Počkejte prosím...

Ústav fyziky a měřicí techniky

Vypsané disertační práce

Aplikace mikrobicidních vlastností koronového výboje

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Nízkoteplotní plazma, vhledem ke svým mikrobicidním vlastnostem, může být vhodnou náhradou konvenčních dezinfekčních a sterilizačních metod. Práce je zaměřena především na korónové výboje a jejich možné praktické aplikace pro dekontaminaci až sterilizaci povrchů nebo kapalin a jako terapeutická metoda v medicíně. Zároveň je tady prostor pro výzkum vlivu baktericidního agens korónových výbojů na různé typy bakterií, jejich spór, kvasinek, hub a jiných mikroorganismů.

Chemirezistory na bázi nanostrukturovaných oxidů: detekce plynných analytů s různými charakteristickými skupinami

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Ačkoli objev prvních chemirezistorů s oxidickými citlivými vrstvami byl publikován již v šedesátých letech a od let devadesátých jsou tyto laciné součástky určené pro detekci plynů komerčně produkované ve velkých sériích, jejich výzkum a vývoj zdaleka není ukončen. Zatímco chemické složení citlivé vrstvy je víceméně ustálené, nový impuls pro zdokonalení parametrů těchto senzorů přišel v cíleném modulování morfologie citlivé vrstvy – byla zvládnuta technologie nanostrukturování oxidů. Pro chemirezistory je podstatné, že geometrické rozměry oxidických nanostruktur mohou být srovnatelné s Debyovou délkou pro daný materiál. To nám umožňuje přiblížit se konceptu "molekulárního spínače", kdy jediná molekula analytu otvírá či uzavírá vodivý kanál v citlivé vrstvě. Student se v rámci práce bude věnovat syntéze oxidických nanostruktur (převážně hydrotermálními metodami) a proměřením jejich odezvy na "modelové analyty" (plyn s oxidačními účinky, redukčními účinky, Lewisova kyselina, Lewisova báze, různý molekulární dipólmoment). Analyty budou voleny tak, aby bylo možné získané poznatky zobecnit.

Dezinfekční účinky nízkoteplotního plazmatu pro medicínské využití

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Plazmová medicína je nová a rozvýjející se oblast vědeckého bádání. Její mikrobicidní vlastnosti, můžou být vhodnou náhradou konvenčních dezinfekčních a sterilizačních metod ran a povrchových infekcí. Práce je zaměřena především na koronové výboje a jejich perspektivu pro dezinfekci ran a jejich paliativní léčbu v onkologii nebo léčbu infekcí v dermatologii a podiatrii. Zároveň je tady prostor pro výzkum vlivu baktericidního agens korónových výbojů na různé typy bakterií, jejich spór, kvasinek, hub a jiných mikroorganismů.

Nanostrukturované polovodiče pro chemické senzory

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jan Vlček, Ph.D.

Anotace

Výzkum v oblasti morfologie materiálů pro aktivní prvky chemických senzorů se v posledních letech ubírá směrem k nanostrukturování. Nano-morfologie nabízí oproti nestrukturovaným materiálům unikátní vylepšování parametrů senzorů, především pak selektivity a citlivosti. Cílem práce je systematický výzkum vztahu morfologie polovodivých materiálů k jejich detekčním vlastnostem v chemických plynových senzorech. Nanostrukturované polovodiče budou připravovány především pomocí metod CVD (depozice z plynné fáze) a kromě jejich morfologie budou studovány i elektrotransportní vlastnosti, chemické složení a další parametry.

Perkolační oxidické struktury s heteropřechody: využití pro detekci toxických plynů

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

V posledních několika letech se pro detekci plynů stále častěji využívají oxidické struktury, které z pohledu elektrických vlastností nemají charakter "homogenních" rezistorů, ale jedná se o heteropřechody tvořené zrny dvou různých polovodičů (oxidů) s odlišnými šířkami zakázaného pásu. Citlivá vrstva výsledného senzoru má charakter dvojrozměrné nebo trojrozměrné perkolační struktury. Kritickými požadavky na citlivou vrstvu jsou: a) odloučení obou oxidických fází; b) velikost zrn řádově jednotky mikrometrů. Pokud detekovaný plyn interaguje s výše popsanou heterostrukturou, dochází ke změnám velikosti energetické bariéry na heteropřechodech a současně se dramaticky mění vodivost obou zúčastněných polovodičů. Výsledkem pak je změna "integrální" hodnoty elektrického odporu takového senzoru o několik řádů. Disertační práce se zaměří především na přípravu popsaných oxidických heteropřechodů metodou termální oxidace a následnou charakterizaci detekčních parametrů takovýchto senzorů.

Počítačové modelování nízkoteplotního plazmatu a elektrických výbojů

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Předmětem práce je počítačové modelování nízkoteplotního plazmatu, především v souvislosti s jeho generováním v elektrických výbojích, což by mělo přispět k objasnění chemických reakcí ve výbojích a jejich prostorového rozložení. Práce předpokládá seznámení se s problematikou fyziky plazmatu, počítačovým modelováním, výběr vhodné resp. vhodných metod k modelování vybraného problému a kontrolu s experimentem. Práci je možné spojit i s výzkumem baktericidních vlastností nízkoteplotního plazmatu a případně modelovat interakci plazmatu s organickými strukturami.

Příprava a analýza nanokrystalů křemíku získaných technologií využívající netermální plazma

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Od doby, kdy byla na křemíkových nanokrystalech (Si-NCs) pozorována efektivní fotoluminiscence (PL), požívají tyto nanostruktury významné pozornosti vědecké veřejnosti. Velké úsilí bylo věnováno především optimalizaci technik jejich přípravy a následné úpravy, tak, aby bylo možno připravovat dostatečné množství Si-NCs o vlastnostech vhodných pro specifické aplikace (solární panely, generace světla, biozobrazování, biologie a medicína). Jednou z nejvíce nadějných technik pro tento úkol se zdá být aplikace nízkoteplotního netermálního plazmatu (NTP, radiofekvenční technologie nebo využití dielektrického-bariérového výboje). Ve srovnání s jinými metodami, můžeme pomocí nízkoteplotního plazmatu vytvářet až řádově vyšší množství Si-NCs (až 1 mg/min). Takto vzniklé nanokrystaly navíc neobsahují artefakty pocházející z chemické nebo elektrochemické přípravy. V rámci práce bude student optimalizovat přípravu SI-NCs pomocí nízkoteplotního plazmatu ve skleněné trubuci a studovat vliv okolních podmínek na vlastnosti Si-NCs. Vlastnosti Si-NCs budou charakterizovány především pomocí časově integrované a rozlišené laserové spektroskopie a metodou EDS.

Struktury na bázi černých kovů a jejich optimalizace pro aplikace v senzorice, optice a optoelektronice

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Michal Novotný, Ph.D.

Anotace

Tématem práce je výzkum struktur založených na černých kovech pro aplikace v senzorice, optice a optoelektronice. Pro přípravu vrstev černých kovů se zamýšlí využít PVD technik (vakuové napařování, magnetronové naprašování, pulzní laserová depozice). Budou vybrány vhodné kovy s ohledem na danou aplikaci, např. Au, Al, Ag, Pd,… Při přípravě vrstev černých kovů bude studován vliv depozičních podmínek a možnosti jejich řízení s cílem dosáhnout požadovaných vlastností. Mezi ovlivňované parametry vrstev patří zejména tloušťka, drsnost, mikro a nanostruktura, které významně ovlivňují poměr plochy a objemu, chování plasmonu, a následně optické a elektrické vlastnosti. Optické vlastnosti budou studovány pomocí spektrofotometrie s využitím integrační koule, FTIR a spektrální elipsometrie (UV-IČ). Elektrické vlastnosti budou charakterizovány pomocí měření vodivosti, Hallova měření a impedanční spektroskopie. Pro aplikaci v senzorice se předpokládá využití v křemenných krystalových rezonátorech s citlivými vrstvami obsahujícími černé kovy dekorované organickými receptory (ftalocyaniny a porfyriny). Tyto senzory budou využívány pro detekci plynných analytů obsahujících v molekule dusík, a to včetně taggantů výbušnin. Hodnoty jejich mechanických parametrů (střižného modulu pružnosti a akustické impedance) jsou blízké hodnotám pro křemen – v synergii s malým množstvím organických látek, které splní roli receptorů specifických pro daný analyt. Tento přístup sníží mez detekce a zdokonalí selektivitu křemenného krystalového rezonátoru při zachování vysoké hodnoty činitele jakosti. Pro aplikaci v optice a optoelektronice bude cílem zajistit maximální absorpci elektromagnetického záření v daném rozsahu vlnových délek, kdy difuzní reflektivita nepřekračuje 5%. Předpokládá se využití struktur jako absorbéry pro detektory, solární panely a displeje. Pro modifikaci vlastností struktur s černými kovy bude též zkoumána interakce s intenzivním laserovým zářením. Práce bude realizována spolu s Fyzikálním ústavem AVČR.

Studium intenzifikace netermálních výbojů a jejich použitelnosti pro účely dekontaminace povrchů a kapalin

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Cílem práce je intenzifikace stávajících netermálních výbojů s ohledem na možnost jejich použití pro účely dekontaminace povrchů a kapalin. Intenzifikací se rozumí dosažení vyšších výkonů výbojů, popřípadě dosažení kvalitativní změny v jejich režimu bez nežádoucích jevů, jakými jsou přechod do jiskry nebo do oblouku, nadměrný ohřev v oblasti výboje atd. Modifikace (intenzifikace) může být obecně provedena například zařazením vhodného prvku do elektrického obvodu výboje, změnou geometrie elektrod, změnou charakteru napájecího napětí výboje nebo ovlivňováním již vytvořeného plazmatu mezi elektrodami výboje. Poslední možnost zahrnuje například dodatečné přivádění proudícího plynu do prostoru mezi elektrodami, působení elektromagnetického pole či ultrazvuku na plazma, atd. Intenzifikovaný výboj bude poté testován pro účely dekontaminace povrchů nebo kapalin. Bude zjišťována zejména jeho dekontaminační účinnost (procentuální úbytek bakterií po expozici výbojem) a energetická výtěžnost dekontaminace (počet umrtvených bakterií na jednotku energie přivedené do výboje).

Transport nosičů náboje v nanostrukturovaných a nanokompozitních materiálech

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.

Anotace

Tématem práce je teoretické i praktické studium mechanismů přenosu náboje v nano-strukturovaných a nano-kompozitních materiálech připravených ve formě tenkých vrstev, povlaků, aerogelů. Cílem práce je návrh modelů popisující přenos náboje v reálných materiálech používaných pro chemické senzory. Vlastnosti nanostrukturovaných vzorků budou v závislosti na teplotě a intenzitě magnetického pole měřeny v systému Quantum Design - PPMS. Práce předpokládá (i) modelování a simulaci transportu nosičů náboje pomocí metody konečných prvků, (ii) návrh a realizaci software pro řízení, sběr a zpracování dat ze systému PPMS (iii) hledání analytického modelu popisujícího reálné (naměřené) vlastnosti vzorků v závislosti na jejich nanostruktuře.

Využití nanostrukturovaných a nanoporezních materiálů pro chemické senzory

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.

Anotace

Významný rozvoj technologií přípravy nanomateriálů v posledních dvou dekádách umožnil přípravu celé řady senzoricky aktivních materiálů s unikátní strukturou a vlastnostmi. Poměrně jednoduchými vakuovými technikami je dnes z materiálů používaných pro chemické senzory možno připravovat nanočástice, nanodráty, případně nanotrubice definovaných rozměrů a tvarů na celé řadě substrátů. Z hlediska chemické senzoriky vykazují takto nanostrukturované materiály v mnoha směrech unikátní vlastnosti (nízká pracovní teplota, vysoká citlivost a selektivita). Cílem práce bude návrh a realizace senzorů s různě nanostrukturovanými aktivními vrstvami, nosiči aktivních vrstev a příprava selektivních nanomembrán nad aktivní detekční vrstvou.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi