Doktorské studium

Nabídka předmětů DSP pro 2012/2013

Obhájené disertační práce

Formuláře pro DSP

Témata pro rok 2012/2013 podle oborů

Přihlášky na předepsaném formuláři doložené životopisem, doklady o dosaženém vzdělání a dosavadní praxi, soupisem publikovaných prací a ostatních výsledků odborné činnosti, podávejte nejpozději do 14. října 2011 na adresu: děkanát fakulty chemické technologie, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6.

  • Doktorský studijní program: P 1417 Chemie
  • Obor: 1401V002 Anorganická chemie
  • Ústav anorganické chemie
    • Příprava tehkých vrstev pro RTG optiku
      (Doc. Ing. Vratislav Flemr, CSc.)
      Příprava niklových povlaků s vysoce kvalitním a stabilním povrchem a přesně tvarovaných destiček z monokrystalického křemíku. Výsledky budou využity pro konstrukci zrcadel pro zpracování RTG signálů v kosmickém výzkumu.
  • Obor: 1402V001 Organická chemie
  • Ústav organické chemie
    • Fluorované tripyrazolylboráty a tripyrazolylmethany jako ligandy pro fluorovou chemii
      (Doc. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc.)
      Fluorované tripyrazolylboráty a tripyrazolylmethanyjsou dosud neznámou skupinou ligandů pro fluorovou chemii. Cílem práce je studium jejich syntézy, komplexačních vlastností a aplikací v chemii přechodných kovů
    • Fluorové NHC ligandy a jejich komplexy
      (Doc. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc.)
      Cílem práce je syntéza dusíkatých heterocyklických karbenů substituovaných polyfluoralkylovými nebo polyfluoropolyoxaalkylovými skupinami, jejich využití jako ligandů pro komplexy přechodných kovů a aplikace těchto komplexů v homogenní katalýze.
  • Obor: 1405V002 Makromolekulární chemie
  • Ústav chemické technologie restaurování památek
    • Degradace albuminových a kolodiových fotografických materiálů
      (Dr. Ing. Michal Ďurovič)
      Tato práce bude zaměřena na studium mechanismů stárnutí světlocitlivých vrstev albuminových a kolódiových pozitivů (popřípadě i negativů) při jejich dlouhodobém uložení v depozitářích. Bude sledován především vliv podložky, plynných polutantů a aerosolů na stabilitu fotografického obrazu.
  • Ústav polymerů
    • Polymerace a kopolymerace cyklických esterů
      (Doc.Ing.Irena Prokopová, CSc.)
      Cílem práce je příprava biodegradovatelných kopolymerů cyklických esterů s dalšími cyklickými monomery a studium korelace mezi strukturou kopolymerů a rychlostí jejich rozkladu v různém prostředí.
    • Reologické hodnocení kaučuků a jejich směsí
      (Doc.Ing.Antonín Kuta, CSc.)
      Znalost reologického chování kaučuků a jejich směsí je důležitá pro optimální nastavení parametrů jednotlivých technologických operací (míchání, vytlačování, kalandrování) v gumárenské výrobě. V současné výrobní praxi se však reologické hodnocení běžně neprovádí, pouze se s velmi rozdílnou úspěšností odhaduje na základě jednoduchých smluvních testů. Reologické chování má nepochybně souvislost s molekulární strukturou kaučuku a skladbou kaučukové směsi. Podstatou práce bude studium těchto souvislostí i ve vztahu k zavedeným standardním testům.
    • Devulkanizace a revulkanizace odpadní pryže
      (Prof.Ing.Vratislav Ducháček,DrSc.)
      Příprava modelových kaučukových směsí na základě různých kaučuků a vulkanizačních systémů. Stanovení průběhu jejich vulkanizace a základních vlastností vulkanizátů. Mechanická a mechanochemická destrukce pryže. Posouzení zpracovatelnosti vzniklého materiálu. Posouzení pojmu "devulkanizace". Skladba směsí na základě "devulkanizátu". Zjištění podmínek (tlaku, teploty) vhodných pro jejich "revulkanizaci". Vulkanizace směsí. Stanovení základních vlastností výsledného materiálu. Posouzení mechanismu "devulkanizace" a "revulkanizace" pryží a eventuálně možnosti jejich další recyklace (regenerace).
    • Polymerní změkčovadla na bázi kaprolaktonu
      (Ing.Radka Kalousková, CSc., Doc.Ing.Jiří Brožek, CSc.)
      Studium bude zaměřeno na využití ekologicky přijatelných polymerních změkčovadel na bázi kaprolaktonu k měkčení PVC. Budou syntetizovány a hodnoceny nové typy změkčovadel a studovány netradiční postupy při jejich aplikaci, včetně využití polymerace nízkomolekulárních aditiv v procesu zpracování PVC.
    • Ekologicky přijatelné stabilizační systémy pro PVC na bázi syntetického hydrotalcitu
      (Ing.Radka Kalousková, CSc., Prof.Ing.Vratislav Ducháček, DrSc.)
      Vzrůstající požadavky na ekologicky přijatelná aditiva pro zpracování polymerů jsou motivací ke studiu účinnosti netoxických sloučenin ve funkci kostabilizátorů (např.na bázi syntetického hydrotalcitu), především v neměkčených směsích PVC. Předmětem studia je nalezení vztahů mezi chemickou strukturou těchto sloučenin a jejich schopností neutralizovat kyselé produkty a efektivně ovlivňovat účinnost primárních stabilizátorů, charakterizace jejich snášenlivosti s aditivy a eliminace těžkých kovů v stabilizačním systému pro PVC při zachování jeho účinnosti.
    • Příprava kompozitních materiálů na bázi směsí plastů
      (Ing.Jan Šimek, CSc., Prof.Ing.Vratislav Ducháček, DrSc.)
      Práce bude zaměřena na ekologické zhodnocení směsí použitých plastů, a to především polyamidů a polyolefinů. Budou studovány fyzikální vlastnosti a morfologie binárních a ternárních směsí za využití kompatibilizačních aditiv. Směsi budou testovány především z hlediska zvýšení houževnatosti za použití technik DSC, DMA, SEM a Charpyho kladiva
    • Příprava a charakterizace nanokompozitních materiálů na bázi PVC a minerálních plniv se zlepšenou houževnatostí a tepelnou stabilitou
      (Ing.Jan Šimek, CSc.)
      V práci budou studovány nové postupy přípravy nanokompozitních materiálů na bázi PVC s minerálními plnivy. Část práce bude soustředěna na způsoby interkalace vrstev plniv a část bude věnována vyhodnocení vlastností získaných nanokompozitních materiálů. Budou použity metody hodnocení jako SEM,TEM,DSC,DMA,hodnocení tepelné stability a hodnocení mechanických vlastností nanokompozitů.
    • Modifikace kaučukových směsí kapalnými elastomery
      (Ing.Zdeněk Hrdlička, Ph.D., Doc.Ing.Antonín Kuta, CSc.)
      Snižení energetické náročnosti a usnadnění zpracování kaučukových směsí ze standardních druhů vysomolekulárních, tuhých kaučuků lze dosáhnout modifikací těchto směsí nízkomolekulárními, kapalnými elastomery. Tyto kapalné elastomery však mají ne vždy dostačující schopnost kovulkanizace se základním kaučukem směsi. Cílem práce proto bude především objasnit vliv mikrostruktury kapalného polymeru na schopnost kovulkanizace obou kaučuků a charakter sítě vulkanizátu.
  • Doktorský studijní program: P 1417 Chemie
  • Obor: 1401V002 Anorganická chemie
  • Ústav anorganické chemie
    • Příprava směsných oxidů a modifikace jejich vlastností metodami sol-gel
      (Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D.)
      Práce bude zaměřena na přípravu směsných oxidů specifických vlastností, zejména elektrických, magnetických a optických. K přípravě budou využívány metody sol-gel, které umožňují dosáhnout vysoké homogenity složení výsledných oxidů. Metody sol-gel budou také využity k přípravě gelů k nanášení tenkých vrstev těchto materiálů pomocí spin a dip coatingu.
    • Termodynamické modelování v systémech magneticky dopovaných polovodičů
      (Prof. Dr. Ing. David Sedmidubský)
      Výpočty fázových rovnovah a konstrukce fázových diagramů v systémech magneticky dopovaných polovodičů (na bázi GaN a ZnO) s hlavním cílem stanovit rozpustnosti magnetických příměsi. Magneticky dopované polovodiče jsou perspektivní materiály pro spinovou elektroniku.
    • Krystalochemie a termoelektrické vlastnosti směsných oxidů kobaltu
      (Prof. Dr. Ing. David Sedmidubský)
      Studium vztahů mezi chemickým složením, krystalovou strukturou a fyzikálními vlastnostmi směsných oxidů kobaltu s cílem optimalizovat jejich koeficient temoelektrické účinnosti pro termoelektrickou konverzi.
    • Výpočty termodynamických vlastností materiálů pro jaderné aplikace metodami z prvních principů
      (Prof. Dr. Ing. David Sedmidubský)
      Metodou LAPW a metodou pseudopotenciálů budou v rámci teorie DFT počítány elektronové struktury aktuálních i potenciálních materiálů pro jaderné aplikace. Z vypočtených celkových energií a Hellmann-Feynmanových sil budou vyhodnoceny jejich slučovací a směšovací entalpie a vypočtena fononová spektra, nízkoteplotní Cp a entropie.
    • Elektrochemické studium tvorby a reaktivity koordinačních sloučenin
      (Ing. Irena Hoskovcová, CSc)
      Sledování vzniku interakce mezi kovem a ligandem, souvislosti mezi strukturou a redox chováním. Studium mechanismu elektrochemické oxidace a redukce s využitím spektroelektrochemických metod. Výpočet energií hraničních orbitalů a srovnání s experimentálními trendy.
    • Struktura a magnetické vlastnosti směsných oxidů kobaltu
      (Dr. RNDr. Karel Knížek)
      Experimentální studium vztahů mezi krystalovou strukturou, chemickým složením a magnetickými vlastnostmi oxidů kobaltu se směsnou valencí prostřednictvím měření rentgenové a neutronové difrakce a magnetického momentu v širokém rozmezí teplot. Zvláštní pozornost bude věnována vlivu spinových přechodů kobaltu a magnetického pole na elektrické transportní vlastnosti s ohledem na potenciální aplikaci pro termoelektrickou konverzi energie.
    • Vývoj erbito-ytterbitého silikátového skla pro konstrukci planárního optického vlnovodného zesilovače
      (Ing. Pavla Nekvindová Ph.D.)
      Cílem práce bude návrh složení erbito ytterbitého silikátového skla vhodného pro přípravu planárního otického zesilovače a jeho realizace.
    • Studium nanomateriálů na bázi uhlíku
      (Ing.Zdeněk Sofer, PhD.)
      Příprava uhlíkových nanomateriálů bude zaměřena zejména na uhlíkové nanotrubičky a materiály na bázi grafenu. Materiály budou připravovány zejména CVD metodou. Pro charakterizaci připravených látek budou použity metody sondové mikroskopie (AFM, STM, Kelvinova sondová mikroskopie apod.), Ramanova mikroskopie, Měření BET a termická analýza.
    • Elektrické a tepelné vlastnosti směsných oxidů kobaltu pro termoelektrické aplikace
      (Ing. Jiří Hejtmánek, CSc.)
      Komplexní studium elektrických a tepelných vlastností (elektrický odpor, termoelektrická síla, tepelná vodivost a specifické teplo) oxidů kobaltu se směsnou valencí v širokém rozmezí teplot. Cílem práce je optimalizace koeficientu termoelektrické účinnosti směsných oxidů kobaltu, zejména dvoudimenzionálních fází obsahující ionty kobaltu v nízkém spinu, a to prostřednictvím modifikace chemického složení s ohledem na využití materiálů pro vysokoteplotní termoelektrickou konverzi energie v oxidačním prostředí.
    • Příprava a charakterizace nanostrukturovaných polovodičů typu AIIIBV a AIIBVI
      (Ing.Zdeněk Sofer, PhD.)
      Studium přípravy nanostrukturovaných polovodičů – tenké vrstvy, nanodráty a kvatové tečky. Práce bude zaměřena na depozici materiálů technologií MOVPE a CVD. Připravené materiály budou charakterizovány širokým spektrem charakterizačních technik (AFM, mikrofotoluminiscence, Ramanova mikroskopie, termická analýza, magnetická a transportní měření). Práce bude řešena ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR v.v.i.
  • Obor: 1402V001 Organická chemie
  • Ústav organické chemie
    • Příprava a vlastnosti chirálních hybridních organicko-anorganických materiálů
      (Dr. Ing. Jana Hodačová)
      Projekt se zabývá syntézou, charakterizací a studiem vlastností chirálních materiálů na bázi silseskvioxanů, které jsou připravovány sol-gel technikou z organických trialkoxysilanů. U připravených materiálů bude studován vliv struktury chirálního organického fragmentu na architekturu a morfologii pevného materiálu. Materiály budou testovány jako potenciální heterogenní katalyzátory enantioselektivních reakcí. Projekt je podporován grantem GA ČR a bude řešen ve spolupráci s ENSCM Montpellier (Francie).
    • Fotochemicky a elektrochemicky aktivní chirální makrocykly
      (Dr. Ing. Jana Hodačová)
      Cílem projektu je syntéza velkých chirálních makrocyklů, které obsahují ve struktuře fotochemicky a elektrochemicky aktivní strukturní jednotky, například komplexy Ru(bpy)3, metaloporfyriny, ferroceny apod. Budou studovány fotochemické, elektrochemické a komplexační vlastnosti připravených makrocyklů s ohledem na jejich možné využití jako senzory pro detekci chirálních biologicky zajímavých sloučenin.
    • Využití biskarbenových komplexů chromu v organické syntéze
      (Prof. Ing. Dalimil Dvořák, CSc.)
      Bude studována příprava nových alkoxy a amino biskarbenových komplexů chromu a to s využitím Pd-katalyzovaných reakcí organozinečnatých sloučenin. Získané komplexy budou použity v syntéze funkcionalizovaných komplexních molekul například pomocí Dötzovy reakce nebo s využitím fotochemie.
    • Derivatizace základního skeletu thiacalix[n]arenů
      (Prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc.)
      Přítomnost sulfidické spojky namísto methylenového můstku dává thiacalix[4]arenům celou řadu nových vlastností ve srovnání s klasického calixareny. V rámci tématu budou studovány možnosti regioselektivního zavádění substituentů do předem definovaných poloh základního skeletu. Bude studován vliv konformace thiacalixarenu na výsledky těchto reakcí. Získané deriváty budou využity pro syntézu složitějších systémů na bázi thacalixarenů.
    • m-Substituce calixarenů a příbuzných sloučenin
      (Prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc.)
      Cílem práce je studium možnosti zavedení substituentů do meta-polohy calixarenového popř. thiacalixarenového skeletu. Protože takto vzniklé deriváty představují inherentně chirální systémy, tyto sloučeniny by umožňovaly konstrukci různých chirálních receptorů pro selektivní komplexaci nabitých/neutrálních látek (vyšší fullereny, anionty, aminokyseliny).
    • Nové nanorozměrné kapalné krystaly
      (Prof. Ing. Jiří Svoboda, CSc.)
      Cílem práce je design a syntéza nových typů lomených kapalných krystalů a jejich oligomerů a studovat vztah mezi strukturou a mesomorfními vlastnostmi. Problematika bude řešena ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR.
    • Syntéza aminoaryl-derivátů biologicky významných S- a N-nukleofilů
      (Doc. Ing. Igor Linhart, CSc.)
      Arylnitreniové ionty vznikají metabolickou ativací mutagenních a karcinogenních aromatických aminů a nitrolátek. Reagují in vivo s biologicky významnými S- a N-nukleofily. Cílem práce je prozkoumat syntetické možnosti přípravy aminoaryl-derivátů cysteinu a purinových basí. Připravené deriváty budou sloužit pro výzkum chemických interakcí arylnitreniových iontů s biologicky významnými S- a N-nukleofily.
  • Obor: 1405V002 Makromolekulární chemie
  • Ústav polymerů
    • Studium neaktivované aniontové polymerace a kopolymerace laktamů
      (Prof.Ing.Jan Roda, CSc.)
      Iniciační systém pro aniontovou polymeraci a kopolymeraci laktamů je obvykle tvořen dvěma složkami. Pokud se polymerace vyvolá pouze iniciátorem, systém se často chová neobvykle a nečekaně, především v případě kopolymerací. Výzkum by se zaměřil na kopolymerace kaprolaktamu s dalšími dostupnými laktamy v širokém rozsahu teplot různými iniciátory a případné technologické aplikace, které jsou žádané.
    • Studium iniciačních systémů aniontové polymerace laktamů
      (Prof.Ing.Jan Roda, CSc.)
      Aniontová polymerace laktamů se vyvolává kombinací aniontových iniciátorů a aktivátorů. Řada systémů není dokonale prostudována, přičemž typem a poměrem složek iniciačního systému lze regulovat nejen průběh polymeračního procesu, ale i vlastnosti produktu. Nejméně prostudované jsou iniciační systémy tvořené Mg a Al iniciátory. Náplní práce bude detailní rozbor aktivity těchto solí (v kombinaci s různými aktivátory) a jejich vliv na rychlost polymerace nad i pod teplotou tání polymeru a vlastnosti polymeru. Výsledky obohatí nejen základní výzkum, ale naleznou výhledově uplatnění i v aplikační sféře.
    • Biodegradabilní polymerní materiály
      (Doc.Ing.Jiří Brožek, CSc.)
      Cílem práce je příprava biologicky rozložitelných kopolyesterů a polyesteramidů vhodných pro přípravu fólií, mikrovlákenných a a nanonvlákenných vrstev vhodných pro aplikace např. v medicině.
    • Příprava polyamidových nanokompozitů
      (Doc.Ing.Jiří Brožek, CSc.)
      Záměrem práce je příprava a charakterizace nových hybridních materiálů na bázi vrstevnatých anorganických plniv (vrstevnatých silikátů, podvojných hydroxidů a grafenu) a polyamidu 6. Tyto materiály budou připravovány in situ polymerací hexano-6-laktamu v přítomnosti dispergovaných plniv nebo metodou míšení v tavenině.
    • Příprava a charakterizace polymerních materiálů na bázi polyimidů
      (Doc.Ing.Petr Sysel, CSc.)
      Bude studována příprava materiálů na bázi polyimidů s řízenou strukturou. Za tímto účelem bude systematicky ovlivňována polymerní architektura (vysoce větvené polyimidy) nebo polyimidy kombinovány s dalšími komponentami (aditivy, polymery). Bude vyhodnocen vliv struktury finálních materiálů na jejich vlastnosti (zejména termickou a chemickou odolnost, mechanické a transportní vlastnosti).
    • Příprava blokových kopolymerů na bázi polyalkenů
      (Ing.Jan Merna, Ph.D.)
      Cílem práce je syntetizovat vysoce aktivní a selektivní nové katalytické systémy pro konverzi oxidu uhelnatého na biodegradabilní polymerní materiály. Hlavní pozornost bude v první fázi upřena na reakce oxidů uhlíku s epoxidy vedoucí k polyesterům podobným bakteriemi produkovaným polyhydroxyalkanoátům. U získaných polymerů bude sledována stereoregularita a porovnány jejich vlastnosti s vysoce stereoregulárními polymery přírodního původu. Práce má multidisciplinární charakter se zaměřením na organometalickou a polymerní syntézu s přesahem do studia biologické rozložitelnosti připravených materiálů.
    • Katalytická syntéza biodegradovatelných polymerů na bázi oxidu uhelnatého
      (Ing.Jan Merna, Ph.D.)
      Cílem práce je syntetizovat vysoce aktivní a selektivní nové katalytické systémy pro konverzi oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého na nové polymerní materiály. Hlavní pozornost bude v první fázi upřena na reakce oxidů uhlíku s epoxidy vedoucí k biodegradovatelným polyesterům a polykarbonátům. U získaných polymerů bude sledována stereoregularita a porovnány jejich vlastnosti s vysoce stereoregulárními polymery přírodního původu. Práce má multidisciplinární charakter se zaměřením na organometalickou a polymerní syntézu s přesahem do studia biologické rozložitelnosti připravených materiálů.
    • Kvantově-chemické modelování katalyzátorů pro živé koordinační polymerace alkenů
      (Ing.Jan Merna, Ph.D.)
      Cílem práce je pomocí DFT metody modelovat geometrie komplexů umožňujících živé koordinační polymerace a jejich nejběžnější reakční koordináty. Výsledky práce by měly umožnit pomocí modelu předvídat vliv změny sterického stínění a elektronových efektů ligandu na rozsah přenosových a terminační reakcí a napomoci v hledání katalyzátoru s „ideálním“ živým chováním a zároveň vysokou polymerační aktivitou. Dalším cílem práce je studium mechanismu katalytických polymerací pomocí modelování spekter katalyzátorů. Tam, kde to bude možné, budou vypočtená data korelována s experimentálními výsledky a bude posouzena obecnější platnost dosažených výsledků.
    • Příprava speciálních polyalkenů katalyzovaná diiminovými komplexy niklu
      (Ing.Jan Merna, Ph.D.)
      Cílem práce je studium vztahu mezi strukturou diiminového katalyzátoru a vlastnostmi vznikajícího polyalkenu. Pozornost bude zaměřena na syntézu katalyzátorů umožňujících řízení molární hmotnosti polymeru a její distribuci (živá polymerace), stereoselektivity a větvení řetězce. Po zvládnutí kontroly jednotlivých parametrů budou syntetizovány blokové kopolymery, koncově funkcionalizované polymery a další pokročilé makromolekulární architektury. Pomocí kinetických a spektrálních metod bude hlouběji zkoumán mechanismus polyreakce.
  • Doktorský studijní program: P 2824 Syntéza a výroba léčiv
  • Obor: 2801V024 Léčiva a biomateriály
  • Laboratoř informatiky a chemie
    • Chemický prostor jako zdroj nových léčiv
      (Doc. Ing. Daniel Svozil, Ph.D.)
      Chemický prostor je okopuván všemi možnými (tj. energeticky stabilními) organickými sloučeninami. Je obrovský, neboť čítá něco mezi 1060 and 10200 molekulami. Nicméně na základě určitých strukturních parametrů je možné v něm definovat menší, jasně ohraničené podprostory. Mezi nejvýznamnější z nich patří prostor zahrnující léčiva či malé ligandy představující sondy pro chemickou biologii. Velikost celého chemického prostoru zabraňuje jeho efektivnímu globálnímu průzkumu, a proto jsou v současné době zmapovány pouze jeho malé části. Nicméně i to významně přispívá k prohloubení našeho porozumění biologie na molekulární úrovni. Výzkum nových bioaktivních molekul tak vede k lepšímu pochopení biologických procesů a k vývinu nových strategií pro léčbu chorob. Dizertační práce se bude zabývat vývojem počítačových metod pro exploraci, vizualizaci a klasifikaci chemického prostoru s cílem usnadnit vývoj nových léčiv a nástrojů pro chemickou biologii.
  • Ústav chemie pevných látek
    • Řešení krystalové struktury kombinací dat z ss-NMR, predikce a práškové difrakce.
      (Dr. Ing. Michal Hušák)
      V případě , kdy nejsou k dispozici difrakční data z monokrystalu, lze krystalovou strukturu látky řešit z alternativních dat. Strukturu lze predikovat a z predikované struktury lze pomocí QM metod spočítat teoretické ss-NMR. Pomocí ss-NMR pak lze potvrdit predikci struktury. Postup je možný kombinovat s daty z práškové difrakce. Cílem práce je otestovat tento kombinovaný přístup.
    • Farmaceutické kokrystaly
      (prof. RNDr. Bohumil Kratochvíl, DSc.)
      Farmaceutické kokrystaly jsou multikomponentní sloučeniny tvořené molekulární nebo iontovou složkou spojenou s kokrystalizačním partnerem H-můstky. Samostatné složky a kokrystalizační partner jsou za pokojové teploty pevné. Kokrystaly jsou moderní farmaceutické materiály, které se studují z hlediska zlepšení vlastností léčiv: rozpustnost, rozpouštěcí rychlost, stabilita, tokové vlastnosti prášku a hygroskopicita. Existuje velmi úzká hranice mezi kokrystaly a solemi, přičemž identifikace spočívá v lokalizaci protonu mezi kyselinou a bází. Krystalové inženýrství kokrystalů je založeno na koncepci supramolekulárních synthonů. Hlavní experimentální techniky pro syntézu kokrystalů jsou: společná krystalizace z roztoku, společné mletí, mletí s přídavkem molekulárního maziva (rozpouštědla), mletí za nízkých teplot, společná sublimace, společná krystalizace z taveniny.
  • Ústav organické technologie
    • Uvolňování účinné látky z pevné lékové formy v závislosti na její formulaci
      (Doc. Ing. Petr Zámostný, Ph.D.)
      Cílem této práce bude studium uvolňování léčivých látek z lékových forem prostřednictvím zkoušky disoluce, pravé disoluce a disoluce v průtokové cele. Výsledky této zkoušky budou konfrontovány se změnami formulace preparátu nebo s parametry výrobního postupu. Vztahy mezi formulací a výrobními parametry a profilem uvolňování účinné látky budou hledány statistickými metodami a postupy matematického modelování.
    • Využití pyrolýzní plynové chromatografie ve forenzní analýze farmaceutických produktů
      (Doc. Ing. Petr Zámostný, Ph.D.)
      Pyrolýzní plynová chromatografie s hmotnostní detekcí (Py-GC/MS) je analytickou technikou, která kombinuje tepelný rozklad pevného či kapalného vzorku se separací a detekcí rozkladných produktů hmotnostním detektorem. Klíčovou vlastností techniky je možnost analyzovat pevné vzorky citlivou metodou, která je jinak vyhrazena pro vzorky odpařitelné. Základní schopností techniky využitelnou při chemické expertize je možnost získání pyrolýzního „otisku prstu“, tedy analytického záznamu, který se vyznačuje vysokou mírou specificity pro konkrétní vzorek, aniž by bylo nutné se zabývat identifikací konkrétních složek. Tohoto efektu lze využít při porovnávání vzorků laků, plastů, vláken, ale třeba i tonerů, tiskových materiálů nebo léčiv a k určení pravosti či totožnosti vzorků. Cílem této práce by měl být vývoj metodiky zjišťování původu a pravosti farmaceutických produktů na základě použití jejich pyrogramů jako chemických „otisků prstů“ daných produktů. Dále by se měla zabývat možnostmi zpětného stanovení složek produktu na základě pyrogramu.
    • Personalizovaná medicína plicních onemocnění - nový směr v medicinální diagnostice
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti personalizované medicíny, jako nového směru v medicinální diagnostice, využívajícího k diagnostice patologických procesů a při monitorování průběhu terapie genomických a molekulárních analýz tělních tekutin a tkání. Pro její rozšíření do rutinní lékařské praxe při diagnostice řady onemocnění je nutno identifikovat specifické látky charakteristické pro konkrétní onemocnění – tzv.„biomarkery“. Pro detekci a kvantifikaci těchto látek budou vyvíjeny metody kombinující separaci biomarkerů z komplexních biologických matric (moč, krevní plasma, mozkomíšní mok, kondenzát vydechovaného vzduchu) s vysoce citlivou a přesnou metodou, hmotnostní spektrometrií.
    • Vývoj diagnostického proužku pro medicinální diagnostiku
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti přípravy diagnostického proužku pro orientační stanovení závažných civilizačních onemocnění (např. astma, různé typy karcinomu) z tělních tekutin. Diagnostický proužek by se měl skládat z imobilizovaných protilátek proti specifickým látkám charakteristickým pro konkrétní onemocnění (tzv. „biomarkery“) do pórovitých polymerních nosičů. Koncentrace biomarkerů by se měla stanovit na základě barevné změny proužku, která by byla způsobena vytvořením vazby antigen a protilátka.
    • Vývoj metody pro rutinní stanovení psychotropních látek v organismu
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti vývoje rychlých diagnostických kitů pro důkaz přítomnosti/absence psychotropních látek přítomných v tělních tekutinách (moč, sliny). V první fázi práce bude nutné nalézt vhodné metabolity psychotropních látek v uvedených tělních tekutinách, které budou vhodné pro semi-kvantitativní stanovení, stejně jako vhodnou vizualizačně-detekční reakci specifickou pro vybranou látku/metabolit. Pro dané metabolity pak bude vytvořen diagnostický kit, který bude fungovat na bázi reakce antigenu a protilátky s kolorimetrickou indikací vytvoření komplexu antigen-protilátka.
    • Vývoj metody pro diagnostiku Alzheimerovy choroby
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti vývoje metody na bázi hmotnostní spektrometrie pro diagnostiku a monitorování progrese Alzheimerovy nemoci. Práce se bude zabývat vývojem multimarkerového screeningu pro identifikaci a kvantifikaci řady významných biomarkerů Alzheimerovy choroby (markery oxidativního stresu,neuroprostany, tau-proteiny ad.). Principem vyvinutých metod by měla být kombinace vhodné separační techniky (imunoextrakci, extrakci na pevné fázi (SPE)) s vysoce selektivní a citlivou detekční metodou hmotnostní spektrometrií.
    • Příprava MIP pro separaci neurotransmiterů z mozku
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti vývoje MIP (Molecule Imprinting Polymer) jako rychlého a vysoce specifického nástroje pro separaci neurotransmiterů (dopamin, serotonin) a jejich metabolitů z  komplexních matric (mozkové tkáně a mikrodialyzátu) před samotnou analýzou na bázi hmotnostní spektrometrie. Vyvinutý nástroj by měl sloužit pro separaci uvedených látek a měl by být využíván v experimentálních studiích pro monitorování mozkových funkcí.
    • Vývoj magnetických nanočástic pro medicinální diagnostiku
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti přípravy a charakterizace magnetických nanočástic, funkcionalizovaných specifickými molekulárními strukturami, které umožňují vysoce selektivní separaci cílových struktur (molekul produkovaných při patologických procesech v organismu tzv. markerů) z komplexních biologických matric jako jsou krevni plazma, dechový kondenzát, mozkomíšní likvor, moč ad. Práce je zaměřena jak na proces přípravy uniformních magnetických nanočástic a jejich charakterizaci, tak na jejich testování v diagnostických procesech, případně porovnání se současnými metodami používanými v klinické praxi.
    • Vývoj stereoselektivních katalytických systémů pro redukci C=N vazby
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti, přípravy a charakterizace nových katalytických systémů pro asymetrickou hydrogenaci C=N dvojné vazby. Cílem práce je příprava nových stereoselektivních homogenních katalyzátorů vykazujících vhodné parametry (stereoselektivitu, aktivitu, možnost regenerace) pro jejich aplikaci ve farmaceutických technologických procesech. Práce bude zahrnovat jak racionální design katalytického systému na základě metody podobnosti v oblasti molekulárního modelování, tak syntézu vybraných struktur a jejich následné kinetické testování s modelovými látkami obsahujícími ve svých strukturách C=N dvojnou vazbu. Práce bude směřována k praktické aplikaci, kterou je nalezení katalytického systému a vývoj jeho průmyslově využitelné formy pro technologický proces výroby moderního myorelaxancia na bázi kurarových alkaloidů.
    • Vývoj nanočástic pro cílený transport léčiv
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti, přípravy a charakterizace zlatých funkcionalizovaných nanočástic pro vysoce specifický transport cytostaticky působících léčiv. Práce bude orientována jak na přípravu zlatých nanočástic, tak na jejich potažení strukturami, jejichž cílem bude „akceptování“ imunitním systémem. V neposlední řadě bude vyvíjena a standardizována metoda zachycení dalších struktur na funkcionalizovaných částicích tj. cílem bude zakotvení struktur zodpovědných za specifickou interakci (“vychytání“) s cílovými molekulárními strukturami lokalizovanými na nádorových buňkách, stejně jako cytostaticky působícími molekulami (léčivy).
    • Vývoj nových bórových sloučenin pro boronovou záchytovou terapii
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Cílem tohoto projektu je syntetizovat nové potenciální látky bohaté na bór využitelné v boronové záchytové terapii (BNCT), které budou vykazovat specifitu k nádorové buňce, ale současně se bude jednat o struktury o střední molekulové hmotnosti, které nebudou podléhat významnější akumulaci v játrech. Práce bude zaměřena na: /1/ Návrh a konstrukci vhodných sloučenin bóru aplikovatelných pro BNCT terapii nádorů, zejména mozku. /2/ Využití vhodných struktur pro zvýšení selektivity potenciálního léčiva pro vybrané druhy nádorů. /3/ Navržení finální lékové formy pro podávání léčiva.
    • Příprava nových platinových cytostatik 4. generace
      (Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti přípravy nových platinových komplexů v laboratorním měřítku. V současné době jsou ve výzkumu a vývoji platinová cytostatika tzv. 4. generace, mezi které můžeme řadit například pikoplatinu. Před vlastní prací bude detailně zpracována literární rešerše zaměřená na použití platnatých komplexů s cytostatickou aktivitou. Rešerše bude také zpracovávat téma nového směru v léčbě nádorů - použití platičitých komplexů. Při vlastní práci poté budou zkoumány reakční podmínky příprav jednotlivých komplexů s cílem připravit analoga pikoplatiny a oxaliplatiny s platinou v oxidačním stavu (IV).
    • Sledování fyzikálních a fyzikálně chemických parametrů pevných lékových forem v závislosti na čase
      (Doc. Ing. Petr Zámostný, Ph.D.)
      Práce se zabývá studiem fyzikálních, fyzikálně-chemických a texturních parametrů vybraných léčivých přípravků v závislosti na čase. Přípravky budou podrobeny vlivům teploty a vlhkosti v různém časovém intervalu a také bude studována reprodukovatelnost přípravy jednotlivých pevných lékových forem i vliv stárnutí vstupních materiálů.
  • Doktorský studijní program: P 2832 Chemie a chemické technologie
  • Obor: 2801V001 Anorganická technologie
  • Ústav anorganické technologie
    • Vliv nečistot obsažených v palivu na výkon a životnost palivového článku
      (prof. Dr. Ing. Karel Bouzek)
      Palivové články jako alternativní zdroje energie dosáhly v posledních letech poměrně prudkého rozvoje. Vodík, který je nejčastěji zmiňován jako perspektivní palivo a zejména pak vzduch využívaný jako oxidovadlo, může obsahovat celou řadu nečistot. Je to dáno především technologií výroby vodíku a důkladností vyčištění vzduchu před jejich přivedením k elektrodám palivového článku. Cílem projektu bude posoudit vliv zvolených nečistot vyskytujících se typicky v uvedených médiích na životnost palivového článku.
    • Studie degradačních dějů ve středněteplotním palivovém článku typu PEM
      (prof. Dr. Ing. Karel Bouzek)
      Pozornost celé řady světových pracovišť zabývajících se problematikou palivových článků typu PEM se snaží vyřešit problém zvýšení jejich provozní teploty na hodnotu vyšší než 100 °C. Veškeré dosud prakticky používané systémy jsou založeny na bázickém polymerním elektrolytu impregnovaném přebytkem kyseliny fosforečné. Jako katalytická vrstva pak slouží struktury založené na polymerem vázaných Pt částicích fixovaných na uhlíkovém nosiči. Zásadní nevýhodu tohoto uspořádání představuje vysoká korozní agresivita kyseliny fosforečné za používaných provozních teplot. Bližší pochopení a popis těchto dějů tak představuje klíčový problém pro další optimalizaci a budoucí aplikaci těchto systémů.
    • Elektrolýza vody jako zdroj vodíku pro energetické účely
      (prof. Dr. Ing. Karel Bouzek)
      Elektrolýza vody představuje nedílnou součást vodíkové ekonomiky jako přístupu k budoucímu zabezpečení lidské společnosti elektrickou energií. Stávající průmyslově využívané technologie však trpí zásadními nedostatky. Zejména pak relativně nízkou energetickou účinností a omezenou flexibilitou. Proto je tomuto problému v současnosti věnována široká pozornost celé řady pracovišť. Mezi hlavní studované problémy patří kinetika elektrodových dějů, absence vhodných elektolytů a omezená korozní stabilita konstrukčních materiálů. Významný problém představuje rovněž celkové uspořádání procesu.
    • Matematické modelování elektrochemických systémů
      (prof. Dr. Ing. Karel Bouzek)
      Matematické modelování představuje výjimečně silný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a k jejich následné optimalizaci. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis distribuce lokálních hodnot potenciálu a následně přenosu hmoty v elektrickém poli. Budou navrženy a implementovány matematické modely systémů s praktickým významem.
    • Vysokoteplotní elektrolýza vody
      (prof. Dr. Ing. Karel Bouzek)
      Vysokoteplotní elektrolýza vody představuje moderní, vysoce perspektivní proces úzce spojený s problematikou optimalizace provozního režimu jednotek produkce elektrické energie, které jsou v současnosti využívány k regulaci zátěže distribuční sítě. Tato regulace je nezbytná vzhledem k narůstajícímu podílu nestabilních obnovitelných zdrojů připojitelných do distribuční sítě.
    • Elektrochemická syntéza železanů
      (prof. Dr. Ing. Karel Bouzek)
      Železany jsou látky charakteristické svým vysokým redukčně‑oxidačním potenciálem. Ten je činí zajímavými z hlediska využití jako silného oxidačního činidla ať již v chemické syntéze, nebo při čistění a desinfekci odpadní či pitné vody. Elektrochemická syntéza představuje velmi zajímavý a perspektivní způsob jejich syntézy. Základní problém představuje účinnost syntézy a časová stabilita produktu. Cílem práce bude hlubší pochopení mechanismu tohoto děje a návrh podmínek průmyslové výroby železanu.
    • Příprava a vlastnosti fotokatalyzátorů citlivých na viditelné světlo a jejich aplikace pro čištění vody a vzduchu
      (prof. Dr. Ing. Josef Krýsa)
      Z důvodů malého podílu absorbovaného slunečního záření a vysoké rekombinace děr a elektronů je účinnost fotokatalýzy na TiO2 nízká. Pro zvýšení efektivity fotokatalytických procesů je možno postupovat několika směry. Jedním z nich je aplikace jiného polovodičového fotokatalyzátoru (WO3), který má nižší šířku zakázaného pásu. Tímto způsobem tím je možno využít i vlnové záření o vyšších vlnových délkách a tedy i větší část dopadajícího slunečního záření. Vrstva WO3 však není dokonale stabilní a tak se jako vhodné řešení jeví kombinace obou fotokatalyzátorů ve formě vícevrstevných filmů. Dalším směrem je dopování oxidu titaničitého dusíkem a sírou a posun absorpčního spektra fotokatalyzátoru do viditelné oblasti. Syntetizované materiály ve formě prášků a tenkých vrstev budou detailně charakterizovány a bude sledována jejich fotoaktivita v kapalné i plynné fázi.
    • Vývoj a aplikace tenkých povlaků obsahujících oxid titaničitý s ohledem pro jejich využití jako samočistících a desinfikujících povrchů
      (prof. Dr. Ing. Josef Krýsa)
      Hlavní náplní práce je příprava tenkých fotokatalyticky aktivních filmů TiO2 aplikací různých metod na vhodných podkladech (např. keramika, sklo, kovy). Významnou částí je charakterizace filmů (RTG, SEM, Ramanova spektroskopie) a vývoj metod umožňující testování fotooxidačních, hydrofilních a antibakteriálních vlastností připravených vrstev. Studovanými parametry budou především metoda nanášení prekurzoru (ponoření, stříkání) a dále studium nízkoteplotní přípravy ananasové formy TiO2.
    • Matematické modelování katalytického reaktoru pro oxidaci amoniaku s nízkými emisemi N2O
      (Doc. Ing. Bohumil Bernuer, CSc.)
      Předmětem práce je vývoj dynamického matematického modelu katalytického reaktoru vysokoteplotní katalytické oxidace amoniaku s použitím katalytických systémů umožňujících snížit emise N2O z výroben kyseliny dusičné. Ve srovnání s doposud používanými Pt-Rh katalyzátory. V rámci práce budou zpracovávána laboratorní a provozní data s cílem navrhnout průmyslový reaktor s nízkými emisemi N2O.
    • Kinetika katalytického rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech
      (Doc. Ing. Bohumil Bernuer, CSc.)
      Předmětem práce je studium kinetiky rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech strukturních typů MFI, FER a titanosilikátech obsahujících Fe a další přechodové kovy. Práce bude zaměřena na kinetická měření s cílem vyvinout spolehlivý kinetický model vhodný pro návrh průmyslových zařízení.
    • Membránový reaktor pro konverzi CO vodní parou
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      Vodík je důležitou chemickou surovinou, která nalezla uplatnění v řadě syntéz, při rafinacích a uplatňuje se i jako palivo. Konverze CO vodní parou (WGS) je jedním z kroků v řadě procesů výroby vodíku. Jedná se o rovnovážnou katalytickou reakci a předpokladem dosažení vysoké konverze je její realizace v membránovém reaktoru s kontinuálním odstraňováním některého z produktů. Náplní této práce bude vývoj a testování membránových reaktorů s membránou na bázi mikroporézních materiálů.
    • Aromatizace methanu na zeolitických katalyzátorech
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      V současné době je věnována značná pozornost transformaci methanu na produkty vyšší užitné hodnoty. Neoxidativní katalytická aromatizace methanu, používající jako katalyzátory tvarově selektivní mikroporézní materiály, je jednou z možností zpracování zemního plynu na benzen a jiné aromáty.V rámci této práce bude vyvíjen katalyzátor vhodný pro tento proces. Bude studován vliv reakčních podmínek, vliv nosiče a procedury tvorby aktivní fáze využitím několika typů zeolitů na deaktivaci katalyzátoru a konverzi methanu.
    • Matematické modelování membránových procesů v prostředí universálních simulačních programů
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      Membránové procesy představují perspektivní a energeticky úspornější alternativu k některým v současnosti používaným separačním procesům. V rámci této práce budou vyvíjeny statické popř. dynamické modely vybraných membránových aparátů s následnou implementací do universálních simulačních programů umožňujících návrh nových technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě dostupných provozních a experimentálních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů.
    • Matematické modelování složitých technologických celků v ASPEN PLUS
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      Budou vyvinuty statické a dynamické modely vybraných pokročilých technologií chemického průmyslu nebo jejich částí v prostředí universálních simulátorů umožňující studovat chování těchto technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě provozních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů.
    • Příprava a charakterizace kompozitních membrán s mikroporézní separační vrstvou na bázi molekulových sít
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      Budou syntetizovány membrány zahrnující mikroporézní separační vrstvy (např. silikalit-1, ETS, FAU, TS-1) nanesené na keramických a kovových nosičích. Cílem práce je studium jejich separačních vlastností v soustavách vybraných uhlovodíků, CO2 a H2. Bude studován vliv podmínek přípravy mikroporézní vrstvy a texturních a chemických vlastností nosiče na permeační charakteristiky membrán. V rámci této studie budou vyvíjeny matematické modely popisující vícesložkový transport v těchto nehomogenních membránách.
    • Membránové reaktory pro dehydrogenace alkanů a cykloalkanů
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      Katalytická dehydrogenace lehkých alkanů představuje jeden z potencionálně vhodných procesů pro výrobu alkenů, které jsou významnou vstupní surovinou pro výrobu dalších složitějších chemických produktů. Jedná se o katalytické rovnovážné endotermní reakce realizované za poměrně vysoké teploty, aby bylo dosaženo vyšších výtěžků. V důsledku použití vyšší reakční teploty však dochází k tvorbě vedlejších nežádoucích produktů a zároveň k rychlé dezaktivaci katalyzátoru, což vyžaduje častou reaktivaci. Jednou z možných alternativ zvýšení výtěžku a seletkivity procesu je použití membránových reaktorů. Práce je zaměřena na vývoj membránových reaktorů pro výše uvedené reakce.
    • Využití membrán při čistění bioplynu
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla)
      Membránové procesy představují perspektivní a energeticky úspornější alternativu k některým v současnosti používaným separačním procesům. V rámci této práce budou vyvíjeny membrány pro čištění bioplynu od CO2 a dalších nežádoucích nečistot.
  • Obor: 2801V003 Organická technologie
  • Ústav organické technologie
    • Mikrostruktura pórovitých látek a kompozitních materiálů a metody rekonstrukce jejich mikrostruktury
      (Doc. Ing. Pavel. Čapek, CSc.)
      Práce bude zaměřena na studium pórovitých látek typu nosičů membrán a kompozitních materiálů. Znalost struktury pórů nebo kompozitního materiálu je důležitá pro porozumění transportním jevům. Jejich kvantitativní předpověď je například nutná při navrhování separačních procesů. Primární informace o mikrostruktuře jsou získávány z rovinných řezů pórovitou látkou. S užitím buď metod stochastické rekonstrukce nebo metod simulujících vznik látky je reprodukována třírozměrná struktura (3D replika nebo obraz). V dalším kroku jsou simulovány transportní jevy v modelech látek a výsledné efektivní hodnoty difúzních a permeabilitních koeficientů jsou pro účely zhodnocení rekonstrukce porovnávány s experimentálně stanovenými efektivními hodnotami. Student by měl mít znalosti chemického inženýrství, matematiky a fyziky. Dále by měl být experimentálně zručný.
    • Vlivy tvorby uhlíkatých úsad na katalytické reakce
      (Doc. Ing. Pavel Čapek, CSc.)
      Práce je zaměřena na teoretické a experimentální studium tvorby uhlíkatých úsad v pórovitých katalyzátorech a jejich vlivu na průběh katalytických reakcí. Součástí práce je formulace modelu tvorby uhlíkatých úsad. Tento model vychází z představy pórovité látky jako třírozměrné náhodné sítě pórů, ve které jednoduché geometrické objekty modelují tvarově složité reálné póry. Parametry sítí budou určeny z modelů struktury pórů získaných vhodnou rekonstrukční metodou a transformací replik prostoru pórů na sítě. Výsledky simulací budou pro vybraný katalytický systém porovnány s experimenty. Student by měl mít znalosti chemického inženýrství, matematiky a fyziky. Dále by měl být experimentálně zručný.
    • Vliv proudění na hydrogenaci ve vícefázovém reaktoru
      (Doc. Ing. Vratislav Tukač, CSc.)
      Trvalá snaha o ochranu čistého životního prostředí a lidského zdraví je doprovázena nutností zvýšení účinnosti rafinačních procesů provozovaných ve vícefázových reaktorech, jako jsou například hydrogenace olefínů nebo hluboké odsíření motorových paliv. Cílem práce je studium kombinace vlivů proudění reakční směsi, transportu látek a reakčních podmínek na výkon hydrogenačního vícefázového reaktoru. Vedle experimentů bude významnou součástí práce matematické modelování, zaměřené na vyhodnocení hydrodynamických parametrů reaktoru stanovených metodami rozdělení dob prodlení stopovací látky (RTD), výpočtům dynamiky proudění (CFD) metodou konečných prvků (MKP) v programu COMSOL Multiphysics a formulace simulačních modelů procesu pro zobecnění výsledků v programech Matlab a Aspen Plus.
    • Optimalizace průmyslového procesu parciální oxidace uhlovodíků
      (Prof. Ing. Zdeněk Bělohlav, CSc.)
      Cílem doktorské práce bude detailní průzkum a zhodnocení všech důležitých parametrů procesu parciální oxidace uhlovodíků ve společnosti Unipetrol RPA. Vybranými metodami dobývání znalostí z archivních provozních dat, doplněných provozními experimenty, bude optimalizován provoz oxidačních reaktorů, zejména z hlediska tvorby vedlejších produktů. Řešení tohoto tématu bude významně podporováno Výzkumně vzdělávacím centrem UniCRE.
    • Využití modifikace molekulových sít pro přípravu chemických specialit
      (Prof. Ing. L. Červený, DrSc. /Ing. E. Vyskočilová, Ph.D.)
      Práce bude zaměřena na optimalizaci přípravy mezoporézních molekulových sít o různé velikosti pórů a dále jejich modifikaci různými funkčními skupinami. Modifikace bude prováděna s ohledem na vlastnosti modifikačních funkčních skupin (např. kyselost-bazicita). Po rešerši na dané téma budou vytipovány vhodné funkční skupiny, které by měly být vhodné jako katalyzátory různých chemických reakcí vedoucích k přípravě chemických specialit využívaných jako vonné látky, případně prekurzory léčiv.
    • Využití modifikace hydrotalcitů pro přípravu chemických specialit
      (Prof. Ing. L. Červený, DrSc. /Ing. E. Vyskočilová, Ph.D.)
      Práce bude orientována na využití a modifikaci sloučenin hydrotalcitového typu pro syntézu chemických specialit. Tyto materiály mají velký význam v oblasti katalýzy a jsou používány v širokém spektru organických reakcí díky svým acido-bazickým vlastnostem. Modifikací těchto materiálů např. kovem lze získat multifunkční katalyzátory a zjednodušit tak několika krokové syntézy do tzv. reakcí „one-pot“. Po rešerši na dané téma budou vytipovány možné aplikace a modifikace sloučenin hydrotalcitového typu pro přípravu chemických specialit využívaných jako vonné látky, případně prekurzory léčiv.
  • Doktorský studijní program: P 2833 Chemie a technologie materiálů
  • Obor: 2109V009 Metalurgie
  • Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství
    • Vliv strukturní nestability vysoce legovaných materiálů na jejich korozní odolnost
      (doc.Ing.Jaroslav Bystrianský, CSc.)
      Použití vysoce legovaných slitin při vyšších teplotách je omezeno jejich strukturní nestabilitou. Konstrukční materiály nebo materiály ve formě návaru budou sledovány z hlediska změny mechanických vlastností a zejména změny odolnosti ke korozi a vysokoteplotní oxidaci v závislosti na rozvoji strukturní nestability. Pro vodná prostředí bude hodnocen vliv strukturních změn na odolnost k lokalizované korozi.
    • Hodnocení vlastností vysokoteplotních oxidů pro odhad čerpané životnosti žáropevných materiálů
      (doc.Ing.Jaroslav Bystrianský, CSc.)
      Na základě specifických postupů hodnocení vlastností vysokoteplotních oxidů bude vypracován model pro odhad čerpané životnosti žáropevných materiálů. Pomocí modelových zkoušek budou ověřovány ochranné vlastnosti vysokoteplotních oxidů.
    • Vývoj kvantitativních modelů pro předpověď zbytkové životnosti energetických zařízení
      (doc.Ing.Jaroslav Bystrianský, CSc.)
      Pro poškozující děje stimulované prostředím, budou vypracovány modely pro jejich kvantitativní postup. Vytvořené nástroje budou vhodné jednak pro projekční činnosti a jednak pro předpověď zbytkové životnosti.
    • Nanostruktorované povrchy pro bioaplikace
      (doc. Ing. Luděk Joska, CSc.)
      Pro interakci buněk s biomateriály je významný stav jejich povrchu a to jak z hlediska složení tak i morfologie. Elektrochemickými metodami lze připravit uspořádanou nanostrukturu na řadě materiálů. Její vlastnosti je možné upravovat legováním, tepelným zpracováním atd. Cílem práce bude vytvářet bioaktivní povrchy na kovových biomateriálech.
    • Korozní chování kovových materiálů pro medicínské aplikace
      (doc. Ing. Luděk Joska, CSc.)
      Pro medicínské aplikace je v současnosti k dispozici široké spektrum kovových materiálů s velmi širokým spektrem vlastností. Jejich stabilita v tělním prostředí je, pokud není vyžadována biodegradovatelnost, v principu velmi vysoká. Ke změnám dochází při zhoršení expozičních podmínek, typicky v případě zánětlivých procesů, které budou modelovány. Významné je i prohloubení znalostí o korozním chování porézních a vrstevnatých systémů, kde se mohou uplatnit nerovnoměrné formy koroze. Cílem práce bude studium korozního chování, od laboratorní úrovně až po expozice in vivo, nově vyvíjených materiálů a úprav povrchu.
    • Recyklace vypotřebovaných Li-baterií
      (doc. Ing. Jitka Jandová, CSc.)
      Vzhledem k očekávané spotřebě Li-baterií v souvislosti s jejich využitím v hybridních nebo elektrických automobilech bude významně vzrůstat spotřeba a cena Li. Vedle používaných primárních surovin budou odpadní Li-baterie cenným zdrojem Li a dalších kovů jako Co a Ni. Zpracováním baterií se současně vyřeší problém s jejich skládkováním, které je nebezpečné vzhledem výskytu zbytkového kovového Li.
    • Prášková metalurgie vysoce pevných a tepelně stabilních hliníkových slitin
      (doc. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch)
      Téma bude zaměřeno na přípravu a studium vlastností hliníkových slitin legovaných přechodnými kovy (Cr, Fe, Ti, Zr, Ni, Mn atd.). Tyto materiály se vyznačují vysokými mechanickými vlastnostmi a zejména výrazně vyšší tepelnou stabilitou v porovnání s konvenčními slitinami hliníku. Slitiny budou připravovány technologií práškové metalurgie, která zahrnuje rychlé tuhnutí tavenin, lisování prášků, slinování a tváření za tepla.
    • Příprava a vlastnosti nanokrystalických fází
      (doc. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch)
      Nanokrystalické materiály se vyznačují zajímavými mechanickými, chemickými a fyzikálními vlastnostmi, např. vysokou pevností, plasticitou, tepelnou stabilitou, katalytickými schopnostmi, vynikající schopností absorbovat plyny atd. Cílem práce bude ověření přípravy nanokrystalických fází různými metodami, jako jsou např. ultrarychlé chlazení tavenin, krystalizace amorfních fází, depozice, popřípadě selektivní rozpouštění složek slitin. U získaných produktů bude studována struktura, distribuce velikosti a tvaru částic, fázové složení, mechanické vlastnosti, chování za zvýšených teplot, schopnost absorbovat vodík atd.
    • Vlastnosti biodegradovatelných slitin hořčíku pro lékařské aplikace
      (doc. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch)
      Hořčík je kov netoxický vyznačující se poměrně dobrými mechanickými vlastnostmi a rychlým průběhem koroze v tělních tekutinách. Práce se bude zabývat studiem hořčíkových slitin, které by mohly sloužit k výrobě lékařských implantátů schopných samovolného rozpadu v lidském těle za tvorby netoxických produktů.
    • Vlastnosti nanokrystalických hliníkových slitin připravených ultra-rychlým tuhnutím
      (doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D.)
      Hliníkové slitiny připravené procesy ultra-rychlého tuhnutí taveniny se vyznačují výrazně vyšší tepelnou stabilitou a pevnostními charakteristikami než běžné hliníkové slitiny. V této práci bude popsána závislost mikrostruktury a vlastností vybraných slitin hliníku na podmínkách přípravy metodou melt spinning a na chemickém složení slitiny. Mikrostruktura a fázové složení slitin budou charakterizovány především pomocí transmisního elektronového mikroskopu. Bude popsána tepelná stabilita, mechanické a fyzikální vlastnosti připravených slitin.
    • Mechanizmus koroze kontejnerů v hlubinném úložišti jaderného odpadu
      (prof. Ing. Pavel Novák, CSc.)
      Stanovení životnosti kontejnerů pro uložení radioaktivního odpadu (HLW) je aktuálním tématem v České republice i ve světě. Jako perspektivní materiály jsou uvažovány zejména uhlíková ocel a měď. Pro spolehlivou extrapolaci dat získaných v řádech jednotek let na požadovanou dobu životnosti 100 000 let je potřeba velmi podrobná znalost mechanizmu korozního děje v prostředí hlubinného úložiště. Prostředím je anoxický pórový roztok z okolního bentonitového zásypu obsahující hlavně hydrogenuhličitany, sírany a chloridy. Situaci navíc komplikují produkty mikrobiální aktivity (zejména H2S, COS) i omezený látkový transport od povrchu kontejneru. Cílem práce budou laboratorní krátkodobé i dlouhodobé experimenty s využitím elektrochemických a analytických technik.
    • Defekty přirozených a umělých patin mědi
      (prof. Ing. Pavel Novák, CSc.)
      Předmětem práce bude stanovení příčin výskytu tmavých míst s odlišnou morfologií, případně i chemickým či fázovým složením, v přirozené patině mědi. Současně bude sledována  stabilita umělých patin v atmosférickém prostředí a součástí práce bude i vývoj stabilních umělých patin na bázi brochantitu.
  • Obor: 2808V003 Chemie a technol.anorg.mater.
  • Laboratoř anorganických materiálů
    • Homogenizační procesy při přípravě skel tavením
      (Prof. Ing. Lubomír Němec, DrSc., školitel specialista: Doc.Ing. Jaroslav Kloužek, CSc.)
      Příprava skel tavením ze směsi krystalických surovin zahrnuje několik procesů, které ze vznikající směsi taveniny, nezreagovaných částic a vzniklých bublin vytvoří homogenní taveninu. Kinetika rozpouštěcích (rozpouštění pevných částic) a separačních (odstraňování bublin) procesů ve stadiu taveniny má rozhodující vliv na energetickou náročnost a výkonnost tavicích prostorů. Významnými faktory pro urychlení rozpouštěcích procesů je nucená i přirozená konvekce taveniny a použití další síly pro urychlení separace bublin. Kromě kinetiky dílčích procesů se v průtočných prostorech významně uplatňuje i topologie procesu, pro kterou byla zavedena relativní veličina nazvaná využití tavicího prostoru. Tuto veličinu lze významně ovlivnit charakterem proudění. Téma doktorské disertační práce využívá matematického modelování zmíněných procesů v průtočných i neprůtočných prostorech pro nalezení výhodných podmínek a nových konstrukcí tavicích sklářských prostorů.
    • Skla oxidů těžkých kovů
      (Doc.Ing. Jaroslav Kloužek, CSc., školitel specialista: Ing. Petr Kostka, Ph.D.)
      Skla oxidů těžkých kovů, v nichž je skelná síť namísto SiO2 tvořena oxidy jako např. TeO2, GeO2 nebo Sb2O3, oproti běžným sklům vynikají zejména širokým intervalem propustnosti sahajícím do mnohem delších vlnových délek, nižšími fononovými energiemi, vyšším indexem lomu, význačnými nelineárními vlastnostmi, vysokými rozpustnostmi iontů vzácných zemin ve spojení s vysokou kvantovou výtěžností jejich zářivých přechodů atd. Práce bude zaměřena na přípravu a studium nových materiálů – skel – obsahujících oxidy antimonu a bismutu. Charakterizace připravených materiálů bude zahrnovat jejich základní vlastnosti jako jsou hustota, molární objem, termální stabilita, chemická odolnost, tvrdost, optická propustnost, index lomu apod. Bude hledána korelace mezi strukturními jednotkami tvořícími skelnou síť a výslednými vlastnostmi a bude sledován i vliv technologických podmínek na tyto vlastnosti.
    • Chalkogenidová skla a optická vlákna
      (Doc.Ing. Jaroslav Kloužek, CSc., školitel specialista: Ing. Petr Kostka, Ph.D.)
      Skelná síť je u chalkogenidových skel tvořena prvky ze skupiny S – Se – Te ve spojení s kovy a polokovy. Přítomnost kyslíku v takovém materiálu je obvykle nežádoucí. Reálné aplikace tohoto typu skel jsou podmíněny především vysokou čistotou připraveného nebo vyrobeného materiálu. Postupy přípravy vysoce čistých chalkogenidových skel, umožňující jejich použití ve vláknové optice, existují. Práce bude zahrnovat přípravu chalkogenních skel, optimalizaci jejich složení, dotaci ionty vzácných zemin a zkoumání vztahu skelná matrice – dopant. Částečně je přitom možné se věnovat i novým technologickým postupům pro další čištění materiálu. Následným krokem bude příprava preforem (tyčí) pro tažení optických vláken včetně jejich opracování, příprava strukturovaných preforem pro tažení mikrostrukturovaných optických vláken (photonic crystal fibres) a charakterizace vytažených vláken.
  • Obor: 3911V011 Materiálové inženýrství
  • Ústav inženýrství pevných látek
    • Příprava a vlastností nanostrukturovaných anorganických materiálů
      (prof. Ing. Jindřich Leitner, DrSc.)
      Příprava nanočástic kovových prvků, slitin a anorganických sloučenin (oxidy, nitridy), jejich charakterizace, měření tepelných kapacit, teplot a entalpií tání a fázových transformací v pevném stavu. Teoretické modelování závislosti těchto veličin na tvaru a rozměru částic.
    • Kontakty kov-polovodič na SiC
      (doc. Ing. Petr Macháč, CSc.)
      Výběr materiálů metalizace, příprava struktur kontaktů kov-polovodič, studium jejich vlastností se zaměřením na poznání dějů, ke kterým dochází při tepelném žíhání těchto struktur, řešení otázek spojených se stabilitou kontaktů kov-polovodič. Studium a aplikace netradičních postupů přípravy kontaktních struktur s využitím epitaxního růstu podkontaktní vrstvy ze systému Si-Ge a dalších obdobných.
    • Příprava grafenových vrstev na SiC
      (doc. Ing. Petr Macháč, CSc.)
      Výběr vhodných metod pro přípravu grafenu na SiC s přihlédnutím k vybavení pracoviště. Optimalizace procesu přípravy grafenových vrstev, studium jejich vlastností (strukturní a elektrické) a určování jejich tloušťky. Exfoliace grafenových vrstev na dielektrické substráty.
    • Laserová modifikace pevnolátkových substrátů
      (Ing. Petr Slepička, Ph.D.)
      Studium interakce laserového svazku s povrchem pevnolátkového substrátu (polymer, sklo, tenká kovová vrstva). Příprava modifikovaných polymerů expozicí substrátu pod a nad ablačním prahem, charakterizace změny povrchové chemie a morfologie vlivem expozice excimerovým laserem. Příprava souvislých a nesouvislých struktur na modifikovaných substrátech. Studium povrchové difúze a tepelného namáhání nanostruktur. Interakce laserového svazku se substráty s deponovanými kovovými nanostrukturami a jejich charakterizace. Interdisciplinární charakter práce – možné aplikace v chemii, elektronice a studiu biokompatibility (tkáňové inženýrství).
    • Biokompatibilita modifikovaných polymerů
      (prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.)
      Studium adheze a růstu buněk hladkého svalstva a keratinocytů na modifikovaných polymerech. Studium vztahu fyzikálně-chemických vlastností modifikovaných popř. roubovaných filmů a jejich biokompatibility. Adheze a růst buněk budou studovány metodou in vitro. Práce má interdisciplinární charakter (chemie, fyzika, biologie).
    • Vlastnosti kovových nanostruktur
      (prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.)
      Studium nanostruktur kovů na různých substrátech. Depozice kovových struktur na různé substráty, charakterizace vrstev a struktur, interdisciplinární charakter práce (chemie, fyzika, elektronika).
    • Příprava optických polymerních metamateriálů
      (prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.)
      Práce bude zaměřena na experimentální a teoretické studium a přípravu polymerních metamateriálů tj. na systém periodicky uspořádaných struktur. Optické metamateriály mají významné vlastnosti charakterizované negativním indexem lomu a umožňují přípravu nových optických prvků. Cílem práce je příprava struktur, které najdou uplatnění v optoelektronice jako např. optické mřížky.
  • Doktorský studijní program: P 2833 Chemie a technologie materiálů
  • Obor: 2808V003 Chemie a technologie anorganických materiálů
  • Ústav skla a keramiky
    • Struktura skel a jejich fázových rozhraní
      (Prof. RNDr. Ondrej Gedeon, Ph.D.)
      Skelné struktury lze simulovat na atomární úrovni pomocí molekulové dynamiky. Nasimulovaná struktura se charakterizuje strukturními kvantifikátory jako např. radiální distribuční funkcí, kooordinací jednotlivých atomů, Q-motivy, cykly, které popisují geometrickou a topologickou strukturu amorfního materiálu v různě velkých strukturních jednotkách. Cílem práce bude simulace fázových rozhraní sklo-vakuum, sklo-sklo a sklo-krystal.
    • Zmeny struktury a vlastností skla vlivem záření
      (Prof. RNDr. Ondrej Gedeon, Ph.D.)
      Sklo ozářené energetickými částicemi vykazuje odezvy projevující se jako změna hustoty, indexu lomu, chemického složení, fiktivní teploty, drsnosti povrchu, ap. Změny souvisí se strukturní relaxací skla, s množstvím energie a náboje vneseného do skla, vlastnostmi, strukturou a složením skla a dávce. Cílem práce je prozkoumat a kvantifikovat vliv elektronového (případně protonového a fotonového) záření, stanovit třídy lehce a těžce modifikovatelného skla a popsat strukturní relaxaci skla.
    • Kinetika a mechanismy koroze křišťálových skel
      (Prof.Ing. Aleš Helebrant, CSc.)
      Cílem práce je experimentální měření interakce křišťálových skel s vodnými roztoky o různém pH a vyhodnocení jejich kinetiky a určení mechanismů koroze na základě matematických modelů
    • Chemická odolnost vrstev připravených metodou sol-gel na skelných substrátech
      (Prof.Ing. Aleš Helebrant, CSc.)
      Cílem práce je kvantitativní matematický a fyzikálně chemický popis interakce tenkých vrstev, připravených metodu sol-gel, na skelných podložkách s vodnými roztoky. Experimentální část práce zahrnuje samotnou přípravu vrstev různého složení, následovanou testováním chemické odolnosti vůči různým typům roztoků. Experimentální výsledky budou vyhodnoceny pomocí existujících, případně modifikovaných modelů koroze skel
    • Optimalizace technologických parametrů celoelektrických pecí pro výrobu užitkových sklovin
      (Doc. Ing.Stanislav Kasa, CSc)
      Cílem práce by měl být návrh perspektivní celoelektrické sklářské tavicí pece moderní konstrukce pro výrobu užitkových sklovin s optimálními technologickými parametry, jež bude splňovat požadavky týkající se úspory energie, kvality skloviny a ekologického zatížení okolí pece. Optimalizovanými parametry tavicí pece budou poloha a intenzita tepelné přehrady, rozložení topných elektrod v tavicím bazénu, způsob zakládání vsázky na hladinu skloviny a výkonová flexibilita pece. Ke studiu celoelektrické tavicí pece bude použita metoda matematického modelování CFD programem FLUENT.
    • Stabilita vlastností alumosilikátových polymerů na bázi metakaolinu
      (Doc.RNDr. František Škvára, DrSc)
      Cílem práce je nalezení kvalitativních a kvantitativních parametrů pro dlouhodobou stabilitu vlastností (zejména mechanických) alumosilikátových polymerů na bázi metakaolinu v časovém horizontu více než 360 dní . Hranice stability alumosilikátových polymerů na bázi metakaolinu jsou zásadní pro jejich potenciální praktické užití. Experimentální část práce by zahrnovala připravu alumosilikátových polymerů z metakaolinu za různých podmínek a při různém výchozím složení. Vlastnosti připravených materiálů by byly sledovány v závislosti na vnějších podmínkách (vlhkostních, teplotních a dalších). Při sledování vlastností by byla použita řada metod: termická analýza, porozimetrie, IČ a rtg.spektrometrie, NMR v pevné fázi, stanovení mechanických a mikromechanických vlastností, výluhy. Dizertační práce by byla vypracována ve spolupráci s Ústavem struktury a mechaniky hornin AVČR v Praze.
    • Vztahy mikrostruktury a vlastností ve funkční keramice
      (Doc. Dr. Willi Pabst)
      Předmětem práce je matematické modelování efektivních vlastností funkční keramiky (tradiční a nanokrystalické) a keramických kompozitů, především závislosti elektrických a magnetických vlastností na objemových frakcí jednotlivých fází (včetně pórovitosti) a velikosti, tvaru a uspořádání zrn a pórů. Jádro práce tvoří analytické modelování na základě tzv. mikromechaniky, ale je vítáno i doplňující numerické modelování, při kterém se iniciativě studenta nebudou klást meze. Předpokladem úspěšného řešení je radost z aplikované matematiky, ale zároveň kritický úsudek vůči numerickým řešením, a především chuť zabývat se klasickou teorií elektromagnetismu (Maxwell-Mieovou teorií), moderní termodynamikou kontinua (tj. lineární ireversibilní termodynamika Onsagerovy školy a nelineární, tzv. racionální, termodynamika Truesdellovy školy) a exaktní teorií heterogenních materiálů (tzv. mikromechanikou) a jejími aproximacemi pro popis funkční keramiky v praxi.
    • Izolační keramické stavební materiály na bázi silikátových surovin
      (Doc. Dr. Willi Pabst)
      Předmětem práce je návrh a vývoj nových metod k přípravě resp. výrobě izolačních keramických stavebnin (porézních cihel) na bázi tradičních silikátových surovin (obsahujících jílové minerály). Připravené porézní materiály budou charakterizovány jak z hlediska mechanických vlastností (pevnost, elastické vlastnosti) tak z hlediska vlastností termofyzikálních (specifické teplo, tepelná vodivost) a jiných. Experimentální výsledky budou srovnány s předpověďmi na základě analytických (mikromechanických) výpočtů a numerického modelování.
    • Termomechanické vlastnosti jedno- a vícefázových žárovzdorných materiálů
      (Doc. Dr. Willi Pabst)
      Předmětem práce je matematické modelování efektivních termomechanických vlastností žárovzdorných materiálů (jak hutných tak porézních) a speciální technické keramiky pro vysokoteplotní aplikace, se zvláštním ohledem na vliv pórovitosti a velikosti resp. tvaru zrn a pórů. Cílem bude vypracování a použití jednotného teoretického rámce pro popis termofyzikálních, mechanických a termomechanických vlastností v závislosti na mikrostruktuře, praktický výpočet efektivních vlastností a termomechanických parametrů pro běžné typy dnes vyráběných a používaných materiálů a návrh resp. vyzkoušení nových metod přípravy porézních žárovzdorných materiálů na bázi silikátů resp. oxidů, včetně charakterizace mikrostruktury a vlastností.
    • Antibakteriální vlastnosti sol-gel vrstev
      (Prof.Ing. Josef Matoušek, DrSc.)
      Práce se soustřeďuje na určení vztahu mezi baktericidním účinkem a složením vrstev.
    • Optická skla pro fotoniku
      (Prof. Ing. Aleš Helebrant, CSc.; Ing. Martin Míka, Ph.D.)
      Vývoj a příprava nových optických skel, která mohou být použita jako lasery, zesilovače a děliče zpracovávající optický signál. Studium vztahů mezi složením skel a jejich optickými vlastnostmi. Více informací na www.vscht.cz/sil/model/a15.
    • Materiály pro solární panely s vysokou efektivitou
      (Prof. Ing. Aleš Helebrant, CSc.; Ing. Martin Míka, Ph.D.)
      Vývoj, příprava a testování nových materiálů, které mohou významně zvýšit efektivitu současných solárních panelů. Studium vztahů mezi fotovoltaickou účinností a složením připravovaných materiálů. Více informací na www.vscht.cz/sil/model/a15.
    • Vysokoteplotní vlastnosti žáromonolitů
      (doc.Ing. J.Kutzendörfer, CSc.)
      Cílem práce bude nalezení matematických vztahů popisujících chování za vysokých teplot.