Přehled nabízených témat dizertačních prací:

Thuliem dopované vláknové lasery

Školitel: Ing. Pavel Peterka, Ph.D.

Teoretický a experimentální výzkum nových typů laserů s křemennými optických vlákny dopovanými thuliem, případně thuliem a yterbiem. Sestavení spektrálně, časově a prostorově rozlišeného numerického modelu vlákna. Teoretická optimalizace parametrů thuliem dopovaných optických vláken a dvouplášťových optických vláken dopovaných kromě thulia i yterbiem. Charakterizace vláken připravených v laboratoři optických vláken Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR nebo na spolupracujícím pracovišti na Univerzitě v Nice ve Francii. Spektroskopická charakterizace připravených vláken s použitím teoretického modelu. Experimentální ověření vybraných aplikací thuliem dopovaných křemenných optických vláken v laserech a zesilovačích v pásmech v okolí vlnových délek 800, 1470 nm a 2000 nm.


FIB SIMS: analytická metoda pro nanotechnologie

Školitel: RNDr. Jan Lorinčík, CSc.

FIB SIMS je hmotnostně spektrometrická analytická metoda, která se dostává do popředí zájmu z důvodu možnosti produkovat iontové obrazy s prostorovým rozlišením lepším než 100 nm. Metoda je založena na bombardování povrchů pevných látek urychlenými Ga+ ionty, jejímž důsledkem je emise sekundárních iontů (reprezentujících složení vzorku), které jsou pak hmotnostně spektrometricky analyzovány. I přes praktickou důležitost metody SIMS a tomu odpovídající úsilí se nepodařilo mechanismus vzniku sekundárních iontů zcela vysvětlit. Cílem dizertační práce je:

  1. Systematické experimentální studium ionizace sekundárních iontů při bombardování  povrchů pevných látek ionty Ga+ a při jejím ovlivňování připouštěním kyslíku a  dalších plynů nad povrch vzorku.
  2. Navržení mechanizmu ionizace sekundárních iontů
  3. Navržení experimentálních parametrů (typ plynu, jeho množství, nastavení iontového děla, hmotnostního spektromentru), které povedou k řádovému zvýšení produkce sekundárních iontů a tím i citlivosti metody FIB SIMS, které je nezbytné pro dosažení rozlišení iontových obrazů v řádu několika desítek nanometrů.

K dispozici je nový multifunkční přístroj na bázi rastrovacího elektronového mikroskopu, iontového děla typu FIB a Time-of-Flight hmotnostního spektrometru.

Seznam literatury:

  1. L. Frank, J. Král, Metody analýzy povrchů – iontové, sondové a speciální metody,  2002, Academia Praha
  2. D. Briggs and M.P. Seah, Practical Surface Analysis – Ion and Neutral Spectroscopy, 1992, John Wiley and Sons
  3. A. Benninghoven, F.G. Rüdenauer, H.W. Werner, Secondary Ion Mass Spectrometry – Basic concepts, instrumental aspects, aplications and trends, 1987 , John Wiley and Sons
  4. L. A. Giannuzzi, F.A. Stevie, Introduction to Focused Ion beams – Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, 2005, Springer
  5. Nan Yao, Focused Ion beam Systems –Basics and Applications, 2007, Cambridge University Press

FIB: výrobní nástroj pro nanostruktury

Školitel: RNDr. Jan Lorinčík, CSc.

FIB je moderní fyzikální instrument pro vytváření objektů nanometrových rozměrů pomocí zfokusovaného iontového svazku. Tyto nanoobjekty mohou být vytvářeny buď pomocí odprašovacího účinku iontového svazku, kdy se jedná o tzv. nanoobrábění anebo pomocí lokálně indukovaného rozkladu vhodně zvoleného plynu adsorbovaného na povrchu vzorku, kdy dochází k růstu nanoobjektů.

Cílem práce je definovaná příprava dvou- a třídimenzionálních nanostruktur pro fotonické a senzorické aplikace. Prvním typem připravované nanostruktury bude Braggovská mřížka vyrytá pomocí FIB na konci a ve středu optického křemenného vlákna.

K dispozici je nový multifunkční přístroj na bázi rastrovacího elektronového mikroskopu SEM, iontového děla typu FIB produkujícího ionty Ga+ a počítačem řízeného napouštěcího systému plynů.

Seznam literatury:

  1. L. A. Giannuzzi, F.A. Stevie, Introduction to Focused Ion beams – Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, 2005, Springer
  2. Nan Yao, Focused Ion beam Systems –Basics and Applications, 2007, Cambridge University Press

Ultra-slabá emise fotonů z biologických vzorků

Školitel: Ing. Michal Cifra, PhD.

Ultra-slabá emise fotonů (UPE) z biologických vzorků je univerzální jev v biologických systémech, při němž jako vedlejší produkt oxidativních reakcí dochází k vyzáření světla v optické části spektra. Tato emise má mimořádně nízkou intenzitu, takže je nejen neviditelná pouhým okem, ale je i podstatně slabší oproti ostatním známým bioluminiscenčním jevům. Bakalářské/diplomové/dizertační práce na toto téma budou mít zpravidla následující zaměření:

  1. Experimentální studium ultra-slabé emise fotonů (UPE) z biologických vzorků, především buněčných kultur.
  2. Vývoj a aplikace metod pro statistickou analýzu naměřených dat.
  3. Interpretace výsledků za použití referenčních biochemických a fyzikálních metod.
  4. Testování metod měření UPE pro praktické aplikace v medicíně a biochemii.

Téma je vhodné pro studenty širokého spektra oborů od biochemie, přes fyziku, až po elektrotechniku. Konkrétní zadání lze případnému zájemci upravit „na míru.“ Vzhledem k multidisciplinaritě tématu neočekáváme, že zájemce bude mít znalosti ze všech dotčených oblastí, avšak vyžadujeme od něj vysokou míru kompetence v oboru, který zájemce studuje. Předchozí laboratorní praxe není nutností, avšak je vítaná. Zájemce musí být schopen číst a psát anglický text a spolupracovat při řešení úkolů s ostatními členy týmu.

Seznam literatury:

  1. M. Cifra and J. Pospíšil: Ultra-weak photon emission from biological samples: Definition, mechanisms, properties, detection and applications. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2014.
  2. G. Reguera: When microbial conversations get physical. Trends in Microbiology, 19(3), 2011, pp 105-113.

Elektrodynamické efekty v biomolekulách

Školitel: Ing. Michal Cifra, PhD.

Naprostá většina bílkovin váže ve své struktuře elektrický náboj, který je nezbytný pro jejich správnou funkci. Mechanické vibrace proteinů a struktur z nich tvořených proto vytvářejí oscilující elektrické pole v jejich blízkosti. Současný výzkum se zaměřuje na výpočetní predikci vlastností tohoto pole a jeho experimentální ověření. Bakalářské/diplomové/dizertační práce na toto téma budou mít zpravidla následující zaměření:

  1. Numerické modelování dynamiky biomolekul a elektromagnetických efektů spojených s vysokofrekvenčními pohyby náboje v biomolekulách.
  2. Vývoj experimentální techniky a experimentální studium vysokofrekvenčních vlastností biomolekul na základě mikrovlnné spektroskopie a skenující mikroskopie.

Téma je vhodné zejména pro studenty biofyziky nebo jiných fyzikálních a technických oborů. Konkrétní zadání lze případnému zájemci upravit „na míru“ podle jeho studijního zaměření. Předchozí zkušenost s laboratorní prací či molekulárními simulacemi je výhodou, avšak není nezbytná. Zájemce musí být schopen číst a psát anglický text a spolupracovat při řešení úkolů s ostatními členy týmu.

Seznam literatury:

  1. D. Havelka, M. Cifra and O. Kučera: Multi-mode electro-mechanical vibrations of a microtubule: In silico demonstration of electric pulse moving along a microtubule. Applied Physics Letters, 104(24), 2014.
  2. M. Cifra, J. Z. Fields and A. Farhadi: Electromagnetic cellular interactions. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 105(3), 2011, pp. 223-246.

 

 

 

 

 

 

Kontaktujte nás

Datová schránka: m54nucy

IČ: 67985882
DIČ: CZ67985882

Sledujte nás

LinkedInFacebook