Detail oboru

Fyzikální chemie

FCHZkratka: DPCPO_FCH_4Ak. rok: 2020/2021

Program: Fyzikální chemie

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 16.10.2009Akreditace do: 31.5.2024

Profil

Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru fyzikální chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou, činnost. Student je učen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézu k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce.

Klíčové výsledky učení

Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru fyzikální chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou, činnost. Student je učen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce.

Profesní profil absolventů s příklady

V rámci tohoto oboru jsou připravováni odborníci, kteří se budou schopni podílet na vysoce kvalifikované vědecko-výzkumné činnosti založené na fyzikálně-chemických postupech, a to zejména na vysokoškolských pracovištích, pracovištích Akademie věd, ve výzkumných ústavech ale i v průmyslovém výzkumu. Absolvent je schopen samostatné tvůrčí práce v oboru fyzikální chemie. Absolventi se mohou vzhledem k širokému spektru využití fyzikální chemie výborně uplatnit nejen v přímo oblastech fyzikálně-chemického výzkumu, ale prakticky ve všech chemických oborech nebo oborech příbuzných.

Vstupní požadavky

Podmínkou přijetí ke studiu je řádné ukončení magisterského studijního programu chemického nebo příbuzného oboru. Základními předpoklady k přijetí jsou: zájem a schopnosti k vědecké práci, motivace (vyjádřená v motivačním dopise), znalost anglického jazyka a velmi dobré studijní výsledky dosažené v magisterském studijním programu (průměr známek ze všech složených zkoušek zpravidla nepřevýší 2,0). Kladně je hodnocena předchozí vědecká aktivita (publikační a jiné výstupy odborné práce, účast na studentské konferenci apod.). Student se přihlásí na téma navržené školitelem oboru před přijímacím řízením. Pokud se na jedno téma přihlásí více uchazečů, může školitel modifikovat dílčí témata nebo nabídnout uchazeči jiné téma (jiného školitele). Vstupní požadavky a podmínky pro přijetí včetně počtu přijímaných studentů jsou podrobně specifikovány v relevantní směrnici děkana, která je každoročně aktualizována. Směrnice je dostupná na webových stránkách fakulty v sekci Vnitřní předpisy.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Čištění nekovových archeologických objektů pomocí výbojů v kapalinách

    Nízkoteplotní plazma generované elektrickým výbojem v kapalinách vytváří silně oxidativní nerovnovážné prostředí, které umožňuje šetrné odstraňování vrstev korozních produktů z povrchu historického skla a keramiky. Cílem práce je nalezení optimálních podmínek výboje a roztoku pro vybrané nekovové materiály (sklo, keramika) s ohledem na využití technologie v konzervátorství. K charakterizaci ošetřovaných povrchů bude využíváno optické mikroskopie, SEM-EDX, LIBS a dalších dostupných technik.

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

  2. Diagnostika a aplikace plazmatu v interakci s kapalinami

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

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

  3. Diagnostika a aplikace plazmatu v interakci s kapalinami

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

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

  4. Interakce tenkých porézních vrstev oxidických polovodičů s atmosférickým plasmatem

    Polovodivé oxidy přechodných kovů hrají klíčovou roli ve fotokatalytických a elektrofotokatalytických procesech a v poslední době si razí cestu k úspěšným aplikacím v fotonických zařízeních zhotovených materiálovým tiskem. Pro tuto výrobní technologii je nanejvýše výhodné, pokud se fixace vrstvy provede tzv. studeným procesem, tedy bez ohřevu na teploty vyšší než cca 150 °C. Takový výrobní postup umožnuje potom masovou výrobu v režimu roll-to-roll na polymerní substráty. Opracování atmosférickou plasmou je velmi slibnou možností, jak takového studené fixace dosáhnout. Práce se proto bude věnovat detailnímu studiu procesů probíhajících v tenkých porézních vrstvách oxidickcýh polovodičů při interakci s atmosférickým plasmatem s aplikačním výhledem do oblasti tištěné elektroniky.

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

  5. Nanočástice připravované působením plazmatu na kapaliny

    Nízkoteplotním plazmatem generovaným elektrickým výbojem v kapalinách lze připravit nanočástice ze širokého spektra materiálů a jejich kombinací, které pak určují jejich využitelnost v praxi. Cílem práce bude optimalizovat podmínky pro produkci nanočástic z vhodných materiálů a provést jejich charakterizaci dostupnými metodami.

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

  6. Nerovnovážná termodynamika a chemická kinetika

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

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

  7. Organické funkční materiály s pokročilými optickými vlastnostmi

    Práce je zaměřena na studium vztahu mezi molekulární strukturou a netriviálními optickými vlastnostmi jako je štěpení singletů (tzv. singlet-fission), multi-fotonová absorpce apod. Vlastnosti molekul budou studovány pomocí charakterizace absorpce, kvantového výtěžku a doby života fluorescence, vyhasínacích křivek časově rozlišené fluorescence a dále pak určováním multi-fotonového absorpčního průřezu a spekter. Bude využito jak ustálené optické spektroskopie, tak časově rozlišených optických metod. Během studia bude využívána unikátní aparatura pro charakterizaci fluorescence v magnetickém poli a laserová aparatura. Téma je řešeno v rámci výzkumného projektu financovaného Grantovou agenturou ČR.

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

  8. Plazmochemická příprava a povrchová úprava nano a mikromateriálů

    Cílem práce je syntéza a/nebo povrchová úprava nano a mikromaterialá pro technologické aplikace. Hlavní důraz bude kladen na využití elektrických výbojů v kapalinách nebo interagujících s kapalinami, výboje v plynné fázi budou využity jen okrajově. Kromě charakterizace vlastního plazmatu bude využito i široké spektrum materiálových analýz za účelem pochopení plazmatem iniciovaných procesů s ohledem na optimalizaci procesů.

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

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

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

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

  10. Studium reakcí ozónu s povrchem kovových a keramických materiálů

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

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

  11. Tištěné chemické a elektrochemické senzory

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

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


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DCA_PFDPokroky ve fyzikální chemiics0Povinnýkolano
1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DCO_EPMElektronové procesy v molekulárních materiálechcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_NADFotochemiecs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MEFFyzika a chemie molekulárních materiálůcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_FNDFyzika a chemie plazmatucs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_KPDKoloidika pro pokročilécs0Povinně volitelnýkol1ano
DCO_SMPokročilé spektroskopické metodycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_REGReologiecs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_TPDTransportní procesycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
Všechny skupiny volitelných předmětů
Sk. Min. předmětů Předměty
1 1 DCO_EPM, DCO_NAD, DCO_MEF, DCO_FND, DCO_KPD, DCO_SM, DCO_REG, DCO_TPD