus těchto deformací není znám, neboť pro svůj malý rozsah nezanechávají pozorovatelné změny v mikrostruktuře materiálu. Je zřejmé, že deformace souvisí s vytvářením pole vnitřních napětí ve struktuře materiálu. Dosud existuje jediný velmi zjednodušený model založený na ohýbání dislokačních segmentů při kombinaci viskózního skluzu a šplhání dislokací [2], je však schopen popsat jen velmi malé deformace a nevysvětluje návaznost na běžnou plastickou creepovou deformaci. Předmětem práce je vývoj komplexního dislokačního modelu creepové deformace kovových materiálů při nízkých napětích včetně přechodu k běžné creepové deformaci při vyšších napětích. Řešení bude vycházet z výše uvedeného zjednodušeného modelu a bude zahrnovat aplikaci realistického popisu interakce dislokace se segregovanými příměsemi, využití metod diskrétní dislokační dynamiky [3] a statistický popis frakce dislokačních segmentů dosahujících kritického napětí. Součástí práce bude také experimentální studium creepové deformace vybraných kovových materiálů při nízkých napětích, zejména takových, jejichž creepové chování při vyšších napětích je neobvyklé. Práce na tématu bude probíhat zejména na Ústavu fyziky materiálů AV ČR, v.v.i., kde je k dispozici všechno potřebné vybavení.

    Školitel: Kloc Luboš, RNDr., CSc.

  33. Mechanismy plastické deformace zprostředkované hranicení zrn v hcp kovech

    Vzhledem ke své nízké hustotě slitiny hcp kovů (Mg a Ti) jsou důležitými konstrukčními materiály pro letectví a automobilový průmysl. Jejich fyzikální a mechanické vlastnosti jsou často určeny chováním hranic zrn, zejména plastickou deformací zprostředkovanou rozhraními. Například ve slitinách α-Ti je při únavě a lomu důležitá tvorba a migrace dvojčatových hranic. Dvojčatění je také důležitým mechanismem deformace ve slitinách hořčíku. Ve slitinách TiAl je důležité chovaní mezifázových rozhraní. Objasnění vlivu těchto rozhraní na mechanické chování je důležité pro vývoj, zpracování a použití slitin titanu a hořčíku. Navrhovaný projekt je zaměřen na zkoumání klíčových procesů plastické deformace pomocí atomistických simulací. Cílem je porozumění atomistickým mechanismům plasticity zprostředkované rozhraními v hcp materiálech jako jsou slitiny na základě titanu a hořčíku.

    Školitel: Ostapovets Andriy, Ph.D., Mgr.

  34. Měření biokatalytických a afinitních interakcí pomocí kalorimetrického sensoru

    Calorimeters with pW resolution have a potential to monitor the thermodynamics of chemical and biochemical reactions at fL volume. A calorimeter made by microelectromechanical system (MEMS) technology with an integrated temperature sensor, surrounded by vacuum to improve its thermal isolation and precision will be fabricated and characterised. A unique properties of the system will be demonstrated by monitoring heat balance of biocatalytic and affinity reactions in solution. Thus, we are looking for highly motivated Ph.D. students with ability to carry out the research project independently, interpret the data and write manuscript. Background in microfabrication and characterisation techniques, and biosensing is strongly advantageous.

    Školitel: Fohlerová Zdenka, Mgr., Ph.D.

  35. Metoda měření míry pocení založené na MEMS technologii

    Míra pocení je založena na měření odparu diferenčním měřením vlhkosti a teploty. Toto měření je podmíněno dostatečnou vzdáleností mezi měřenými body. V případě na těle nositelném zařízení, musí být jeho velikost velmi malá, což výrazně omezuje právě tuto podmínku. Výzkum bude zaměřen na hledání podmínek, závislostí a tvaru měřícího systému vyrobeného pomocí MEMS technologií k zajištění, aby přesnost stanovení byla co nejpřesnější. Studium vapor-fluidních systémů a jejich modelování by mělo vyústit v realizaci zařízení MEMS.

    Školitel: Hubálek Jaromír, doc. Ing., Ph.D.

  36. Metody tomografie v rastrovací sondové mikroskopii

    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.

  37. Modelování a simulace funkčních vlastností nanostruktur pro  oblast  plazmoniky

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Kalousek Radek, doc. Ing., Ph.D.

  38. Moderní technologické platformy pro bioanalýzu využívající magnetické nano- a mikročástice

    Analytické techniky již dávno nevyužívají pouze drahé stolní přístroje využitelné pouze v laboratorních podmínkách. Technologický pokrok dnes umožňuje spojit více jednodušších technologických prvků, jako jsou miniaturizované elektrody, LED diody, miniaturizované řídící počítače a další potřebné hardwarové platformy do jednoduchých a levných zařízení, využitelných pro bioanalýzu. Klíčovým v rozvoji tohoto směru je uplatnění technologie 3D tisku FDM (Fused Deposition Modeling) a využití speciálně připravených a upravených magnetických částic. Magnetické částice v nano a mikro rozměrech jsou nejčastěji sférické útvary, které jsou povrchově modifikovány tak, aby zajistili funkci selektivní izolace/prekoncentrace konkrétních molekul, jejichž hladina má být stanovena. Cílem dizertační páce bude navržení a konstrukce zařízení s charakterem přenosné platformy, která může být řízena přes BT (bluetooth) mobilního telefonu. Student si v rámci práce osvojí principy chemické analýzy, metodu 3D tisku, metody přípravy magnetických nano a mikročástic včetně jejich modifikace a charakterizace pomocí metod jako SEM, TEM, FTIR, XPS, DLS atd. Dále se seznámí s oblastí bioanalýzy, kdy bude pozornost věnována izolaci nukleových kyselin. Největším přínosem pak bude získání zkušenosti v oblasti konstrukce prototypů a jeho testování v laboratorních podmínkách.

    Školitel: Adam Vojtěch, prof. RNDr., Ph.D.

  39. Monitorování energetické balance a mapování vnitřní teploty živých buňek

    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.

    Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.

  40. Nanotransportéry potenciálních léčiv na bázi koordinačních sloučenin

    Koordinační sloučeniny jsou již dlouhá léta známy rovněž pro své použití v nádorové terapii. Příkladem může být stále ještě používaná cisplatina. Tyto cytostatika mají spoustu vedlejších účinků. Těmto lze zabránit použitím nanotransportérů například lipozomů, které mohou být dále modifikovány. Cílem práce bude příprava takovýchto látek a studium jejich biologické aktivity.

    Školitel: Kopel Pavel, prof. RNDr., Ph.D.

  41. Navýšení dielektrické konstanty u keramických materiálů pro využití v kondenzátorech

    Materiály s vysokou permitivitou jsou zapotřebí pro nové aplikace, např. v integrovaných obvodech další generace či v kondenzátorech. Ve výrobě kondenzátorů jsou materiály s vysokou permitivitou žádoucí pro dosažení vyšší hustoty energie v kondenzátoru, a tedy ke zmenšování rozměrů. V dnešní době se nejvíce používá čistý materiál BaTiO3 u komerčních keramických kondenzátorů. Dopováním se dá permitivita tohoto materiálu zvýšit až 10krát. Cílem je tedy najít možnosti, jak u BaTiO3 řízeně navýšit permitivitu formou dopování nebo úpravou materiálu. V rámci studia je předpokládána stáž na Universitě v Oulu.

    Školitel: Sedláková Vlasta, doc. Ing., Ph.D.

  42. Nové materiály pro biomedicínskou analýzu

    Práce se bude soustředit na přípravu a charakterizaci nanomateriálů na bázi grafenu a dalších 2D materiálů pro nové sensory pro detekci biomarkerů s biomedicínskou aplikací.

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  43. Nové metody řízení pro holografickou mikroskopii

    Koherencí řízená holografická mikroskopie se zabývá pozorováním živých buněk in vitro. Dlouhodobá pozorování živých buněk nutně vyžadují automatizované řízení mikroskopu a experimentu. Prvým cílem práce je návrh nového optického uspořádání plně automatizovaného mikroskopu, jeho konstrukce a tvorba obslužného softwaru. Dalším cílem je návrh metod pro automatizaci biologických experimentů, jejich implementace do obslužného softwaru a testování při reálných experimentech. Požadavky na uchazeče: opticko-mechanický konstruktér se základní znalostí robotiky.

    Školitel: Chmelík Radim, prof. RNDr., Ph.D.

  44. Optimalizace rané fáze heteroepitaxního růstu polovodičových filmů

    Většina technologicky využitelných polovodičových filmů se pěstuje epitaxně na mřížkově nesourodých substrátech, což vede k velké hustotě dislokací. Pokračující růst těchto filmů způsobuje nukleaci vláknových dislokací, které snižují účinnost těchto materiálů v elektronických a optoelektronických aplikacích. To platí zejména pro filmy AlN/Si (19% misfit) používané jako substráty pro růst aktivních vrstev v LED a laserových diodách a pro Ge/Si, SiGe/Si filmy (misfit 3-5%) používané ve fotovoltaických článcích. Cílem této práce je pozměnit počáteční fázi UHV-MBE růstu těchto filmů tak, aby nukleace vláknových dislokací byla energeticky nevýhodná, jak předpovídají teoretické modely založené na silné interakci mezi dislokacemi a rostoucími povrchy na úrovni jednotek až desítek nanometrů. Tyto studie budou kombinovány s depozicí filmů po vrstvách pomocí ALD. Hustota vláknových dislokací bude charakterizována pomocí SPM a TEM v kombinaci s mapováním elektrické aktivity jednotlivých dislokací pomocí SEM/EBIC.

    Školitel: Gröger Roman, doc. Ing., Ph.D. et Ph.D.

  45. Organické polovodiče na površích oxidových elektrod

    Studies of model oxides with well-defined surfaces provide detailed information important for a understanding of adsorbate−oxide interactions. Indium oxide is the prototypical transparent contact material that is extensively used in a wide range of applications, most prominently in optoelectronic technologies especially if doped with tin; then is commonly referred to as indium tin oxide (ITO). The performance of an organic semiconductor devices is determined by the geometric alignment, orientation, and ordering of the organic molecules. Despite its technological importance, surprisingly little is known about the fundamental surface properties of and the organic semiconductor/ITO (In2O3) interface. The goal of PhD is to reveal the structure and morphology of organic semiconductors (para-hexaphenyl, pentacene, PTCDA) and describe kinetics of its growth by real-time LEEM. This will be complemented atomic/molecular scale investigation by STM/AFM and area integrated XRD and XPS. The PhD is a part of of our collaboration with TU Wien in the framework of SINNCE project.

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.

  46. Plasmon enhanced photoluminiscence

    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.

  47. Pokročilá analýza potravin: Chemická funkcionalizace povrchu 2D materiálů s aplikací pro detekci nebezpečných látek v potravinách

    Tato práce se bude soustředit na detekci mykotoxinů v jídlech za použití senzorů obsahující DNA a proteiny modifikovanými 2D materiály

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  48. Pokročilá analýza potravin: Chemická funkcionalizace povrchu 2D materiálů s aplikací pro detekci nebezpečných látek v potravinách

    Tato práce se bude soustředit na detekci mykotoxinů v jídlech za použití senzorů obsahující DNA a proteiny modifikovanými 2D materiály

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  49. Pokročilé analytické techniky využívající laserovou ablaci pro mapování s vysokým rozlišením

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  50. Pokročilé nanonástroje pro selektivní a efektivní editaci genů

    I přes obrovské pokroky v posledních letech má editace genů stále své limitace. Mezi ty nejzásadnější patří především selektivita transportu editačních molekul vůči cílovým buňkám, což výrazně ovlivňuje efektivitu editace. Některé tkáně jsou velmi těžce editovatelné, což přináší nové možnosti pro rozvoj oboru pokročilých nanomateriálů. Z toho důvodu bude toto PhD téma zaměřeno na využití různých typů modifikovaných hybridních, organických/anorganických nanočástic, fungujících jako statické či dynamické, biokompatibilní nástroje pro transport molekul pro genovou editaci. Cílem je zvýšení tkáňové a buněčné specifity a editační efektivity. V první fázi projektu budou vytvořené systémy charakterizovány a jejich efektivita testována na spektru imortalizovaných a primárních buněčných liniích. V druhé fázi budou vybrané systémy testovány pro biokompatibilitu, efektivitu, specificitu a schopnost deregulovat anti-apoptotické kaskády in vivo s využitím preklinického myšího modelu karcinomu prsu a vybrané monogenně dědičné choroby.

    Školitel: Heger Zbyněk, Mgr., Ph.D.

  51. Polarizační multiplexování v korelačním a holografickém zobrazení

    Korelační a holografické zobrazení umožňuje kvantitativní fázovou, nebo trojdimenzionální rekonstrukci obrazu z interferenčního pole. Tématem dizertační práce je testování korelačního a holografického zobrazení v nových optických sestavách, ve kterých je světlo místo prostorové separace do nezávislých optických cest děleno do ortogonálních polarizačních stavů. Očekává se, že takové sestavy mohou zlepšit stávající a přinést nové zobrazovací vlastnosti, které nejsou dostupné v současných experimentech. Vyžadované polarizační stavy světla, spolu s možností dodatečné prostorové modulace, budou vytvářeny pomocí elektrooptického jevu v kapalných krystalech, nebo geometricko-fázovými optickými prvky.

    Školitel: Chmelík Radim, prof. RNDr., Ph.D.

  52. Použití rentgenové počítačové tomografie v metrologii

    Rentgenová počítačová tomografie (X-ray computed tomography, CT) je nedestruktivní zobrazovací metoda vhodná k použití v metrologii. Díky vývoji standardů se stává významným nástrojem pro zjišťování přesných rozměrů. Ve srovnání s konvenčními optickými nebo dotykovými souřadnicovými měřícími přístroji je zásadní výhodou CT schopnost měřit rozměry vnějších i vnitřních struktur bez jejich nutné demontáže nebo destrukce. CT poskytuje komplexní informace o vzorcích různých tvarů, rozměrů a materiálů. Zásadní omezení při měření představují rozměry a hustota měřeného vzorku, neboť rentgenové záření má omezené schopnosti průchodu materiálem. Přesnost CT měření je ale ovlivněna tomografickými artefakty nebo složením vzorku. Cílem této práce bude navrhnout praktická řešení CT analýz pro metrologii a následné srovnání s konvenčně využívanými metodami pro určení přesných rozměrů.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  53. Použití spektroskopických a tomografických dat pro 3D chemické zobrazování

    Při analýzách vzorku různými metodami lze získat pouze omezené informace o jeho složení či vlastnostech. Ve snaze zlepšit tyto znalosti o vzorku je výhodné kombinovat více technik. Jednou z možností chemické a strukturní analýzy je použití kombinace spektroskopické techniky s využitím laserové ablace a počítačové tomografie. Předběžné experimenty ukazují, že vhodnou kombinací je použití spektroskopie laserem buzeného plazmatu a rentgenové počítačové tomografie. V této práci bude navržen design vlastního experimentu a bude provedena jeho optimalizace. Výzvou bude i vlastní zpracování dat a kombinace získaných obsáhlých datasetů. Tato práce bude základním kamenem v realizaci zcela nového analytického přístupu.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  54. Přímý tisk inkoustem pro výrobu struktur podobné biologické tkáně

    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.

  55. Příprava funkčních nanostruktur a jejich analýza povrchově citlivými technikami

    Díky své geometrii jsou kvazi-jednorozměrné nanomateriály přirozenou volbou pro vytváření nanosoučástek např. v elektronice a fotonice. Důsledkem velkého poměru povrch/objem vyvstává potřeba měřit vlastnosti povrchů (ať už elektronické, morfologii atd.) povrchově citlivými metodami. Ty však obvykle postrádají velké prostorové rozlišení. Cílem práce studenta bude aplikace metod obvyklých pro studium povrchů na relevantní nanomateriály (s důrazen na kvazijednorozměrné polovodiče a oxidy) s cílem korelovat změřené např. elektronické vlastnosti se zamýšlenými funkčními (např. optické vlastnosti – fotoluminiscence atd.).

    Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.

  56. Příprava uhlíkových kvantových teček a jejich bioaplikace

    Kvantové tečky se již dlouhá léta používají jak v analytické chemii, tak i v biochemii. Vzhledem ke své nízké toxicitě jsou stále častěji používány tečky na bázi uhlíku. Existuje spousta možností jejich příprav tak i jejich modifikací. Cílem práce bude příprava uhlíkových kvantových teček a jejich případné použití v praxi.

    Školitel: Kopel Pavel, prof. RNDr., Ph.D.

  57. Příprava zařízení na bázi nanodrátů pro nanofotoniku a bioelektroniku

    Díky své geometrii jsou kvazi-jednorozměrné nanomateriály přirozenou volbou pro vytváření nanosoučástek např. v elektronice a fotonice. Není obtížné je elektricky kontaktovat a tak vytvářet i 3D obvody. Navíc jsou vhodné jako elektrody pro použití v nano- a mikro měřítku např. pro detekci komunikace buněk nebo elektrochemii. Náplní práce studenta bude kontaktování nanodrátů a tvorba nanozařízení cílících jak na měření vlastností nanodrátů (elektrické, optické) tak i pro cílové aplikace (fotonika, bioelektronika atd.).

    Školitel: Kolíbal Miroslav, doc. Ing., Ph.D.

  58. Redukce dimenze spektroskopických dat

    Množství dat, která generují současné nejmodernější systémy spektroskopie laserem buzeného plazmatu, neustále roste. Data mají běžně miliony objektů (spekter) a tisíce proměnných (vlnových délek). Tento nárůst v objemu dat ovlivňuje kapacitu a možnosti ukládání dat, jejich sdílení a zpracování. Zefektivnění těchto procesů je pak možné např. snížením dimenze samotných surových dat. Toho budiž dosaženo filtrováním nepotřebné, nadpočetné informace a šumu z analyticky významné informace. V této práci budou aplikovány pokročilé nelineární matematické algoritmy. Základním parametrem nově vytvářených algoritmů zpracování dat je pak robustnost. Výstupy této práce budou využity ve zpracování dat napříč aplikacemi, z nichž nejstěžejnější je víceprvkové mapování povrchu vzorků.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  59. Rigorózní simulace šíření elektromagnetických vln v nehomogenním prostředí

    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.

  60. Samouspořádané vrstvy molekulárních kvantových bitů na površích

    Single molecular magnets (SMM) are molecular entities bearing nonzero magnetic moment. In addition to the magnetic properties SMM provide one important attribute: they represent two-state system that can be in superposition state, i.e., SMM represent quantum bits (qubits). Recent developments pushed the coherence properties of individual magnets to the range required for competitive qubits. However, for any future application the molecular qubits should be processable as thin films. Moreover, the individual qubits should be mutually interacting. The goal of PhD study is to prepare long-range ordered arrays of molecular qubits on solid surfaces a possible basis for a molecular quantum registry. The experimental research within the PhD study aims at the understanding of deposition/self-assembly phenomena of organic compounds containing magnetic atoms on metallic and graphene surfaces. A special focus will be given to graphene surfaces that provide means to control their electronic properties (by intercalation or external gate voltage) and, hence, mutual interaction of individual spins. The spin coherence properties will be investigated by cooperating partners at CEITEC and University of Stuttgart. (For detailed information, please, directly contact the Jan Čechal)

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.

  61. Snižování detekčních limitů analytické metody spektrometrie laserem buzeného mikroplazmatu (LIBS) za využití inovativních postupů

    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

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  62. Spojení statistické fyziky a technik strojového učení

    Spektroskopická analýza využitím nejmodernějších analytických technologií (včetně Spektroskopie Laserem Buzeného Plazmatu, LIBS) poskytují rozsáhlé datové soubory, jejich zpracování je pak netriviální a vyžaduje speciální přístup. V poslední době se do popředí zájmu dostávají pokročilé statistické algoritmy. Mezi tyto algoritmy se nově řadí i spojení strojového učení a statistické fyziky, které posouvá hranice současného poznaní nejen ve zpracování dat jako takovém. Diskutované spojení fyziky a strojového učení poskytuje inovativní řešení současného nedostatku ve zpracování objemných dat; tedy přetížení výpočetních systémů. Teoretické základy statistické fyziky přinášejí nový rozměr v pochopení samotné funkce algoritmů strojového učení a umožňují tak konstrukci propracovanějších modelů. Cílem této práce je tedy vývoj komplexní metodiky zpracování spektroskopických dat s ohledem na původ dat jako takových.

    Školitel: Kaiser Jozef, prof. Ing., Ph.D.

  63. Stabilita plazmaticky nanášených tepelných bariér - Vliv povrchové drsnosti vazebných vrstev

    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 pro 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 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.

  64. Studium elektrických a senzorických vlastností polovodivých nanodrátů

    Nanodráty jsou 1D struktury, kde se uplatňuje kvantový jev příčně strukturou, což může výrazně ovlivnit elektrické vlastnosti v porovnání s makrostrukturami. Interakce nanodrátu s okolím, ať už s molekulami plynu, či navázanými částicemi dochází k ovlivňování hustoty elektronů od povrchu do objemu struktury. Teplotní závislost vodivosti vlivem tepelné excitace a případné emise se také může velmi lišit od předpokladů. Experimentální studium polovodivých materiálů jako jsou některé oxidy či nitridy kovů bude nutné srovnat s dostupnými modely a vyvodit závěry o jevech, které hrají roli in elektrickém chování nanodrátů.

    Školitel: Hubálek Jaromír, doc. Ing., Ph.D.

  65. Studium elektrických vlastností velmi tenkých dielektrických multivrstev rostlých metodou Atomic Layer Deposition (ALD)

    Velmi tenké dielektrické vrstvy se využívají v mikroelektronice řadu let. V poslední době se narazilo na limity materiálů, kde tunelování elektronů v hradlech MOS tranzistorů začalo přesahovat akceptovatelnou mez. Z pohledu nanotechnologií mluvíme o 2D nanomateriálech. Kvalita dielektrika se dnes posuzuje nejen podle min. tloušťky, průrazného napětí a velké dielektrické konstanty, ale také podle velikosti prosakujících proudů. Tyto proudy můžou být výsledkem řady jevů jako je přímé a Fowler-Nordheim tunelování, Frenkel-Pool proud a Schottkyho emise, případně další dosud nepopsaný jev. Metoda ALD umožňuje konformní vrstvení materiálů tenčích než 1 nm. Kombinace různých materiálů umožňuje dosahovat dobré dielektrické konstanty při zachování velkého průrazného napětí a nízkých prosakujících proudů. Práce by se měla zaměřit na studium vlivu procesu výroby a kombinace multivrstev při současném zkoumání jevů, které způsobují prosakování proudů.

    Školitel: Hubálek Jaromír, doc. Ing., Ph.D.

  66. Studium struktury a složení pokročilých kovových nanokompozitů

    Nanostrukturalizace kompozitů je moderním přístupem otevírajícím zcela nové možnosti v oblasti výzkumu a vývoje pokročilých kovových materiálů pro nově se objevující průmyslové aplikace. Nanokompozity nabízejí jinak nedostupné možnosti, vyplývající z velké hustoty vnitřních rozhraní. Lokální napěťová pole a chemické interakce na rozhraních ovlivňují chemické složení a vlastnosti jednotlivých fází, které tak mohou být podstatně odlišné od těch, které jsou experimentálně známy v případě makroskopických vzorků. Tématem navrženého PhD studia je určení struktury a chemického složení fází vyskytujících se v pokročilých nanokompozitech (např. intermetalických fází s Heuslerovou strukturou) metodami elektronové mikroskopie.

    Školitel: Pizúrová Naděžda, RNDr., Ph.D.

  67. Studium struktury magnetických materiálů za nízkých teplot

    Pochopení magnetických vlastností materiálů je úzce spjato se studiem jejich struktury. Jako důsledek redukce velikosti částic či teploty pozorování byly v minulých letech popsány zcela nové typy magnetického chování, např. superparamagnetizmus. Důležité je, že magnetický stav může citlivě záviset na atomové struktuře, hranicích zrn nebo magnetických doménách, které se všechny výrazně mění s teplotou. Z tohoto důvodu bude studium těchto strukturních aspektů za nízkých teplot tématem navrhovaného PhD studia. Práce bude zahrnovat: - Přípravu materiálů pomocí několika metod - Studium struktury materiálu za pomocí RTG, SEM, TEM, AFM…. - Magnetická měření za pomocí VSM, PPMS a SQUIDu

    Školitel: Friák Martin, Mgr., Ph.D.

  68. Stuktury napodobující přilnavé vlastnosti gekona

    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.

    Školitel: Neužil Pavel, prof. Ing., Dr., DSc.

  69. Syntéza a modifikace magnetických částic pro izolaci a analýzu mikrobiálních patogenů

    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.

    Školitel: Adam Vojtěch, prof. RNDr., Ph.D.

  70. Testování potenciálních protinádorových působků s využitím holografického inkoherentního kvantitativního zobrazování fáze

    -Projekt je zaměřen na otestování souboru léčiv s potenciáním vlivem na malignitu, zejména buněčná motilita, která je nezbytná pro invazivitu a metastazování, s použitím etablovaných buněčných linií odvozených z běžných agresivních karcinomů, jako např. A549 (model nemalobuněčného karcinomu plic) ● Buněčná motilita bude měřena pomocí holografického inkoherentního kvantitativního zobrazování fáze v tkáňové kultuře a nízkou hustotou buněk Projekt bude zahrnovat mikroskopické metody, metody počítačového zpracování obrazu, analýzy dat a kultivace buněk.

    Školitel: Zicha Daniel, Ing., CSc.

  71. Transportní vlastnosti 2D materálů

    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.

    Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.

  72. Vysokoteplotní plasticita a magnetické vlastnosti slitin s vysokou a střední entropií

    Tuhé roztoky čtyř a více kovů s ekviatomárním složením představují zcela novou třídu materiálů s mnoha výjimečnými vlastnostmi [1]. Překvapující je např. kombinace vysoké mechanické pevnosti a plastičnosti u slitiny CoCrFeMnNi při nízkých teplotách [2] nebo unikátní možnost „programovat“ posun křivek magnetické hystereze u stejné slitiny, a to aplikací vnějšího magnetického pole při chlazení tuhého roztoku do oblasti teplot se stabilním feromagnetickým uspořádáním [3]. Původní představa o rozhodujícím vlivu vysoké konfigurační entropie na termodynamickou stabilitu těchto materiálů nebyla prokázána. Systémy, jako např. uvedená slitina CoCrFeMnNi a další, jsou přesto ve standardních podmínkách plně ve stavu tuhého roztoku. Uspokojivé vysvětlení pro tento fakt vycházející z termodynamických principů dosud nebylo nalezeno. Podobně chybí ucelená teorie, která by objasnila pozorované magnetické efekty. Pro mnoho slitin z této třídy dále chybí experimentální data týkající se vysokoteplotní deformace a příslušného vývoje dislokačních struktur. Z uvedených důvodů přináší navrhované téma zajímavé možnosti posunout hranice poznání v uvedené oblasti materiálové fyziky jak na straně experimentu tak i na straně teorie. Předmětem práce jsou zejména dvě aktuální témata související s vysokoteplotní pevností a magnetickými vlastnostmi nové třídy jednofázových tuhých roztoků s kubickou krystalovou strukturou, a to 1) mikrostrukturní příčiny viskózního creepu [4] a 2) fyzikální základy vertikálního posunu magnetických hysterezních smyček [3]. Řešení předpokládá využití řady experimentálních i výpočtových metod jako např. studium mikro a nano struktur uvedených materiálů technikami elektronové mikroskopie nebo numerické výpočty uspořádání magnetických momentů v rámci Ising-Heisenbergovy aproximace. Práce na tématu bude probíhat zejména v Ústavu fyziky materiálů AV ČR v Brně [http://www.ipminfra.cz/]. Předpokládám pravidelné studijní pobyty na partnerských pracovištích na Ruhr University v Bochumi (Německo) a na Oak Ridge National Laboratory (USA).

    Školitel: Dlouhý Antonín, prof. RNDr., CSc.

  73. Využití povrchových analytických metod pro výzkum nanostruktur

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Dub Petr, prof. RNDr., CSc.

  74. Vývoj a použití mikrokolonových separačních technik využívající eukaryotické buňky

    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: Adam Vojtěch, prof. RNDr., Ph.D.

  75. Vývoj nových materiálů pro 3D tisk katalyzátorů pro přípravu pro elektrokatalýzu a přípravu vodíku jako čistého zdroje energie

    Práce se bude soustředit na výrobu nových materiálů pro 3D tisk elektrolyzérů pro přípravu vodíku z vody jako čistého zdroje energie. Vodík bude připravován jako zdroj čisté energie pro městkou elektromobilitu.

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  76. Vývoj 500 MHz DNP-NMR systému

    Zavedení pulsních technik pro nukleární magnetické rezonaci (NMR) vedlo ke značnému zvýšení citlivosti, což rozšířilo aplikační možnosti této metody. Jeden z příkladů je zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI) v lékařství, dnes již nenahraditelná neinvazivní technika pro diagnózu různých nemocí a jejich stádií. Dalším zvýšením citlivosti je možné zlepšit rozlišení a pořizovací čas MRI obrazů, učinit tuto metodu levnější a tedy i přístupnější. Cesta vedoucí k tomuto dalšímu krokovému zvýšení citlivosti vede přes tzv. dynamickou nukleární polarizaci (DNP). Tato metoda využívá řádově větší polarizace spinů elektronů, jež je přenesena na spin jádra pomocí hyperpolarizačních procesů. Využití tohoto přístupu již vedlo ke zvýšení citlivosti v řádu stonásobků původních hodnot. Hlavním cílem tohoto projektu je tedy dále zvýšit účinnosti NMR za využití DNP a sestává ze dvou částí. Prvním úkolem bude spárovat stávající 500 MHz NMR řídicí jednotku s naším 16 T supravodivým magnetem pro měření pevných látek. PhD student pro splnění tohoto cíle navrhne a otestuje držák vzorků. Druhá část bude zaměřena na experimenty DNP a zvýšení účinnosti hyperpolarizačních procesů.

    Školitel: Neugebauer Petr, Ing., Ph.D.

  77. Výzkum a vývoj vysokonapěťových výkonových součástek

    Doktorská práce se bude zabývat výzkumem a vývojem nových vysokonapěťových (> 600V) polovodičových součástek (diod a tranzistorů) pro aplikace v oblasti převodu vysokých elektrických výkonů (High Performance Power Conversion - HPPC) a řízení motorů (Motor Control - MC) v oblasti automobilového průmyslu, obnovitelných zdrojů energie a přenosových soustav. Součástky budou vyvíjeny ve spolupráci s firmou On Semiconductor. Doktorská práce bude zaměřena na vývoj nových metod pro diagnostiku a analýzu defektů vyvíjených součástek s využitím přístrojového vybavení v CEITECu.

    Školitel: Průša Stanislav, doc. Ing., Ph.D.

  78. Výzkum přechodů kvantových fází pomocí elektronové spinové rezonance

    Magnetismus v látkách je způsoben existencí nespárovaných spinů elektronů a interakcí mezi nimi v různých materiálech od oxidů kovů po molekulární systémy. Kolektivní chování spinů, také známé jako kvantové provázání spinů je v současnosti velmi zkoumané téma díky jejich aplikacím v komunikačních a výpočetních technologiích. Elektronová spinová rezonance (ESR) je klíčová metoda, která umožňuje zkoumání spinových stavů a interakcí mezi spiny. ESR bylo aplikováno na monomerní a dimerní spinové systémy pro identifikaci kvantových přechodů mezi provázanými fázemi pomocí změny parametrů jako je teplota nebo orientace externího magnetického pole. Cíl tohoto projektu je identifikace vhodných materiálů jakožto spinových dimerů molekulární povahy a aplikace ESR spektroskopie na studium přechodů kvantových fází za vysokých frekvencí (až do 1 THz) a vysokých magnetických polí (až do 16 T).

    Školitel: Neugebauer Petr, Ing., Ph.D.

  79. Vzdálené dopování grafenu

    The possibility to tune the graphene transport properties, i.e., type and concentration of charge carriers makes graphene an attractive candidate for electronic devices, sensors, and detectors. In this context, various approaches for providing graphene with controlled doping were developed. The original approach – application of an external electric field provided by the voltage between the graphene and a gate electrode – was followed by deposition of atoms or molecules featuring as charge donors or acceptors in direct contact with graphene. Remote graphene doping based on charge trapping in gate dielectric by visible-, UV-, and X-ray radiation was only recently established. In parallel, the effect of electron beam (e-beam) irradiation on graphene devices was evaluated and the e-beam also entered the group of techniques capable of providing graphene with remote doping. The goal of PhD is to reveal the mechanism of electron beam induced graphene doping, assess the role of defects in dielectric layer and develop a theoretical model describing the kinetics of the process. Our current understanding suggests that the key mechanism here is a charging of defects in an oxide dielectric layer and a p-/n- doping is achieved depending on possibility of formation of electron-hole pairs in the dielectric layer by electron irradiation. We envision the utilization of the project outputs in adaptive electronics and fabrication of graphene devices, in general.

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.

  80. 2D materiály pro čištění vody

    Práce se bude soustředit na přípravu a charakterizaci 2D materiálů se pro elektrolýzu znečištěných vod za účelem jejich purifikace.

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  81. 2D materiály pro elektrokatalýzu a přípravu vodíku jako čistého zdroje energie

    Práce se bude soustředit na přípravu a charakterizaci 2D materiálů se pro elektrokatalýzu a rozklad vody na vodík a kyslík. Vodík bude připravován jako zdroj čisté energie pro městkou elektromobilitu.

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  82. 2D materiály pro ukládání elektrické energie

    Práce se bude soustředit na přípravu a charakterizaci 2D materiálů se pro ukládání elektrické energie v podobě chemických změn v superkapacitorech

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  83. 3D tisk pro elektrochemické sensory a biosenzory pro ochranu životního prostředí

    Práce se bude soustředit na vývoj sensorů které jsou možné vytisknout moderní technologií 3D tisku a aplikovat pro detekci polutantů v životním prostředí.

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.

  84. 3D tisk pro elektrochemické ukládání energie

    Práce se bude soustředit na vývoj superkapacitorů pro elektrochické uchovávání energie které jsou možné vytisknout moderní technologií 3D tisku.

    Školitel: Pumera Martin, doc. RNDr., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DS444Academic English for PhDen0PovinnýzkP - 26 / P - 26ano
DS446Friday CEITEC BUT seminaren2Povinnýano
DS113APrinciples of Nanosciences and Nanotechnologiesen0PovinnýdrzkP - 26 / P - 26ano
DS113Principy nanovědy a nanotechnologiícs0PovinnýdrzkK - 26 / K - 26ano
DS213AAdvanced ceramics technologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216AAdvanced fracture mechanicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS210AAdvanced synthesis of nanoparticle ceramic materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS201AAdvanced Topics in Polymer Physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS101Anorganická materiálová chemiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS202ABioceramics materials and biocompositesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS202Biokeramické materiály a biokompozitycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204AColloids, Surfaces and Catalysisen0Povinně volitelnýdrzkano
DS203Degradace a stabilita polymerůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS203ADegradation and stability of polymersen0Povinně volitelnýdrzkano
DS102ADiagnostics and measurements of functional properties of nanostructuresen0Povinně volitelnýzkano
DS102Diagnostika a měření funkčních vlastností nanostrukturcs0Povinně volitelnýzkne
DS103AExperimental biophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS103Experimentální Biofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkK - 26 / K - 26ano
DS104Fyzikální základy deformace pevných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105Greenovy funkce v moderní fyzice kondenzovaných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105AGreen's functions in modern condensed matter physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214AHigh temperature process in inorganics materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS101AInorganic Materials Chemistryen0Povinně volitelnýdrzkano
DS215Kapitoly z Pokročilých nekovových materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204Koloidy, povrchy a katalýzacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS114ALaser-Induced Breakdown Spectroscopy – fundamentals, utilization and related techniquesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS206Metody rentgenové strukturní analýzycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS106AMicro and nano computed tomographyen0Povinně volitelnýdrzkano
DS207AMicromechanics of Deformation and Fracture of Advanced Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS107AMicrotechnologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS106Mikro- a nano-počítačová tomografiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS207Mikromechanika deformace a lomu pokročilých materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS107Mikrotechnologiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108Nanofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108ANanophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS208Neoxidová keramikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS208ANon-oxide ceramicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS104APhysical Principles of Deformation of Solidsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216Pokročilá lomová mechanikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS210Pokročilé syntézy nanočásticových keramických materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS211APolymers in Medicineen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112APrediction of mechanical and magnetic properties of solids from their electronic structureen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112Predikce mechanických a magnetických vlastností pevných látek z elektronové strukturycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS111ASemiconductor heterostructuresen0Povinně volitelnýdrzkne
DS114Spektrometrie laserem buzeného mikroplazmatu, základy, využití a příbuzné technikycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS115ASurface Scienceen0Povinně volitelnýdrzkano
DS213Technologie pokročilé keramiky cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS215ATopics in Advaced Ceramic Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214Vysokoteplotní procesy v anorganických materiálech cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS206AX-ray structure analysis methodsen0Povinně volitelnýdrzkano
S4001International performanceen2Volitelný (nepovinný)zkP - 26 / P - 26ano
S4002Law, ethics and philosophy of scienceen2Volitelný (nepovinný)zkP - 26 / P - 26ano
1. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DS445Academic English for PhD 2en0Povinnýzkano
DS446Friday CEITEC BUT seminaren2Povinnýano
DS213AAdvanced ceramics technologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216AAdvanced fracture mechanicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS210AAdvanced synthesis of nanoparticle ceramic materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS201AAdvanced Topics in Polymer Physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS202ABioceramics materials and biocompositesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS202Biokeramické materiály a biokompozitycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204AColloids, Surfaces and Catalysisen0Povinně volitelnýdrzkano
DS203Degradace a stabilita polymerůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS203ADegradation and stability of polymersen0Povinně volitelnýdrzkano
DS102ADiagnostics and measurements of functional properties of nanostructuresen0Povinně volitelnýzkano
DS102Diagnostika a měření funkčních vlastností nanostrukturcs0Povinně volitelnýzkano
DS103AExperimental biophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS103Experimentální Biofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS104Fyzikální základy deformace pevných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105Greenovy funkce v moderní fyzice kondenzovaných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105AGreen's functions in modern condensed matter physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214AHigh temperature process in inorganics materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS215Kapitoly z Pokročilých nekovových materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204Koloidy, povrchy a katalýzacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS114ALaser-Induced Breakdown Spectroscopy – fundamentals, utilization and related techniquesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS206Metody rentgenové strukturní analýzycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS106AMicro and nano computed tomographyen0Povinně volitelnýdrzkano
DS207AMicromechanics of Deformation and Fracture of Advanced Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS107AMicrotechnologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS106Mikro- a nano-počítačová tomografiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS207Mikromechanika deformace a lomu pokročilých materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS107Mikrotechnologiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108Nanofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108ANanophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS208Neoxidová keramikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS208ANon-oxide ceramicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS104APhysical Principles of Deformation of Solidsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216Pokročilá lomová mechanikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS210Pokročilé syntézy nanočásticových keramických materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS111Polovodičové heterostrukturycs0Povinně volitelnýzkne
DS211APolymers in Medicineen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112APrediction of mechanical and magnetic properties of solids from their electronic structureen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112Predikce mechanických a magnetických vlastností pevných látek z elektronové strukturycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS111ASemiconductor heterostructuresen0Povinně volitelnýdrzkne
DS212ASpecialty Polymer Synthesisen0Povinně volitelnýdrzkne
DS114Spektrometrie laserem buzeného mikroplazmatu, základy, využití a příbuzné technikycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS115ASurface Scienceen0Povinně volitelnýdrzkano
DS213Technologie pokročilé keramiky cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS215ATopics in Advaced Ceramic Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214Vysokoteplotní procesy v anorganických materiálech cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS206AX-ray structure analysis methodsen0Povinně volitelnýdrzkano
S4003Career management for scientistsen2Volitelný (nepovinný)zkP - 26 / P - 26ano
S4004Financing of research – training in grant applicationsen2Volitelný (nepovinný)kolP - 26 / P - 26ano
2. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DS444Academic English for PhDen0PovinnýzkP - 26 / P - 26ano
DS446Friday CEITEC BUT seminaren2Povinnýano
DS113APrinciples of Nanosciences and Nanotechnologiesen0PovinnýdrzkP - 26 / P - 26ano
DS113Principy nanovědy a nanotechnologiícs0PovinnýdrzkK - 26 / K - 26ano
DS213AAdvanced ceramics technologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216AAdvanced fracture mechanicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS210AAdvanced synthesis of nanoparticle ceramic materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS201AAdvanced Topics in Polymer Physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS101Anorganická materiálová chemiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS202ABioceramics materials and biocompositesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS202Biokeramické materiály a biokompozitycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204AColloids, Surfaces and Catalysisen0Povinně volitelnýdrzkano
DS203Degradace a stabilita polymerůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS203ADegradation and stability of polymersen0Povinně volitelnýdrzkano
DS102ADiagnostics and measurements of functional properties of nanostructuresen0Povinně volitelnýzkano
DS102Diagnostika a měření funkčních vlastností nanostrukturcs0Povinně volitelnýzkne
DS103AExperimental biophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS103Experimentální Biofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkK - 26 / K - 26ano
DS104Fyzikální základy deformace pevných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105Greenovy funkce v moderní fyzice kondenzovaných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105AGreen's functions in modern condensed matter physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214AHigh temperature process in inorganics materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS101AInorganic Materials Chemistryen0Povinně volitelnýdrzkano
DS215Kapitoly z Pokročilých nekovových materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204Koloidy, povrchy a katalýzacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS114ALaser-Induced Breakdown Spectroscopy – fundamentals, utilization and related techniquesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS206Metody rentgenové strukturní analýzycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS106AMicro and nano computed tomographyen0Povinně volitelnýdrzkano
DS207AMicromechanics of Deformation and Fracture of Advanced Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS107AMicrotechnologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS106Mikro- a nano-počítačová tomografiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS207Mikromechanika deformace a lomu pokročilých materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS107Mikrotechnologiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108Nanofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108ANanophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS208Neoxidová keramikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS208ANon-oxide ceramicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS104APhysical Principles of Deformation of Solidsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216Pokročilá lomová mechanikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS210Pokročilé syntézy nanočásticových keramických materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS211APolymers in Medicineen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112APrediction of mechanical and magnetic properties of solids from their electronic structureen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112Predikce mechanických a magnetických vlastností pevných látek z elektronové strukturycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS111ASemiconductor heterostructuresen0Povinně volitelnýdrzkne
DS217ASpectroscopy-an advanced tool in Materials Scienceen0Povinně volitelnýdrzkP - 26ano
DS114Spektrometrie laserem buzeného mikroplazmatu, základy, využití a příbuzné technikycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS115ASurface Scienceen0Povinně volitelnýdrzkano
DS213Technologie pokročilé keramiky cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS215ATopics in Advaced Ceramic Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214Vysokoteplotní procesy v anorganických materiálech cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS206AX-ray structure analysis methodsen0Povinně volitelnýdrzkano
S4001International performanceen2Volitelný (nepovinný)zkP - 26 / P - 26ano
S4002Law, ethics and philosophy of scienceen2Volitelný (nepovinný)zkP - 26 / P - 26ano
2. ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DS445Academic English for PhD 2en0Povinnýzkano
DS446Friday CEITEC BUT seminaren2Povinnýano
DS213AAdvanced ceramics technologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216AAdvanced fracture mechanicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS210AAdvanced synthesis of nanoparticle ceramic materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS116AAdvanced Topics in Nanotechnologyen0Povinně volitelnýkolano
DS201AAdvanced Topics in Polymer Physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS202ABioceramics materials and biocompositesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS202Biokeramické materiály a biokompozitycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204AColloids, Surfaces and Catalysisen0Povinně volitelnýdrzkano
DS203Degradace a stabilita polymerůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS203ADegradation and stability of polymersen0Povinně volitelnýdrzkano
DS102ADiagnostics and measurements of functional properties of nanostructuresen0Povinně volitelnýzkano
DS102Diagnostika a měření funkčních vlastností nanostrukturcs0Povinně volitelnýzkano
DS103AExperimental biophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS103Experimentální Biofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS104Fyzikální základy deformace pevných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105Greenovy funkce v moderní fyzice kondenzovaných látekcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS105AGreen's functions in modern condensed matter physicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214AHigh temperature process in inorganics materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS215Kapitoly z Pokročilých nekovových materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS204Koloidy, povrchy a katalýzacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS114ALaser-Induced Breakdown Spectroscopy – fundamentals, utilization and related techniquesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS206Metody rentgenové strukturní analýzycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS106AMicro and nano computed tomographyen0Povinně volitelnýdrzkano
DS207AMicromechanics of Deformation and Fracture of Advanced Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS107AMicrotechnologiesen0Povinně volitelnýdrzkano
DS106Mikro- a nano-počítačová tomografiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS207Mikromechanika deformace a lomu pokročilých materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS107Mikrotechnologiecs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108Nanofotonikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS108ANanophotonicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS208Neoxidová keramikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS208ANon-oxide ceramicsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS104APhysical Principles of Deformation of Solidsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS216Pokročilá lomová mechanikacs0Povinně volitelnýdrzkano
DS210Pokročilé syntézy nanočásticových keramických materiálůcs0Povinně volitelnýdrzkano
DS111Polovodičové heterostrukturycs0Povinně volitelnýzkne
DS211APolymers in Medicineen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112APrediction of mechanical and magnetic properties of solids from their electronic structureen0Povinně volitelnýdrzkano
DS112Predikce mechanických a magnetických vlastností pevných látek z elektronové strukturycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS111ASemiconductor heterostructuresen0Povinně volitelnýdrzkne
DS212ASpecialty Polymer Synthesisen0Povinně volitelnýdrzkne
DS217ASpectroscopy-an advanced tool in Materials Scienceen0Povinně volitelnýdrzkano
DS114Spektrometrie laserem buzeného mikroplazmatu, základy, využití a příbuzné technikycs0Povinně volitelnýdrzkano
DS115ASurface Scienceen0Povinně volitelnýdrzkano
DS213Technologie pokročilé keramiky cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS215ATopics in Advaced Ceramic Materialsen0Povinně volitelnýdrzkano
DS214Vysokoteplotní procesy v anorganických materiálech cs0Povinně volitelnýdrzkano
DS206AX-ray structure analysis methodsen0Povinně volitelnýdrzkano
S4003Career management for scientistsen2Volitelný (nepovinný)zkP - 26 / P - 26ano
S4004Financing of research – training in grant applicationsen2Volitelný (nepovinný)kolP - 26 / P - 26ano
FDAD18Fyzika detekce a detektorycs0Volitelný (nepovinný)drzkano