Počkejte prosím...
Analytical and Physical Chemistry (double degree)

Analytical and Physical Chemistry (double degree)

Doktorský program, Fakulta chemicko-inženýrská

Společný studijní program se zahraničními univerzitami - dva diplomy za jedno studium.

The aim of the double-degree doctoral study programme Analytical and Physical Chemistry is to educate highly qualified specialists with theoretical knowledge and practical skills in analytical and physical chemistry. Graduates of this programme will be prepared for independent research work at academic institutions, universities or in practice in the field of analytical drug chemistry, forensic analytical chemistry, quality engineering and analytical chemistry, technical physical chemistry, thermodynamics, quantum chemistry, chemical physics, membrane engineering, etc.

Uplatnění

The graduate of the double-degree programme Analytical and Physical Chemistry will have theoretically and practically mastered experimental techniques and instrumentations corresponding to his/her specialization and qualified knowledge of principles and possibilities of its use. Furthermore, the mastered methodology of interdisciplinary scientific work, modern laboratory and computational techniques, advanced methods of applied mathematics and statistics together with language- and soft-skills will ensure to the graduate the appropriate personnel growth, increased society prestige and better position on the labour market.

Detaily programu

Zahraniční partnerské univerzity
École Nationale Supérieure de Chimie de Lille, France
Universität Regensburg, Germany
Université de Bourgogne, France
UiT Norges arktiske universitet, Norway
École nationale supérieure de chimie de Rennes, France
Jazyk výuky Anglický
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia Prezenční
Garant studia doc. Ing. Karel Friess, Ph.D.
Kód programu ADD402
Místo studia Prague + partner university
Kapacita 6 studentů
Počet vypsaných prací 9

Vypsané disertační práce

Charakteristika struktury a optické aktivity organometalických komplexů pmocí kvantové chemie

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

Anotace

Komplexy kovů s organickými ligandy mají často unikátní optické vlastnosti, kterých se dá využít při zobrazování biologických objektů nebo k detekci různých analytů. V poslední době se objevily nové jevy při využití polarizované spektroskopie, např. cirkulárně-polarizované luminiscence nebo rezonanční Ramanovy optické aktivity, potenciálně vedoucí k dalším aplikacím. Jejich teoretický popis je ale dosud neúplný. Na modelových systémech proto prozkoumáme schopnost současných metod kvantové a výpočetní chemie popsat polarizační jevy na těchto výpočetně obtížných (relativita, vysokospinové stavy), ale zajímavých systémů.

Interpretace Ramanovy optické aktivity nukleových kyselin

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

Anotace

Spektroskopie vibrační Ramanovy optické aktivity je nová a dynamicky se rozvíjející analytická metoda poskytující cenné informace např. o struktuře biopolymerů a enzymů. Její použití je velmi závislé na interpretaci spekter pomocí molekulárně dynamických a kvantově chemických výpočetních metod. U nukleových kyselin, přestože experimentálně lze měřit velmi zajímavé systémy včetně virů, není vztah mezi spektrem a strukturou zcela znám. Problémem je výpočetní náročnost pro tak velké a komplexní molekuly. V práci se proto zaměříme na vývoj experimentální i výpočetní metodologie na modelových systémech, zohledňující specifické vlastnosti nukleových kyselin, jako je jejich flexibilita a polarita. Předpokládáme použití i vývoj moderních výpočetních metod, jako je kombinace klasické a kvantové mechaniky, a testování různých modelů pro rozpouštědlo eventuelně okolí molekul při jejich interakcích.

Membrány s cílenou nanostrukturou pro selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)

Anotace

Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. Pro dělení plynů se technologicky používají převážně polymerní membrány, jejichž výkon (propustnost nebo separační účinek) se může dodatečně upravovat cíleným zabudováním kapalných či pevných aditiv do polymerní matrice. Dizertační práce bude zaměřena na přípravu, charakterizaci a testování tzv. mixed matrix membranes pro separaci plynů na bázi sklovitých polymerů a funkčních nanoaditiv s cíleně připravenou strukturou. Vedle toho bude součástí práce i modelování separačního procesu. Výsledkem práce bude připravený a otestovaný membránový materiál pro efektivní odstranění CO2 z bioplynu a rozšíření znalostí v daném membránovém oboru.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Nové stabilní membrány pro nanofiltraci a pervaporaci

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)

Anotace

Membránové separační procesy umožňují účinné čištění polárních nebo nepolárních rozpouštědel od nežádoucích složek na základě sítového mechanismu (tlakové metody) nebo chemické afinity (rozpustnostně-difuzní mechanismus). Práce bude zaměřena na testování robustních membránových materiálů stabilních v širokém intervalu pH a s cílenými separačními vlastnostmi pro specifické membránové operace. Kromě přípravy, charakterizace a testování materiálů bude práce zahrnovat i modelování separačního procesu. Výsledkem této práce bude kromě přípravy účinného separačního materiálu a popisu modelu rozšíření znalostí v daném membránovém poli.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Nové účinné separační membrány pro čištění vody a odpadních vod na bázi hybridních materiálů na bázi uhlíku

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)

Anotace

Stávající membránové separační procesy umožňují efektivní čištění i fyzikální desinfekci vody od nežádoucích složek na základě sítového mechanismu bez nutnosti použití chemických činidel. Velikosti pórů a jejich rozložení na povrchu membrány je důležitým faktorem pro účinné odstranění kontaminantů a mikroorganismů. V práci budou studovány možnosti využití nově připravených membránových materiálů na bázi uhlíkových materiálů (uhlíkové nanotrubice, deriváty grafenu aj.) s cílenými povrchovými modifikacemi (např. dopování antimikrobiálními činidly atd.) za účelem efektivního odstranění vybraných kontaminantů z vody. Vedle přípravy, charakterizace a testování materiálů bude součástí práce i modelování separačního procesu. Výsledkem práce bude vedle přípravy efektivního separačního materiálu a popisujícího modelu i rozšíření znalostí v daném membránovém oboru.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Návrh rozpustných povrchově-aktivních surfaktant-cyklodextrinových formulací

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

Cyklodextriny (CD) jsou přírodní macrocyklické sloučeniny složené z glukopyranozových jednotek orientovaných do hydrofobní kavity a hydrofilního povrchu, tvořící inkluzní komplexy s rozmanitými látkami. Díky jejich nízké ceně jsou hlavními kandidáty pro zvyšování rozpustnosti málo rozpustných látek, např. farmaceuticky-aktivních přísad nebo povrchově aktivních látek s velmi dlouhým alkylovým řetězcem (surfaktanty). Cílem navrhované dizertační práce (v rámci programu MEDOK mezi VŠCHT Praha a Univerzitou v Regensburgu) je navrhnout biokompatibilní ve vodě dobře rozpustné surfaktant-cyklodextrinové formulace. Jelikož surfaktanty s dlouhým alkylovým řetězcem jsou skoro nerozpustné ve vodě, použitím fázově- a chemicky rovnovážných metod bude surfaktant/CD interakce v první řadě studována v roztocích alkyl sulfátů a v roztocích solí (ne)nasycených mastných kyselin (Praha). Pro vybrané surfaktant-CD kombinace, efekt komplexace CD se surfaktanty na chování v roztocích a na fázovém rozhraní vzduch-voda bude studován pomocí statických a dynamických metod (Regensburg). Strukturní vhled do připravených kapalných formulací bude poskytnut pomocí rozptylových, spektroskopických a mikroskopických metod (Regensburg). Použitím souboru navzájem se doplňujících rovnovážných, mezifázových a strukturních experimentálních technik a analýzou výsledků s ohledem na strukturu surfaktantu a cyklodextrinu, vliv teploty a přítomnost iontů, by mělo vést k návrhu vhodných povrchově-aktivních surfaktant-cyklodextrinových formulací.

Odstranění kationtů těžkých kovů z vody pomocí prekurzorů na bázi grafenoxidu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)

Anotace

Přítomnost iontů těžkých kovů ve vodě představuje vážný problém pro lidské zdraví i životní prostředí. Možnost efektivního a jednoduchého odstranění nežádoucích kationtů z vody adsorpcí bez nutnosti použití neekologických činidel představuje globálně velkou výzvu pro vědce v daném oboru. V práci budou studovány možnosti využití nově připravených adsorpčních materiálů na bázi uhlíkových materiálů (dopované a modifikované deriváty grafenu). Vedle přípravy, charakterizace a testování vlastností materiálů a účinnosti adsorbentů pro účinné odstranění kontaminantů z vody bude součástí práce i vývoj metodiky pro post-procesní oddělení adsorbentu z vyčištěné vody. Výsledkem práce bude vedle přípravy efektivního adsorpčního materiálu a i rozšíření znalostí v daném materiálovém a procesním oboru.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Počítačové simulace dynamiky vzniku peptidových fibril v roztocích osmolytů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)
Vedoucí práce: RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D.

Anotace

Diabates, Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba mají společné, že v průběhu jejich rozvoje dochází k tvorbě peptidových fibril. V tomto projektu se zaměříme na teoretický popis kinetiky vzniku a růstu těchto fibril a následně na vliv přítomnosti (de)stabilizujících aditiv. Na začátku této dizertační práce kandidát použije teoretický aparát na peptidovou sekvenci, GNNQQNY, jednu z nejjednodušších sekvencí tvořících fibrilové struktury. Pomocí metod jako molekulové dynamiky s paralelním temperováním budou provedeny rozsáhlé simulace peptidů v přítomnosti močoviny nebo TMAO. Detailní znalost povrchu volné energie bude využita při následném vzorkování reaktivních trajektorií speciálními metodami ‘transition path sampling’ nebo ‘forward flux sampling‘ a výpočtu dílčích rychlostních konstant. Tyto budou využity ve vyvíjeném Markovovském modelu, jehož řešením budou získány hlavní reakční kanály. Následně bude tato metodologie aplikována při studiu složitějších peptidů, např. Ab42, a komplexních biologicky aktivních aditiv, např. ATP.

Vývoj statisticko-mechanického modelu pro popis velkých iontů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemie (double degree)
Vedoucí práce: RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D.

Anotace

Teorie hydrofóbních interakcí umožňuje popis čistě hydrofóbních molekul nejrůznějších velikostí pomocí analytického Hamiltoniánu. Popis velkých iontů vyžaduje zahrnutí elektrostatických interakcí. Na VŠCHT Praha, ve skupině Dr. Heydy bude kandidát pracovat na vývoji a implementaci zobecněného analytického modelu. Na univerzitě v Regensburgu pak na nastavení volných parametrů modelu na přesná simulační data. Skupina prof. Horinka má bohaté zkušenosti s popisem solvatace iontů a jejich adsorpcí na funkcionalizované povrchy. Ve skupině prof. Horinka kandidát provede molekulárně dynamické simulace, resp. výpočty solvatačních energií a efektivních interakčních potenciálů (mezi ionty, mezi iontem a povrchem), které poslouží jako referenční data pro nastavení a následnou validaci analytického modelu.


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