• Volba rektora
  • Události
  • Sem patřím
  • Centrum sportovních aktivit VUT v Brně
  • Výzkumná centra

  • Pravděpodobně máte vypnutý JavaScript. Některé funkce portálu nebudou funkční.

Detail oboru

Fyzikální a materiálové inženýrství


Zkratka: D-FMI
Zaměření: Fyzikální inženýrství
Délka studia: 4 roky
Program: Fyzikální a materiálové inženýrství
Fakulta: Fakulta strojního inženýrství
Akademický rok: 2017/2018
Akreditace od: 1999
Akreditace do: 31.12.2020
Profil oboru:
Cílem studia je poskytnout studentům vzdělání a umožnit jim vědecký výzkum v oblastech inženýrská optika, fyzika povrchů, mikromechanika materiálů, strojírenské materiály, fyzikální metalurgie a aplikovaný výzkum keramiky.
Klíčové výsledky učení:
Není specifikováno.
Profesní profil absolventů s příklady:
Není specifikováno.
Garant oboru: prof. RNDr. Petr Dub, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu:
  1. Aplikace Kelvinovy silové mikroskopie na dvourozměrných nanostrukturách

    Pomocí Kelvinovy silové mikroskopie (KPFM) lze získat lokální informaci o elektrických vlastnostech (např. povrchovém potenciálu, výstupní práci) dvourozměrných nanostruktur. Tyto informace mohou být využity pro porozumění fyzikálním principům, návrhu a zvyšování citlivosti/účinnosti solárních článků a senzorů postavených na zmíněných 2D nanostrukturách. V rámci disertační práce bude Kelvinova silová mikroskopie využita například ke studiu p-n přechodů v solárních článcích a pozorování přesunů náboje v senzorech na bázi grafenu.

    Školitel: Kalousek Radek, doc. Ing., Ph.D.
  2. Depozice tenkých vrstev metodou IBAD, část II.

    Naprašování tenkých vrstev za přítomnosti iontových svazků (IBAD): - depozice a měření parametrů izolačních ("high-K"), pasivačních, optických a bioaktivních vrstev/multivrstev rozprašováním keramik a syntetických minerálů (např. ZrO2, HfO2, Al2O3, hydroxylapatit, křemen).

    Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.
  3. Difrakční kontrast ve STEMu a jeho užití pro určení optických vlastnosti elektronového mikroskopu

    Zobrazení vzorku ve skenovacím transmisním elektronovém mikroskopu (STEM), nebo v transmisním režimu skenovacího elektronového mikroskopu (TSEM) patří ke standardním mikroskopických technikám. Lze ho však také použít pro určení hodnot aberačních koeficientů, které je založeno na počítačovém zpracování obrazu amorfního vzorku. Znalost aberacnich koeficientu je zásadní pro seřízení korigovanych systémů. Standardní techniky využívají bud 2D pixelový detektor pod vzorkem pomocí něhož generují Ronchigramy (stínové obrazy). Analýzou jednoho, nebo malého počtu Ronchigramů lze určit aberační koeficienty. Pokud systém není vybaven 2D detektorem pod vzorkem lze aberacní koeficienty určit ze série difraktogramů - Fourierovy transformace obrazu různě nakloněné amorfniho vzorku. Práce se bude soustředit na vývoj a optimalizaci uvedených metod pro systém s 2D segmentovaným detektorem pod vzorkem. Práce bude zahrnovat návrh, simulaci a experimentální ověření metody.

    Školitel: Radlička Tomáš, Mgr., Ph.D.
  4. Korelativní detekce signálů v rastrovací elektronové mikroskopii

    Cílem disertační práce je instrumentální a metodologický vývoj v oblasti zobrazování vzorků pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (REM) se zahrnutím korelace signálů z detektorů elektronů (sekundární, zpětně odražené) a fotonů (katodoluminiscence, X-ray). Součástí práce bude zavedení a využití kvantitativního zobrazování u vybraných signálů, které poskytne detailnější informace o studovaných vzorcích a zároveň umožní přesněji porovnat měřená data s teoretickými simulacemi. Korelace různých signálů spolu s kvantitativním zobrazováním rozšíří klasické snímání v REM a přidá hodnotu snímkům v podobě informací týkajících se fyzikálních a biofyzikálních vlastností studovaných vzorků. Zamýšlenými preparáty budou především biologické vzorky a jejich kombinace s nanočásticemi vykazující katodoluminiscenci, jež hrají důležitou roli v medicíně, farmakologii apod.

    Školitel: Krzyžánek Vladislav, Ing., Ph.D.
  5. Kryogenní rastrovací elektronové mikroskopie (cryo-SEM) pro studium hydratovaných vzorků

    Cílem disertační práce je instrumentální a metodologický vývoj v oblasti kryogenní rastrovací elektronové mikroskopie (cryo-SEM). Hydratované vzorky lze fyzikálně fixovat (velmi rychle zamrazit) tak, aby voda obsažená v preparátu byla zachovaná v podobě amorfního ledu, jen za určitých podmínek, kde tekutina nestihne krystalizovat (typickými limitujícími faktory je velmi nízká teplota kryogenu, rychlost mražení, tloušťka vzorku apod.). Pro tyto účely byly vyvinuté různé techniky, jako např. plunging do tekutého etanu, propane-jet až po dosud nejsofistikovanější mražení tekutým dusíkem za velmi vysokého tlaku (tzv. high-pressure-freezing; HPF). Součástí práce je vyvinout systém založený na mražení velmi malých objemů pomoci mikrofluidních čipů, které by mohly rozšířit cryo-EM techniky o in-situ experimenty a zároveň by byly mostem mezi klasickými mrazicími technikami a HPF. Nově vyvinuté cryo techniky budou dále přizpůsobeny pro cryo-SEM metody typu mrazového lomu, a budou aplikovány pro biomedicínské vzorky.

    Školitel: Krzyžánek Vladislav, Ing., Ph.D.
  6. Moderní metody pro návrh a určení koeficientů vad elektronově optických systémů

    - maticová metoda výpočtu elektronově optických systémů - započtení vad seřízení a vad pátého řádu - implementace metody diferenciálních algeber pro výpočet koeficientů vad libovolného řádu

    Školitel: Lencová Bohumila, prof. RNDr., CSc.
  7. Nanofotonika – Využití lokalizovaných povrchových plasmonů

    Aplikace plazmonových polaritonů v nanofotonice: - příprava plazmonických nanostruktur (např. nanoantén) a výzkum jejich vlivu na lokální zesílení elmg. pole - aplikace plazmonických nanostruktur pro lokální vybuzení fotoluminesce nebo zvýšení účinnosti fotočlánků.

    Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.
  8. Příprava a analýza komplexních oxidových materiálů ve vakuu

    Oxidové materiály budou připraveny pomocí pulsní laserové depozice (PLD) ve vakuové aparatuře a in-situ analyzovány pomocí rastrovací sondové mikroskopie (STM/AFM), difrakce pomalých elektronů (LEED) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS). Cílem je nalézt nové katalytické materiály na bázi oxidů.

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.
  9. Příprava a charakterizace nanostruktur GaN

    Výzkum nanostruktur GaN: - příprava nanostruktur (ultratenkých vrstev, nanokrystalů a nanovláken) GaN využitím atomárních/iontových svazků a dalších metod, - charakterizace složení a struktury GaN, - měření optických vlastností (fotoluminiscence) GaN nanostruktur.

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.
  10. Selektivní růst nanostruktur

    Vývoj hybridních metod selektivního růstu nanostruktur na površích strukturovaných (“paternovaných”) substrátů: - paternování povrchů vzorků nanolitografickými metodami (FIB, SEM, SPM), - selektivní růst kovových nebo polovodičových (např. GaN) nanostruktur na těchto površích naprašováním v podmínkách ultravakua nebo depozicí z koloidních roztoků.

    Školitel: Čechal Jan, doc. Ing., Ph.D.
  11. Tvorba nanostruktur a masek požadovaných parametrů pomocí lokální anodické oxidace (LAO)

    - výzkum metody lokální anodické oxidace (LAO) realizované metodou AFM, - aplikace mikroskopu AFM pro tvorbu masek a mřížek s využitím v nanoelektronice a nanofotonice.

    Školitel: Šikola Tomáš, prof. RNDr., CSc.
  12. Výzkum integrálních a lokálních fotoluminiscenčních vlastností nanostruktur

    - vybudování aparatury pro měření lokálních a integrálních fotoluminiscenčních vlastností nanostruktur - výzkum fotoluminiscenčních vlastností nanostruktur (uspořádaných i neuspořádaných polovodičových/dielektrických struktur)

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

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.