Tematicky obrazek
»
VŠCHT Praha
»
Domů
»
Studium
»
Doktorské
Doktorské studium

Nabídka předmětů DSP pro 2012/2013

Obhájené disertační práce

Formuláře pro DSP

Témata pro rok 2013/2014 podle oborů

  • 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.
    • 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
    • Chirální fluorové NHC ligandy a jejich komplexy
      (Doc. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc.)
      Cílem práce je syntéza dusíkatých heterocyklických karbenů (NHC ligandů) substituovaných chirálními polyfluoralkylovými nebo polyfluoropolyoxaalkylovými skupinami, jejich využití jako ligandů pro komplexy přechodných kovů, např. stříbra, zlata, ruthenia a iridia, a aplikace těchto komplexů v homogenní katalýze. Součástí projektu je využití výpočetních metod pro predikci a vysvětlení stereoselektivity reakcí katalyzovaných syntetizovanými komplexy.
    • Fluorové rutheniové katalyzátory pro stereoselektivní metatezi alkenů
      (Doc. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc.)
      Rutheniové komplexy obsahující vysoce fluorované alkanoáty a NHC ligandy jsou prakticky neznámou skupinou sloučenin. Cílem projektu je syntéza nových analogů Hoveydova-Grubbsova katalyzátoru 2. generace modifikovaných chirálními polyfluor- a polyfluorpolyoxaalkanoáty a/nebo chirálními NHC ligandy obsahujícími vysoce fluorované substituenty v poloze 4 a 5 imidazolidinového cyklu a jejich využití v stereoselektivní metatezi alkenů. Součástí projektu je využití výpočetních metod pro predikci a vysvětlení stereoselektivity reakcí katalyzovaných studovanými komplexy.
    • Syntéza organicko-anorganických hybridních nanomateriálů
      (Prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc.)
      Cílem projektu je příprava, charakterizace a studium vlastností anorganicko/organických hybridních materiálů na bázi montmorillonitu popř. jiných anorganických materiálů a calixarenů, porfyrinů popř. fullerenů. Derivatizace organických sloučenin pomocí organokřemičitých funkcí umožní vznik siloxanového kovalentního propojení se strukturou hostitele, tedy vytvoření stabilního hybridního nanomateriálu obsahující organické sloučeniny v mezivrstvách. Hybridní struktury budou zkoumány z hlediska možnosti jejich uplatnění v katalýze, interkalaci/komplexaci neutrálních látek a jejich použití při imobilizaci složitějších biomolekul (např. enzymů).
    • Cykloadiční reakce iniciované viditelným světlem
      (Doc. Ing. Radek Cibulka, Ph.D.)
      Projekt je zaměřen na využití heterocyklických fotoaktivních látek jako senzitizátorů cykloadicí a otevírání cyklu za ozařování viditelným světlem. Struktura organických látek bude optimalizována s ohledem na jejich účinnost a stabilitu. Bude studován mechanismus navržených fotokatalytických systémů.
    • Inherentně chirální calixareny
      (Prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc.)
      Cílem práce je syntéza inherentně chirálních calixarenových popř. thiacalixarenových derivátů. Takovéto systémy lze v calixarenové chemii připravit např. substitucí meta-polohy základního makrocyklu, a právě studium této reakce by mělo být základním cílem dizertace. Vzniklé chirální sloučeniny by umožňovaly konstrukci různých chirálních receptorů pro selektivní komplexaci nabitých (anionty) i neutrálních látek (vyšší fullereny, anionty, aminokyseliny).
    • 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.
    • Design a syntéza nových organokatalyzátorů a odvozených chirálních stacionárních fází
      (Prof. Ing. Jiří Svoboda, CSc., Ing. Michal Kohout, PhD.)
      Cílem práce je vypracování efektivní syntézy nových organokatalyzátorů, které by bylo možné imobilizovat na pevné fázi bez ztráty jejich katalytické aktivity.
    • Kapalně-krystalické dimery a oligomery
      (Prof. Ing. Jiří Svoboda, CSc.)
      Cílem práce je design a syntéza nových typů lomených kapalně krystalických a jejich oligomerů a studovat vztah mezi strukturou a mesomorfními vlastnostmi. Problematika bude řešena ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR.
    • Využití metalace pro přípravu nových karbenových komplexů chromu a jejich syntetické aplikace
      (Prof. Ing. Dalimil Dvořák, CSc.)
      Bude studována příprava nových alkoxykarbenových, aminokarbenových a biskarbenových komplexů chromu s využitím metalace karbenových komplexů. Metalované komplexy budou dále modifikovány Pd-katalyzovanými i nekatalyzovanými reakcemi s elektrofily. Získané komplexy, které nelze získat jinými postupy, budou dále použity k syntéze složitých organických molekul pomocí Dötzovy reakce, využitím fotochemických reakcí atd.
    • Příprava a reaktivita funkcionalizovaných boronových kyselin
      (Prof. Ing. Dalimil Dvořák, CSc.)
      Boronové kyseliny a jejich deriváty nalézají široké uplatnění v celé řadě chemických procesů, zejména při Suzukiho cross-coupling reakci. Cílem práce je navázat na nedávné výsledky v oblasti přípravy boronových kyselin pomocí nových postupů, založených na chemoselektivní haloboraci alkynů a multikomponentních reakcích esterů allenylboronové kyseliny. U získaných funkcionalizovaných boronových kyselin pak bude studována jejich reaktivita.
  • Obor: 1405V002 Makromolekulární chemie
  • Ústav chemické technologie restaurování památek
    • Zpevňování dřevěných movitých památek
      (Ing. Irena Kučerová, Ph.D.)
      Zpevňování dřeva se stále provádí především na základě empirických poznatků. Proto cílem této práce je hlubší poznání vlivu fyzikálně-chemických vlastností konsolidantu na jeho penetraci strukturou dřeva a způsobu jeho distribuce ve dřevě v korelaci s celkovým výsledkem provedené konsolidace.
    • 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
    • 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
      (Prof..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
      (Prof.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 a charakterizace (modifikovaných) polyimidových materiálů s cílenou strukturou
      (Doc.Ing.Petr Sysel, CSc.)
      Polyimidy jsou ceněny především pro svou mechanickou, chemickou a dielektrickou odolnost v širokém teplotním rozmezí - 100 až 200 C. Využívají se často v podobě tenkých fólií (filmě) nebo vrstev (o tloušťce desetin až stovek mikrometrů), např. jako polymerní membrány v separačních technologiích. Pro využití je podstatné, aby vlastnosti takových produktů byly prakticky neměnné po celou dobu aplikace a po jejím skončení naopak byly tyto materiály zlikvidovatellné či přetvořitelné. V práci bude sledována závislost cíleného chemického složení, struktury a podmínek přípravy (modifikovaných) polyimidových materiálů na časovou proměnnost jejich vlastností (zejména morfologie, termické, mechanické a chemické odolnosti, transportních charakteristik plynů a par) a s tím související (potenciální) využitelnost
    • Příprava blokových kopolymerů na bázi polyalkenů
      (Ing.Jan Merna, Ph.D.)
      Cílem práce je příprava blokových kopolymerů s jedním nebo více hydrofobními bloky na bází polyolefinů anebo hydrofilním blokem odvozeným od běžných polárních monomerů (např. vinylové monomery, heterocykly) za účelem rozšíření využití polyolefinů v nových, netradičních aplikacích. Vedle blokových kopolymerů bude pozornost zaměřena na syntézu dalších makromolekulárních struktur (např. hvězdicových a roubovaných kopolymerů). Pro dosažení požadované polymerní architektury budou využity různé mechanismy (koordinační, iontový, radikálový) řízené polymerace.
    • Katalytická syntéza biodegradovatelných polymerů na bázi oxidu uhelnatého
      (Ing.Jan Merna, Ph.D.)
      Cílem práce je syntetizovat 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.
    • 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.
    • 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., Prof.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.
  • Doktorský studijní program: P 2824 Syntéza a výroba léčiv
  • Obor: 2801V024 Léčiva a biomateriály
  • Laboratoř informatiky a chemie
    • Počítačová predikce farmakokinetických vlastností léčiv
      (Doc. Ing. Daniel Svozil, Ph.D.)
      Každým rokem roste počet nasyntetizovaných struktur malých organických sloučenin, mezi kterými jsou vyhledáváni vhodní kandidáti na nová léčiva. V rozporu s tímto faktem je ale počet nových léčiv uváděných každoročně na trh, který naopak stagnuje. Jedním z hlavních důvodů tohoto rozdílu jsou špatné farmakokinetické vlastnosti látek. Proto spolehlivá predikce faktorů, jako jsou absorpce, distribuce, metabolismus, exkrece a toxicita (tzv. ADMET vlastnosti), je velmi důležitou a žádanou oblastí počítačového návrhu léčiv. V rámci dizertační práce budou vyvinuty predikční modely pro ADMET vlastnosti založené především na popisu vztahu mezi strukturou a aktivitou látky (tzv. QSAR). Tyto modely budou následně zakomponovány do v naší skupině vyvíjené integrované platformy pro in silico návrh léčiv Molpher.
  • Ústav chemie pevných látek
    • Hybridní částice pro lékařské využití
      (doc. Ing. František Kovanda, CSc.)
      Práce ;je zaměřena do rychle se rozvíjející oblasti hybridních materiálů vyznačujících se zajímavými fyzikálními a chemickými vlastnostmi díky kombinaci anorganických a organických složek až na molekulární úrovni. Práce zahrnuje přípravu anorganických nanočástic (např. oxidu křemičitého nebo exfoliovaných vrstevnatých materiálů), jejich modifikaci organickými molekulami (fotoaktivními látkami, léčivy apod.) a charakterizaci jejich vlastností s ohledem na potenciální využití v diagnostice nebo léčbě.
    • Strukturní analýza vícekomponentních krystalů
      (Ing. Jan Čejka, Ph.D.)
      Vícekomponentní krystaly API (např. soli, solváty nebo kokrystaly) mají velký potenciál co se týče úpravy farmakokinetického profilu, stability API atd. Způsob zabudování rozpouštědla, iontu nebo koformeru do struktury farmaceutické látky může výrazně ovlivnit její aplikační vlastnosti. Cílem práce je příprava monokrystalů solí, solvátů, kokrystalů a solvatomorfů vybraných látek, určení případných polymorfních přeměn v závislosti na teplotě, jejich charakterizace řadou analytických metod s důrazem rtg-strukturní analýzu a následné srovnání a korelace strukturních parametrů, definování prostoru, který nový komponent ve struktuře zaujímá.
    • Využití GPU pro urychlení výpočetně náročných krystalografických ůloh.
      (dr. Ing. Michal Hušák)
      V krystalografii existuje řada problémů, jejichž výpočetní náročnost je extrémní. Příkladem jsou některé metody indexace, řešení struktury z prášku SA algoritmy nebo predikce struktury. Cílem práce je analýza těchto algoritmů a jejich převod do formy , vhodné pro urychlení pomocí masivně paralelních GPU algoritmů na grafických kartách a kartách Tesla. Součástí práce bude i praktické testovaní na reálných krystalografických problémech.
    • 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.
    • Degradace morfinanových alkaloidů iniciací elektrickým nábojem
      (prof. RNDr. Bohumil Kratochvíl, DSc.)
      Iniciace degradace farmaceutických substancí iniciací elektrickým nábojem je dosud neprostudované téma. Jako modelové látky byly vybrány morfinanové alkaloidy z produkce firmy Teva, u kterých jsou zmapovány jejich degradační produkty. Úkolem dizertace je zjistit, zda elektrický náboj významně iniciuje chemickou a fyzikální degradaci.
  • 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).
    • Vývoj a charakterizace modelových membrán stratum corneum pro studium mechanismu účinku modulátorů absorpce
      (Dr. Jarmila Zbytovská)
      Použití modulátorů dermální a transdermální absorpce ve farmaceutických formulacích je v současnosti aktuální problematikou. Bohužel stále nejsou dostatečně vyvinuté metodiky pro studium mechanismu účinku těchto látek na molekulární úrovni. Tato práce bude zaměřena na přípravu membrán imitujících složení lipidové matrix nesvrchnější vrstvy kůže, stratum corneum. Struktura těchto membrán bude charakterizována pomocí dostupných technik (IR-spektroskopie, DSC, rentgenová difrakce, AFM a dalších). Následně budou charakterizovány změny vnitřní struktury membrány vyvolané vybranými modulátory absorpce. Hlavním cílem práce je vytipování jak ideálního složení modelové membrány, tak i nejvhodnějších metod pro její charakterizaci. Zároveň bude objasněn mechanismus účinku vybraných modulátorů.
  • Doktorský studijní program: P 2832 Chemie a chemické technologie
  • Obor: 2801V001 Anorganická technologie
  • Ústav anorganické technologie
    • 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.
    • 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 redukčněoxidačním 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.
    • 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.
    • 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.
    • Pokročilé polovodičové materiály pro fotoelektrochemický rozklad vody slunečním světlem
      (prof. Dr. Ing. Josef Krýsa)
      Tématem práce je příprava polovodičových vrstev na bázi TiO2, WO3 a Fe2O3 pro fotoelektrochemický rozklad vody. Budou použity různé metody přípravy (sol gel, sprejování, pyrolýza), řada technik charakterizace (RTG, GDS, UV-VIS, BET, SEM) a stanoveny fotoelektrochemické vlastnosti (potenciál otevřeného obvodu, fotoproud). Jako podklad bude použito sklo s vodivou vrstvou fluorem dopovaného oxidu cíničitého. Pozornost bude věnována vlivu tloušťky vrstvy, porosity vrstvy a geometrického uspořádání. Nejslibnější vrstvy (stabilita, vysoké hodnoty fotoproudu) budou aplikovány v solárním fotoelektrochemickém článku a stanovena účinnost pro rozklad vody slunečním světlem na vodík a kyslík.
    • 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.
    • Příprava a charakterizace hybridních membrán pro separace plynů
      (doc. Ing. Bohumil Bernauer, CSc./ Dr. Ing. Vlastimil Fíla/doc. Ing. Petr Sysel,CSc.)
      Membránová separace plynů představuje jednu z perspektivních a energeticky úspornějších alternativ k některým v současnosti používaným separačním procesům (PSA, TSA apod.) V rámci této práce budou syntetizovány a charakterizovány hybridní membrány polymer-plnivo, které spojují výhody mikroporézních a polymerních membrán. Jako plniva bude využíváno mikroporézních materiálů na bázi ZIF-8, silikalitu-1, ETS, FAU, TS-1, AFX, které budou kombinovány s polymery na bázi polyimidů. Základním problémem při přípravě těchto materialů je zajištění mezifázové adheze plniva a matrice, neboť nedostatečná adheze snižuje pevnost a selektivitu membrány. Cílem práce je studium možností modifikace mirkoporézní fáze a polymeru tak, aby bylo dosaženo vysoké adheze polymer-plnivo. U připravených membrán bude studován vliv těchto modifikací na jejich separační vlastnosti v soustavách vybraných uhlovodíků, CO2 a H2.
    • 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.
    • 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.
    • 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.
    • 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.
    • 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.
    • 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.
    • 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.
    • Studium rozpouštění přírodních hořečnatých surovin minerálními kyselinami
      (doc. Ing. Jan Vídenský, CSc./ Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.)
      Výchozí technologickou operací při chemickém zpracování přírodních surovin za účelem získání dalších chemických sloučenin nebo jejich využití k neutralizaci odpadních kyselých roztoků je heterogenní nekatalyzovaná reakce mezi pevnou a kapalnou fází. Naší nejčastěji zpracovávanou těženou surovinou je vápenec. Velmi zajímavou komoditou z hlediska získání hořečnatých sloučenin je dolomit, jehož rozklad minerálními kyselinami bude studován.
    • Studium přepracování energosádrovce konverzní reakcí
      (doc. Ing. Jan Vídenský, CSc./ Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D.)
      Jedná se o studii chemického přepracování energosádrovce. Jeho produkce při odsiřování klasických spalovacích elektráren převyšuje možnosti jeho využití ve stavebnictví a dalších odvětvích. K jedné z mála možností přepracování energosádrovce patří heterogenní nekatalyzovaný konverzní proces s uhličitanem amonným, kde dochází i k využití odpadního oxidu uhličitého, za vzniku dobře využitelných produktů, síranu amonného a uhličitanu vápenatého, který lze rovněž vracet do odsiřovacího procesu.
  • Obor: 2801V003 Organická technologie
  • Ústav organické technologie
    • Metody rekonstrukce mikrostruktury kompozitních materiálů a výpočet jejich efektivních vlastností
      (Doc. Ing. Pavel. Čapek, CSc.)
      Práce je zaměřena na studium kompozitních materiálů. Znalost struktury kompozitního materiálu je důležitá pro porozumění jeho makroskopickým vlastnostem a přenosu tepla a hmoty v materiálu. Primární informace o mikrostruktuře jsou získávány z rovinných řezů pórovitou látkou. S užitím buď metod stochastické rekonstrukce, sériové tomografie nebo metod simulujících vznik látky je reprodukována třírozměrná struktura (3D replika nebo obraz). Pro tyto účely je využit moderní kombinovaný iontový a elektronový mikroskop vybavený mnoha detektory. V dalším kroku jsou simulovány transportní jevy v modelech látek a výsledné efektivní hodnoty difúzních (permeabilitních) koeficientů jsou pro účely zhodnocení rekonstrukce porovnávány s experimentálně stanovenými efektivními hodnotami.
    • Struktura a transportní vlastnosti nanovláknitých materiálů
      (Doc. Ing. Pavel Čapek, CSc.)
      Práce je zaměřena na studium nanovláknitých materiálů, které jsou připravovány zvlákňováním polymerního substrátu za působení vysokého elektrického napětí. Vláknitá struktura těchto materiálů se vyznačuje velkou pórovitostí, velkým poměrem povrchu k objemu vláken, a dobrou propustností pro tekutiny. Znalost pórovité struktury takových materiálů je důležitá pro porozumění jeho transportním vlastnostem pro tekutiny, například když je vrstva nanovláken použita jako filtr. Primární informace o mikrostruktuře jsou získávány z rovinných řezů pórovitou látkou. S užitím buď metod stochastické rekonstrukce, sériové tomografie nebo metod simulujících vznik látky je reprodukována třírozměrná struktura (3D replika nebo obraz). Pro tyto účely je využit moderní kombinovaný iontový a elektronový mikroskop vybavený mnoha detektory. V dalším kroku jsou simulovány transportní jevy v modelech látek a výsledné efektivní hodnoty difúzních (permeabilitních) koeficientů jsou pro účely zhodnocení rekonstrukce porovnávány s experimentálně stanovenými efektivními hodnotami.
    • Vliv transportních jevů 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.
    • Studium síly sorpce organických látek na povrch kovových katalyzátorů
      (Ing. Jiří Krupka, Ph.D.)
      Práce je orientována do oblasti aplikované heterogenní katalýzy. Heterogenní katalyzátory na bázi přechodných kovů se uplatňují při hydrogenačních a dehydrogenačních reakcích. Ty patří mezi základní procesy moderního chemického a farmaceutického průmyslu. Předmětem práce bude studium mechanismu a síly adsorpce reakčních komponent přítomných při hydrogenacích organických látek na povrch různých kovových katalyzátorů. K tomuto účelu bude využita zejména technika teplotně programované desorpce a MS identifikace desorpčních produktů. Záměrem studia je přispět k pochopení souvislostí mezi sorpcí, kinetikou a selektivitou hydrogenačních reakcí různých skupin organických substrátů (např. karbonylových sloučenin, nitrilů, alkenů, aromátů a bifunkčních sloučenin).
    • Využití cyklických C5-složek z petrochemických výrob
      (Ing. Jiří Krupka, Ph.D.)
      Cyklopentadien, cyklopenten a cyklopentan jsou součástí kapalných produktů ethylenové pyrolýzy. Cyklopentadien lze izolovat ve formě dimeru – dicyklopentadienu, a následně ho prodat nebo zhodnotit v návazných technologiích na produkty s vyšší přidanou hodnotou: jednak na speciální monomery a komonomery, jako jsou 2-norbornen, 5-vinyl-2-norbornen, 5-ethyliden-2-norbornen, 2,5-norbornadien, EMTHP, cyklopenten, akryl-adamantany a další, a jednak na významné meziprodukty pro návazné syntézy chemických specialit a léčiv (např. cyklopentanon, adamantan, atd.). Mezi hlavní úkoly práce bude patřit základní, laboratorní a popř. i čtvrtprovozní výzkum nového, nadějného technologického postupu výroby cyklopentanonu, využívajícího na místo konvenční suroviny (esteru kyseliny adipové), petrochemickou komoditu – cyklopenten. Postup spočívá v nekatalytické oxidaci cyklopentenu azoxidem. Cyklopentanon je ceněnou chemickou komoditou s uplatněním v parfumérském průmyslu nebo k výrobě cyklopentylaminu. Dalším úkolem disertační práce bude kritické zhodnocení alternativních možností získávání cyklopentenu z petrochemické báze. První možnou variantou je hydrogenace cyklopentadienu, druhou variantou je pak izolace cyklopentenu nebo případně cyklopentenu a cyklopentanu z parciálně hydrogenované pyrolýzní C5-frakce. Řešení této problematiky zahrnuje detailní experimentální výzkum rektifikace hydrogenované C5-frakce, měření potřebných rovnováh kapalina-pára a identifikaci složek v multikomponentní C-5 frakci
    • Studium izomerace terpenů
      (Prof. Ing. L. Červený, DrSc. /Ing. E. Vyskočilová, Ph.D.)
      Práce bude zaměřena na optimalizaci přípravy 4-isopropylcyklohexylmethanolu, který je velmi žádaný v celé řadě oblastí. Výchozí surovinou budou nenasycené terpeny (pinen, limonen), jejichž selektivní izomerace by měla být základem disertační práce. Dalším krokem přípravy by měla být epoxidace (návaznost na stávající disertační práci) dvojné vazby produktů s ohledem na selektivitu k různě situovaným dvojným vazbám v řetězci. Finálním krokem přípravy je otvírání epoxidového kruhu s následnou hydrogenací zbylých dvojných vazeb v řetězci.
    • 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 různých forem 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.
    • 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
      (prof. 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
      (prof. 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.
    • Kovové biomateriály vyrobené práškovou metalurgií
      (prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch)
      Téma bude zaměřeno na vývoj nových biomateriálů pro medicínské aplikace, které budou vyráběny postupy práškové metalurgie. Jedná se zejména o porézní biomateriály, titanové slitiny a intermetalika.
    • Vlastnosti biodegradovatelných slitin hořčíku pro lékařské aplikace
      (prof. 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 nanostrukturovaných hliníkových slitin připravených mechanickým legováním
      (doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D.)
      Postupy založené na mechanickém legování kovových prášků a jejich následné kompaktizaci umožňují výrobu materiálů s nekonvenčním složením a velmi jemnozrnnou strukturou. Tím je možné získat vysoce pevné konstrukční materiály a rovněž funkční materiály se specifickými vlastnostmi. V této práci bude využito mechanické legování ve spojení s následnou kompaktizací extruzí za tepla pro přípravu slitin hliníku se zvýšenou tepelnou stabilitou. Bude popsána mikrostruktura a vlastnosti slitin za pokojové i zvýšené teploty v závislosti na jejich chemickém složení a podmínkách přípravy.
    • Využití reaktivní sintrace pro přípravu intermetalických sloučenin
      (doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D.)
      Výroba intermetalických sloučenin běžnými slévárenskými a tvářecími postupy je obtížná především z důvodu vysokých teplot tání, nevyhovujících slévárenských vlastností a nízké plasticity. Alternativním postupem výroby je reaktivní sintrace vycházející z prášků čistých kovů nebo vhodných slitin. Intermetalické sloučeniny pak vznikají tepelně aktivovanými, zpravidla silně exotermickými, reakcemi mezi kovy. Cílem této práce je popsat mechanismus a kinetiku reakcí probíhajících při výrobě technicky významných intermetalik reaktivní sintrací a optimalizovat podmínky tohoto procesu.
    • 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.
    • Korozní poškození a stabilizace olověných bul historických dokumentů
      (prof. Ing. Pavel Novák, CSc.)
      Historicky cenné olověné předměty, zejména buly historických dokumentů, jsou trvale vystaveny koroznímu působení vnitřních atmosfér archivů a depozitářů. Podmínky v těchto kryptoklimatech jsou dány neustálým uvolňováním těkavých organických látek z obalových organických materiálů a ze samotných dokumentů. Cílem práce je detailně popsat mechanizmus poškození olověných bul v závislosti na podmínkách expozice a navrhnout a ověřit soubor opatření, které povedou ke zpomalení korozního poškozování olověných bul.
  • Obor: 2808V003 Chemie a technologie anorganických materiálů
  • 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.
    • Modelování nových prostorů pro tavení skel
      (Prof. Ing. Lubomír Němec, DrSc., školitel specialista Ing. Marcela Jebavá, Ph.D.)
      Nové typy tavicích prostorů sledují znatelné snížení měrné spotřeby energie spojené se snížením emisí CO2 a vysokým specifickým výkonem. Vedle kinetiky dějů je třeba věnovat velkou pozornost využití daného prostoru pro děje a řazení jednotlivých dějů. Cílem matematického modelování prostorů bude navrhnout nové principy procesu a prostory splňující současné energetické a výkonové požadavky.
  • Ústav chemické technologie restaurování památek
    • Studium vlastností malt na bázi románského cementu
      (Ing. Michal Novák, Ph.D.)
      Románský cement byl významným stavebním materiálem architektury 2. poloviny 19. a počátku 20. století, později však byl nahrazen jinými materiály. V souvislosti s blížící se nutnou rekonstrukcí řady historických objektů, při jejichž stavbě byl románský cement využit, je kladen stále větší důraz na nalezení vhodné technologie práce s tímto materiálem. Nezbytnou součástí tohoto výzkumu je i detailní studium vlastností maltových směsí, které románský cement využívají.
  • Ústav chemie pevných látek
    • Toxicita antimonu a jeho dopad na životní prostředí
      (doc. Ing. Barbora Doušová, CSc.)
      Antimon (Sb) - dnes poměrně neznámý a málo citovaný toxický prvek, se stává nebezpečným pro životní prostředí. Jeho sloučeniny se používají jako nehořlavé příměsi v řadě průmyslových výrob (automobilový průmysl, výroba PET lahví atd.); stále se zvyšující koncentrace tohoto prvku je výzvou pro geochemický a materiálový výzkum. Cílem disertační práce bude studovat stabilitu sloučenin Sb vstupujícího do prostředí (otěr z brzdových destiček) a jeho následné chování v systému půda - podzemní a povrchová voda. Budou porovnány geochemické vlastnosti antimonu a arsenu z hlediska stability v prostředí. Další část bude věnována monitoringu vybrané zatížené lokality.
    • Stabilita ternárních půdních komplexů s vázaným oxoaniontem
      (doc. Ing. Barbora Doušová, CSc.)
      V půdních profilech se některé toxické prvky (arsen, antimon, selen) vyskytují jako oxoanionty primárně vázáné na hydratované oxidy a oxidy hydroxidy železa (HFO) za vzniku povrchových komplexů. Tento proces probíhá rovnovážnou adsorpcí oxoaniontů z půdního roztoku na aktivní povrchová místa půdních částic za přítomnosti dalších aniontů a rozpustných organických látek. Vznikají tak binární a ternární půdní komplexy, kde se váží anorganický oxid železa, organická látka a oxoanion. Adsorpce a komplexace probíhají v koloidním prostředí, které reaguje na iontovou sílu půdních roztoků (stabilizace nebo agregace částic). Podle nejnovějších výsledků je stabilita vznikajících ternárních komplexů kritická pro dlouhodobou stabilitu vázaných aniontových fází. Cílem práce bude kvalifikovat mechanismus vzniku ternárních komplexů organická fáze – oxid železa – aniontová částice, popsat jejich strukturu, vazebné vlastnosti a vliv prostředí na stabilitu jednotlivých složek komplexů, především oxoaniontů toxických prvků.
    • Využití geopolymerizovaných zeolitů jako efektivních sorbentů
      (Ing. David Koloušek,CSc.)
      Geopolymerizované zeolity vynikají výjimečnými povrchovými vlastnostmi vhodnými pro sorpce. Toxické kationty budou sorbovány na původní materiál, pro sorpci aniontů budou přidány ionty Fe in situ. Cílem práce je najít a ověřit možné aplikace těchto sorbentů.
    • "
    • Využití aluminosilikátových materiálů jako sorbentů a nosičů pesticidů, hnojiv a biologicky aktivních látek
      (Ing. David Koloušek,CSc.)
      Práce bude zaměřena na využití aluminosilikátů (také upravených) jako nosičů minerálních hnojiv, pesticidů a biopreparátů při aplikaci přímo k osivu a sadbě rostlin. Vybrané materiály budou ověřovány rovněž pro obalování semen, a tedy zlepšení jejich klíčivosti při nedostatku vody.
    • "
    • Katalyticky aktivní směsné oxidy na nosičích
      (doc. Ing. František Kovanda, CSc.)
      Práce je zameřena na přípravu nosičových katalyzátorů pro likvidaci plynných polutatntů, kde se mohou uplatnit směsné oxidy přechodných kovů získané tepelným rozkladem podvojných vrstevnatých hydroxidů. Práce zahrnuje vývoj vhodných metod depozice prekurzorů různého kationtového složení na nosičové materiály a charakterizaci směsných oxidů vznikajících při kalcinaci připravených produktů. Cílem je získat komplexní informaci o vlivu složení prekurzorů a nosiče, podmínek přípravy a následného tepelného zpracování na fázové složení a fyzikálně-chemické vlastnosti nosičových katalyzátorů.
  • Ústav skla a keramiky
    • Membrány pro palivové články
      (Prof. Ing. Aleš Helebrant, CSc.; Ing. Martin Míka, Ph.D.)
      Vývoj a příprava nových membrán s vysokou protonovou vodivostí, která mohou být použity například v H2/O2 palivových článcích. Studium vztahů mezi složením a strukturou membrán a jejich elektrochemickými a mechanickými vlastnostmi. Více informací na www.vscht.cz/sil/model/a15.
    • 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.
    • Změny 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.
    • Porézní keramika pro radioaktivní zářiče
      (Prof. RNDr. Ondrej Gedeon, Ph.D.)
      Cílem práce je příprava, charakterizace a modelování porézní keramiky pro radioaktivní zářiče
    • 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
    • Bioaktivní a antibakteriální vrstvy na kovových substrátech
      (Prof.Ing. Aleš Helebrant, CSc.)
      Cílem práce je příprava a charakterizace bioaktivních a/nebo baktericidních vrstev na kovových substrátech používaných či nově navržených pro dentální a chirurgické implantáty. Práce zahrnuje i fyzikálně-chemické vyhodnocení interakce připravených vrstev se simulovanými tělními tekutinami
    • 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.
    • Odolnost SiO2 a TiO2 vrstev vůči povětrnostním vlivům
      (Prof.Ing. Josef Matoušek, DrSc)
      Předmětem práce je výzkum vlivu složení solu na odolnost vrstev vůči povětrnostním vlivům
    • Vysokoteplotní vlastnosti žáromonolitů
      (doc.Ing. J.Kutzendörfer, CSc.)
      Cílem práce bude nalezení matematických vztahů popisujících chování za vysokých teplot.
    • 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.
    • Příprava a charakterizace porézní a celulární keramiky pro vysokoteplotní technické aplikace
      (Doc. Dr. Willi Pabst)
      Porézní a celulární keramika má široké spektrum aplikací, a předpověď jejich vlastností na základě znalosti mikorstruktury je stále ještě nedořešeným úkolem. Tato práce se soustřeďuje na charakterizaci porézní oxidové a silikátové keramiky pro vysokoteplotní technické aplikace. Keramika bude v rámci této práce připravena pomocí pórotvorných činidel a napěňovacích metod a další vývoj těchto metod je součástí úkolů, k jejímž řešením má tato práce přispět. Práce zahrnuje přípravu porézní keramiky, charakterizace její mikrostruktury (především obrazovou analýzou) a charakterizací jejich mechanických, termofyzikálních a termomechanických vlastností při pokojové teplotě a pří zvýšených teplotách.
    • Vztahy mezi mikrostrukturou a vlastnostmi v elektricky vodivé keramice
      (Doc. Dr. Willi Pabst)
      Elektricky vodivá keramika je základní materiál pro nejrůznější funkční součástky a kvantitativní souvislosti mezi mikrostrukturou a vlastnostmi jsou proto stále předmětem zájmu. Tato práce se soustřeďuje na kationtové vodiče na bázi oxidu zirkoničitého, které se používají např. jako kyslíkové senzory (lambda sonda). Práce zahrnuje obecnou teoretickou část týkající se závislosti elektrické vodivosti keramiky na relevantních mikrostrukturních charakteristikách (pórovitost, tvar pórů, velikost zrn) a speciální část zaměřenou na zirkoničitou keramiku a podobné materiály, které nacházejí uplatnění v lambda sondách. Pro oxid zirkoničitý zahrnuje tato práce modelování a experimentální studium týkající se závislost mechanických, termofyzikálních a elektrických vlastností, včetně závislosti elektrických vlastností na složení, mikrostruktuře a teplotě.
    • Syntéza a vlastnosti termických anhydritů - CaSO4
      (Doc.RNDr. František Škvára, DrSc.)
      Cílem práce je nalezení kvaliativních a kvantitivních závislostí při vzniku anhydritu CaSO4 ze sádrovce CaSO4.2H2O, zejména sádrovce z procesů odsiřování kouřových plynů.
  • 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 (sekundární kontakty, křemíkové kontakty, kontakty na epitaxní vrstvě vytvořené ze systému Si-Ge apod.).
    • Příprava grafenových vrstev na SiC
      (doc. Ing. Petr Macháč, CSc)
      Výběr vhodných metod pro přípravu grafenu na SiC s přihlédnutím k vybavení pracoviště (metoda epitaxního růstu, silicidace systému kov/SiC a další). Optimalizace procesu přípravy grafenových vrstev, studium jejich vlastností (strukturní a elektrické) a určování jejich tloušťky. Exfoliace grafenových vrstev na dielektrické substráty, jednoduché aplikace grafenu ve spolupráci s kooperujícími pracovišti.
    • Studium důsledků poruch tenkých kovových vrstev a jejich chování v mezních situacích
      (Ing. Josef Náhlík, CSc.)
      Jde zejména o studium poruch souvislosti vrstev na jejich elektrofyzikální parametry zjišťované metodou van der Pauw a chování vrstev v laterálním i transversálním směru při mezním namáhání elektrickým napětím a proudem. Bude studován vliv materiálu vrstvy a substrátu.
    • Studium ultratenkých vrstev vybraných organických polovodičů
      (Ing. Josef Náhlík, CSc.)
      Budou studovány transportní parametry vybraných organických polovodičů a optimalizace jejich kontaktování se zaměřením na použití senzorové technice a fotonice.
    • 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.
     

Témata pro kombinované studium na ústavech AV

english version
Sdílej tyto stránky na