Počkejte prosím chvíli...
Nepřihlášený uživatel
Nacházíte se: VŠCHT PrahaFCHI  → Studium na FCHI → Zájemci o studium → Zájemci o doktorské studium → Doktorské studium → Témata vypsaných disertačních prací
iduzel: 13278
idvazba: 15815
šablona: stranka
čas: 9.7.2020 04:36:14
verze: 4671
uzivatel:
remoteAPIs: https://cis-web-test.vscht.cz/redirect/
branch: trunk
Obnovit | RAW

Stará verze

POZOR - tato stránka již není aktuální. Nové zobrazení nabídky témat disertačních prací naleznete na stránce Témata disertačních prací  na FCHI.

Tato stránka slouží pouze fakultním koordinátorům pro kontrolu a schválení jednotlivých témat.

Témata disertačních prací pro rok 2020/2021

Ab initio fotodynamika v kondenzované fázi: Vývoj metod a aplikace

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Výpočetní fotodynamika zaznamenala v posledních letech nebývalý rozvoj, kdy je nyní možné simulovat ultrarychlé děje středně velkých molekul. Tato dizertační práce bude zaměřena na vývoj metod a apliakce metod teoretické fotodynamiky pro modelování světlem vyvolaných dějů v kondenzované fázi. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Ab initio fotodynamika v kondenzované fázi: Vývoj metod a aplikace

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Výpočetní fotodynamika zaznamenala v posledních letech nebývalý rozvoj, kdy je nyní možné simulovat ultrarychlé děje středně velkých molekul. Tato dizertační práce bude zaměřena na vývoj metod a apliakce metod teoretické fotodynamiky pro modelování světlem vyvolaných dějů v kondenzované fázi. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Acidorezistentní formy prazolů pro účinnější léčbu žaludečních vředů

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)
Skořepová Eliška, Ing. Ph.D. ( sko...@seznam.cz)

Advanced formulation approaches for topical delivery

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Zbytovská Jarmila, doc.Mgr. Dr.rer.nat. ( zby...@vscht.cz)

Advanced formulation with biologically sourced microparticles

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Analýza drog a padělků léčiv pomocí metod vibrační a chiroptické spektroskopie

Setnička Vladimír, prof. Ing. Ph.D. ( set...@vscht.cz)
Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Práce se soustředí na vývoj metod strukturní analýzy drog a farmaceuticky významných látek a léčiv, včetně identifikace jejich padělků, metodami vibrační (infračervené a Ramanovy) a chiroptické (cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita) spektroskopie. Předmětem analýz budou nejen standardy a originální přípravky, ale také reálné vzorky ze záchytů (tradiční drogy, NSD, stimulancia, přídavky na léčbu erektilní dysfunkce, benzodiazepiny, steroidy atp.). Ve vzorcích budou sledovány rozdíly v chemickém složení (až na úroveň molekulárních projevů optické aktivity) a v morfologii. Použití DFT kvantově chemických výpočtů a simulací umožní nejen interpretaci spekter, ale i detailní popis struktury studovaných molekul. Práce bude realizována za podpory grantových projektů bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra ČR.

Anomalies of aqueous solutions of simple alcohols and their consequences for industrial applications

Basařová Pavlína, doc. Dr. Ing. ( bas...@vscht.cz)

Anomálie vodných roztoků jednoduchých alkoholů a jejich důsledky pro průmyslové aplikace

Basařová Pavlína, doc. Dr. Ing. ( bas...@vscht.cz)
Short-chain alcohols (C1-C3) are used as solvents, co-solvents or co-surfactants in many industrial, biotechnological and pharmaceutical applications and, at the same time, they are of great interest due to their atypical physico-chemical properties over a broad range of composition. They exhibit anomalous behaviour when mixed with water, which has been proven to be a result of the ordered formation of water and alcohol molecules. The result is a significant drop in surface tension, multiple increases in viscosity and a dramatic change in bubble surface mobility and bubble coalescence. In these systems, additional added surfactants do not behave in the common manner. At the moment there are only few studies of the overlap of the mentioned anomalies into real chemical or biological processes. The aim of this project is study the behaviour of ethanol-water and propanol-water mixtures in aerated systems. The basis will be the visualization of processes (high-speed camera) and measurement of surface tension, coalescence and interphase viscosity. In three-phase systems, bubble adhesion and droplet spreading will be studied.

Aplikace mikrobicidních vlastností koronového výboje

Scholtz Vladimír, doc. Ing. Ph.D. ( sch...@vscht.cz)
Khun Josef, Ing. Ph.D. ( Jos...@vscht.cz)
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.

Automatizované studium mechanismů fotochemických reakcí

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Dizertační práce bude zaměřena na studium mechanismů reakcí v základním i v excitovaných stavech, s využitím ab initio technik a technik ab initio molekulové dynamiky. Očekává se vývoj nových výpočetních technik zaměřených na automatické vyhledávání klíčových aspektů reakčních mechanismů.

Automatizované studium mechanismů fotochemických reakcí

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Dizertační práce bude zaměřena na studium mechanismů reakcí v základním i v excitovaných stavech, s využitím ab initio technik a technik ab initio molekulové dynamiky. Očekává se vývoj nových výpočetních technik zaměřených na automatické vyhledávání klíčových aspektů reakčních mechanismů.

Bioinženýrské a farmaceutické využití lipozomů a jejich kompozitů

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Hanuš Jaroslav, Mgr. Ph.D. ( han...@vscht.cz)

Combined dissolution and permeation platform for the screening of formulation prototypes

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Combined dissolution and permeation platform for the screening of formulation prototypes

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Degradace organických látek fixovaných v cementové matrici

Řezanka Pavel, doc. RNDr. Ing. Ph.D. ( pav...@vscht.cz)
Večerník Petr, Ing. Ph.D.
Cílem práce bude sledovat a charakterizovat degradační a interakční procesy vybraných organických látek fixovaných v cementové matrici v prostředí úložišť radioaktivních odpadů, kdy dominantními degradačními ději budou radiolýza a hydrolýza. Prvním typem studovaných látek jsou plastifikační přísady, které ovlivňují zpracovatelnost betonů. Jejich degradací může docházet ke změnám mechanických, strukturních a fyzikálně-chemických vlastností betonů, která jsou používány jako konstrukční prvky úložišť. Druhým typem studovaných látek jsou iontoměniče, které mohou být jedním z typů radioaktivních odpadů fixovaných do cementových matric. Jejich degradací může docházet ke změnám mechanických, strukturních a fyzikálně-chemických vlastností těchto forem odpadů a k následnému uvolňování radionuklidů z cementové matrice. V této problematice budou využity techniky kapilární elektroforézy a atomové absorpční a infračervené spektroskopie.
Toto téma je součástí problematiky studované v rámci národních výzkumných projektů a evropského projektu EURAD CORI (Cement Organics Radionuclide Interaction).

Dezinfekční účinky nízkoteplotního plazmatu pro medicínské využití

Scholtz Vladimír, doc. Ing. Ph.D. ( sch...@vscht.cz)
Kříha Vítězslav, MUDr. Ing. Ph.D.
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.

Elektrochemická úložiště energie na bázi chemie kov-vzduch

Kosek Juraj, prof. Dr. Ing. ( Jur...@vscht.cz)
Pocedič Jaromír, Ing. Ph.D.
Společnost se stále více začíná přiklánět k získávání elektrické energie z obnovitelných zdrojů a k jejímu skladování do období její potřeby. Bohužel hlubší rozmach stávajících technologií pro ukládání elektrické energie, jako jsou například lithium-iontové baterie či vanadové redoxní průtočné baterie, je brzděn vysokou cenou základních surovin pro jejich výrobu. Jednou z cest, jak na trh přinést levné technologie pro akumulaci elektrické energie, je využít coby elektroaktivní materiály nejhojněji zastoupené chemické prvky či sloučeniny v zemské kůže. Těmi jsou běžně požívané kovy jako železo, zinek, hliník či hořčík, ale také překvapivě i vzdušný kyslík.

Nosným tématem této práce bude výzkum v oblasti elektrochemického systému zinek-vzduch. Pozornost se bude věnovat studiu a optimalizaci jednotlivých komponent systému. Důraz bude kladen na komplexní pochopení dějů probíhajících na zinkové a kyslíkové elektrodě během nabíjení a vybíjení pomocí pečlivě navržených experimentů či matematických modelů. Zároveň bude optimalizována struktura zinko-vzduchové technologie z hlediska jejího uspořádání (sekundární baterie/regenerační palivový článek, mono-/bi-funkční elektrody), tak aby byla zajištěna dlouhodobá stabilita navrženého systému.

Výstupem doktorské práce bude nejen série publikací, ale také praktické poznatky vedoucí ke zdokonalení technologií na bázi kov-vzduch a to vzhledem k energetické účinnosti, životnosti a maximálnímu měrnému výkonu. Na projektu bude doktorand spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z několika firem a univerzit.

Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz

Experimentální a modelovací studie difúzních a relaxačních procesů v polymerech

Kosek Juraj, prof. Dr. Ing. ( Jur...@vscht.cz)
Zubov Alexandr, Ing. Ph.D. ( Ale...@vscht.cz)

Fluidní procesy zpracování nano-suspensí

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Fotochemické děje v astrochemii

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Práce bude zaměřena na děje vyvolané v astrochemicky významných molekulách a systémech zářením o různé vlnové délce. Pozornost bude věnována zajména ledovým částicím a roli vysoko-energetického záření. Více informaci viz http://photox.vscht.cz.

Fyzikálně-chemické vlastnosti modelových elektrolytů pro příští generaci akumulátorů energie

Dohnal Vladimír, doc. Ing. CSc. ( doh...@vscht.cz)
Fulem Michal, prof. Ing. Ph.D. ( ful...@vscht.cz)
V souladu se současnými trendy v oblasti elektrochemické technologie se tento doktorský projekt bude zabývat systematickým zkoumáním směřujícím k vývoji bezpečných, udržitelných a vysoce účinných elektrolytických médií pro příští generaci nabíjecích baterií a superkondenzátorů. Projekt se zaměří na experimentální stanovení zásadních fyzikálně-chemických vlastností perspektivních vodných elektrolytů typu WiSE (Water-in-Salt Electrolyte) a objasnění jejich chování. U vybraných lithných a sodných solí budou stanoveny fázové přechody a jejich rozpustnosti ve vodě a v modelových směsích voda/kosolvent, s cílem vymezit homogenní kapalné oblasti těchto směsí. Zkoumána bude chemická, elektrochemická a tepelná stabilita těchto WiSE formulací, měřena aktivita vody, jejich hustota, viskozita, a elektrická vodivost v závislosti na složení a teplotě, přičemž tyto vlastnosti budou následně korelovány a analyzovány s využitím vhodných modelů. Pro získání vhledu do molekulárního pozadí pozorvaného chování budou též aplikovány metody výpočetní chemie.

Hmotnostně-spektrometrické zobrazování biologicky aktivních látek

Sýkora David, doc. Dr. RNDr. ( syk...@vscht.cz)
Vrkoslav Vladimír, Mgr. Ph.D. ( Vrk...@uochb.cas.cz)
Práce bude zaměřena na vývoj a optimalizaci metod MALDI hmotnostně-spektrometrického zobrazování (MSI) léčiv a především lipidů v řezech živočišných tkání. Pozornost bude věnována porovnání různých metod přípravy vzorků před samotnou analýzou, měření a vyhodnocení naměřených dat. Optimalizované metody budou následně použity pro charakterizaci změn ve složení lipidů v myších modelech neurodegenerace vzhledem k příslušným kontrolám. Dále bude sledován vliv potencionálních neuroprotektivních látek na změny v lipidech vzhledem k neléčeným modelům neurodegenerace.

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

Vrňata Martin, prof. Ing. Dr. ( vrn...@vscht.cz)
Vlček Jan, Ing. Ph.D. ( Jan...@vscht.cz)
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.

Identifikace a kvantifikace různých lékových forem pomocí THz spektroskopie

Urban Štěpán, prof. RNDr. CSc. ( urb...@vscht.cz)
Pokročilá metoda terahertzové spektroskopie, která umožňuje detekci vibračních modů, které příslušejí slabým inter- a intra-molekulovým interakcím (vodíkové, Van der Waalsovy, disperzní a jiné vazby), dovoluje rozpoznat rozdílné polymorfní stavy léků, které závisí na způsobu výroby, délce a teplotě skladování. Tímto způsobem lze rozpoznat stárnutí léků, odlišný způsob výrobního procesu (padělky) i za předpokladu, že chemické složení je identické.

Identifikace biomarkerů nádorových a degenerativnich onemocnění v tělních tekutinách pomocí molekulové spektroskopie

Setnička Vladimír, prof. Ing. Ph.D. ( set...@vscht.cz)
Sýkora Jan, Ing. Ph.D. ( syk...@icpf.cas.cz)
V práci budou analyzovány vzorky biotekutin (především krevní plazmy) jedinců trpících vybranými závažnými onemocněními (například Alzheimerovou chorobou, karcinomem slinivky břišní, hepatocelulárním karcinomem) metodami molekulové spektroskopie (elektronový cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita, infračervená absorpční a Ramanova spektroskopie, NMR) s cílem zhodnotit potenciál těchto metod a jejich kombinací pro identifikaci nových biomarkerů. Studie bude doplněna o analýzy odpovídající vzorků kontrolních jedinců. Součástí práce bude vývoj algoritmů pro zpracování spektrálních a metabolomických dat a identifikaci biomarkerů. Studie bude prováděna ve spolupráci s klinickými pracovišti (VFN Praha, ÚVN Praha) a za podpory grantových projektů.

Individuální a skupinová identifikace osob na základě digitálně zakódované lidské pachové signatury

Urban Štěpán, prof. RNDr. CSc. ( urb...@vscht.cz)
Práce je zaměřena na detailní analýzu pachových vzorků dobrovolníků pomoci GCxGC-TOF, na jejich digitalizaci a rozvoj olfaktronických metod individuální a skupinové identifikace osob.

Interakce vybraných stopovačů s cementovými materiály

Řezanka Pavel, doc. RNDr. Ing. Ph.D. ( pav...@vscht.cz)
Večerník Petr, Ing. Ph.D.
Cílem práce bude studovat migrační procesy vybraných radioaktivních i neaktivních stopovačů (zejména specií uhlíku a jódu) v prostředí cementové matrice a interakční procesy cementové matrice a podzemní vody. Výsledky sorpčních a difúzních experimentů a také loužicích a kolonových interakčních experimentů vedených v laboratoři budou porovnávány s experimentem prováděným in-situ v podzemní laboratoři Grimsel. Laboratorní testy budou probíhat za běžných podmínek a také v anaerobním rukavicovém boxu v prostředí bez přítomnosti kyslíku a CO2, aby mohl být studován vliv podmínek prostředí na speciaci a migrační chování stopovačů. V této problematice budou využity techniky kapilární elektroforézy, atomové absorpční spektroskopie a radioanalytické detekce.
Toto téma je součástí problematiky studované v rámci národních výzkumných projektů a mezinárodního projektu CIM (Carbon and Iodine Migration through aged cement).

Isolace biologicky aktivních látek z rostlin rodu Sutherlandia a identifikace jejich molekulové struktury

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
U rostlin rodu Sutherlandia byla identifikována jejich využitelnost pro léčbu nejrůznějších nemocí. Cílem práce je isolovat nové biologicky aktivní látky, identifikovat jejich molekulovou strukturu využitím vysoce rozlišené NMR a MS, a ve spolupráci se screeningovými centry popsat jejich biologickou aktivitu.

Isolace biologicky aktivních látek z rostlin rodu Sutherlandia a identifikace jejich molekulové struktury

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
U rostlin rodu Sutherlandia byla identifikována jejich využitelnost pro léčbu nejrůznějších nemocí. Cílem práce je isolovat nové biologicky aktivní látky, identifikovat jejich molekulovou strukturu využitím vysoce rozlišené NMR a MS, a ve spolupráci se screeningovými centry popsat jejich biologickou aktivitu.

Kontinuální příprava vícekomponentních nosičů pro doručování léčiv

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)

Matematické modelování elektrochemických článků

Kosek Juraj, prof. Dr. Ing. ( Jur...@vscht.cz)
Mazúr Petr, Ing. Ph.D.
Rozvoj obnovitelných zdrojů energie (větrných turbín a fotovoltaiky) jakož i elektromobilů klade vysoké nároky na ukládání elektrické energie buď ve stacionárních distribuovaných úložištích energie nebo v bateriích s vysokou měrnou energií a dostatečným výkonem. Vývoj technicky, ekologicky, bezpečnostně i cenově vyhovujících řešení pro tyto aplikace probíhá primárně empiricky. Cílem tohoto projektu je vyvinutí modelů několika elektrochemických článků, které umožní lépe pochopit praktická omezení jednotlivých článků, otestovat různé hypotézy a systematicky vyvíjet lepší elektrochemické články.
Jedná se o vysoce aktuální Ph.D. projekt navazující na experimentální výzkum v naší výzkumné laboratoři. Řešením modelových rovnic budou jednak koncentrační a potenciálové profily, jednak zátěžové a vybíjecí charakteristiky různých baterií. Soustředíme se na následující elektrochemické systémy: (i) redoxní průtočné baterie, (ii) klasické olověné akumulátory, (iii) zinko-vzduchové sekundární baterie či palivové články. V modelování budou využity také meso-skopické prostorově 3D modely navazující na naše předchozí aktivity. Tak bude možno například simulovat transport kyslíku a jeho redukci na vzduchové porézní elektrodě baterie zinek-vzduch či dendritický růst zinku při jeho depozici.
Doktorand(ka) se kromě modelování seznámí s teoretickými pasážemi vztahujícími se k termodynamice koncentrovaných elektrolytů a transportu iontů v těchto elektrolytech, popisem porézních či pastovaných elektrod, vlivem částečné rozpustnosti některých látek na činnost elektrochemických cel, fázovými přeměnami v blízkosti povrchu elektrod atd. Současně bude úzce spolupracovat s experimentální částí laboratoře na testování různých hypotéz. Na projektu bude spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z firem a univerzit.

Matematické modelování mikrofluidních separátorů pro dělení racemických směsí

Přibyl Michal, prof. Ing. Ph.D. ( pri...@vscht.cz)
Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích chemických látek pomocí extrakce nebo membránových procesů. Separace opticky aktivních látek, často důležitých farmaceutických nebo potravinářských produktů, na membránách nebo sorbentech s ukotveným chirálním selektorem představuje výzvu pro současné chemické inženýrství. Nástroje matematického modelování mohou vést k lepšímu pochopení komplexních dějů v takových zařízeních a následně k designu efektivně pracujících mikrofluidních separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Na základě předběžných a dostupných experimentálních dat bude vytvořen matematicko-fyzikální popis transportu hmoty a hybnosti v mikrofluidních zařízeních s ukotveným chirálním selektorem. Budou vytvořeny matematické modely dějů v různých prostorových měřítcích, které budou zahrnovat popis transportu dělených složek difúzí, konvekcí a elektromigrací. Modely budou numericky analyzovány. V parametrickém prostoru budou hledány hodnoty parametrů, které zajistí vysokou separační účinnost a vysokou produktivitu mikrofluidního systému. Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Mathematical modeling of microfluidic devices for separation of racemic mixtures

Přibyl Michal, prof. Ing. Ph.D. ( pri...@vscht.cz)
Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích chemických látek pomocí extrakce nebo membránových procesů. Separace opticky aktivních látek, často důležitých farmaceutických nebo potravinářských produktů, na membránách nebo sorbentech s ukotveným chirálním selektorem představuje výzvu pro současné chemické inženýrství. Nástroje matematického modelování mohou vést k lepšímu pochopení komplexních dějů v takových zařízeních a následně k designu efektivně pracujících mikrofluidních separátorů.
Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou:
Na základě předběžných a dostupných experimentálních dat bude vytvořen matematicko-fyzikální popis transportu hmoty a hybnosti v mikrofluidních zařízeních s ukotveným chirálním selektorem.
Budou vytvořeny matematické modely dějů v různých prostorových měřítcích, které budou zahrnovat popis transportu dělených složek difúzí, konvekcí a elektromigrací.
Modely budou numericky analyzovány. V parametrickém prostoru budou hledány hodnoty parametrů, které zajistí vysokou separační účinnost a vysokou produktivitu mikrofluidního systému.
Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Membránová separace primárních produktů fermentace

Moucha Tomáš, doc. Dr. Ing. ( mou...@vscht.cz)
V biotechnologiích jsou často využívány vsádkové procesy, při kterých je používána živá kultura / biomasa. Biomasa často vytváří látky / produkty metabolismu, kterými je sama poškozována, viz například alkoholové kvašení. Příprava sterilního prostředí a optimálních počátečních podmínek bioprocesu bývá časovou i finanční zátěží celé výrobní technologie. Je tedy žádoucí usilovat o kontnualizaci takových procesů. Jedním z opatření pro zajištění kontinualizace technologie může být průběžné odstraňování primárního produktu bioprocesu, například výše zmíněného alkoholu. Tento záměr obnáší návrh dvoustupňového separačního zařízení, kdy je nejdříve třeba separovat kulturu / biomasu, tedy pevnou dispergovanou fázi, od kapaliny a následně z homogenní kapalné fáze separovat pro biomasu nebezpečné složky. Ve druhém stupni separace lze použít například pervaporaci. Cílem dizertační práce je experimentální vývoj separační technologie s využitím dvou stupňů membránové separace - mikrofiltrace a pervaporace. Práce bude vedena z pohledu chemicko-inženýrského vývoje, tj. budou hledány závislosti dosahovaných separačních parametrů, jako jsou selektivita, permeabilita, apod., na provozních parametrech, jako například tlak, průtok, teplota, složení nástřiku. K popisu závislostí budou využity checko-inženýrské veličiny jako polarizační modul membrány, či koeficient přestupu hmoty. Na pracovišti jsou k dispozici nové moduly pro uvedené membránové separace, které byly za účelem experimentálního vývoje technologie zakoupeny v loňském roce. Řešitel se seznámí jak se standardními membránovými moduly v průmyslových technologiích používanýmmi, tak originální sestavou vyrobenou profesionální firmou podle specifických požadavků pracoviště. Kromě toho, že se student seznámí s moderními technologiemi zaváděnými v průmyslu i s moderními zařízeními, bude pracovat v kolektivu studentů a akademických výzkumných pracovníků se zkušenostmi z průmyslové sféry. Doktorské studium s nabízeným zaměřením poskytne řešiteli dobrou průpravu buťo pro následné získání pozice kvalifikovaného pracovníka v průmyslu nebo pro systematické vedení dalšího výzkumu na vývojovém/výzkumném pracovišti s potřebným chemicko-inženýrským nadhledem. Další informace Doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, emai: tomas.moucha@vscht.cz
Zásady: 1. Get familiar with the principles of membrane separation processes, their physical concepts and basic mathematical description.
2. Elaborate literature search on the specifics of microfiltration and pervaporation focusing on undesirable phenomena and on the ways of their elimination.
3. Get familiar with the details of construction of microfiltration and pervaporation membrane modules in the Mass Transfer Laboratory.
4. Run a series of experiments using sufficiently wide range of operational conditions to capture the trends in their effect on the separation efficiency, for example, in terms of the membrane selectivity and module capacity.
5. Organize your experimental results into charts and graphs, which will illustrate the trends in separation efficiency with the operational parameters. Try to describe the trends by mathematical models, which could be used in the optimization of separation processes.

Membránová separace primárních produktů fermentace

Moucha Tomáš, doc. Dr. Ing. ( mou...@vscht.cz)
V biotechnologiích jsou často využívány vsádkové procesy, při kterých je používána živá kultura / biomasa. Biomasa často vytváří látky / produkty metabolismu, kterými je sama poškozována, viz například alkoholové kvašení. Příprava sterilního prostředí a optimálních počátečních podmínek bioprocesu bývá časovou i finanční zátěží celé výrobní technologie. Je tedy žádoucí usilovat o kontnualizaci takových procesů. Jedním z opatření pro zajištění kontinualizace technologie může být průběžné odstraňování primárního produktu bioprocesu, například výše zmíněného alkoholu. Tento záměr obnáší návrh dvoustupňového separačního zařízení, kdy je nejdříve třeba separovat kulturu / biomasu, tedy pevnou dispergovanou fázi, od kapaliny a následně z homogenní kapalné fáze separovat pro biomasu nebezpečné složky. Ve druhém stupni separace lze použít například pervaporaci.
Cílem dizertační práce je experimentální vývoj separační technologie s využitím dvou stupňů membránové separace - mikrofiltrace a pervaporace. Práce bude vedena z pohledu chemicko-inženýrského vývoje, tj. budou hledány závislosti dosahovaných separačních parametrů, jako jsou selektivita, permeabilita, apod., na provozních parametrech, jako například tlak, průtok, teplota, složení nástřiku. K popisu závislostí budou využity checko-inženýrské veličiny jako polarizační modul membrány, či koeficient přestupu hmoty. Na pracovišti jsou k dispozici nové moduly pro uvedené membránové separace, které byly za účelem experimentálního vývoje technologie zakoupeny v loňském roce. Řešitel se seznámí jak se standardními membránovými moduly v průmyslových technologiích používanýmmi, tak originální sestavou vyrobenou profesionální firmou podle specifických požadavků pracoviště.
Kromě toho, že se student seznámí s moderními technologiemi zaváděnými v průmyslu i s moderními zařízeními, bude pracovat v kolektivu studentů a akademických výzkumných pracovníků se zkušenostmi z průmyslové sféry. Doktorské studium s nabízeným zaměřením poskytne řešiteli dobrou průpravu buťo pro následné získání pozice kvalifikovaného pracovníka v průmyslu nebo pro systematické vedení dalšího výzkumu na vývojovém/výzkumném pracovišti s potřebným chemicko-inženýrským nadhledem.
Další informace Doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, emai: tomas.moucha@vscht.cz
Zásady: 1. Seznamte se s principy membránových separačních procesů, jejich fyzikálními představami a základními matematickými popisy.
2. Proveďte literární rešerši na téma specifik membránových procesů mikrofiltrace a pervaporace se zvláštním zaměřením na popis nežádoucích jevů a způsobů jejich potlačování
3. Seznamte se detailně s konstrukcí a funkcemi membránových modulů pro mikrofiltraci a pervaporaci v Laboratoři sdílení hmoty
4. Proveďte série experimentů v dostatečně širokém záběru provozních parametrů, aby bylo možno zmapovat jejich vliv na klíčové parametry pro posouzení efektivity separace jako například selektivita membrány a kapacita membránového modulu
5. Experimentální výsledky zpracujte do tabulek a grafů, ze kterých lze vysledovat trendy separační účinnosti s provozními parametry a pokuste se tyto trendy popsat matematickými modely, které je možno použít pro optimalizaci provozu studovaných separačních procesů

Mezifázová energie krystalů metodou molekulové dynamiky

Kolafa Jiří, prof. RNDr. CSc. ( kol...@vscht.cz)
Cílem je rozpracovat metodologii výpočtu mezifázové energie v klasických molekulových simulacích (metodou "rozštípnutí", angl. "cleaving") a stanovit mezifázovou energii modelů ledu a NaCl v roztoku. Dále pomocí Wulffovy konstrukce stanovit rovnovážný tvar krystalu a případně srovnat s přímou simulací
Zásady: Studium odborné literatury Seznámení se s simulačním softwarem Výběr a úprava silových polí Simulace Sepsání práce

Microfluidic systems for the synthesis and separation of optically active chemicals

Přibyl Michal, prof. Ing. Ph.D. ( pri...@vscht.cz)
Mikrofluidní reaktory a separátory jsou moderní zařízení, která představují alternativu ke klasickým vsádkovým a průtočným systémům používaným v biotechnologické praxi. Malé prostorové měřítko zajišťuje reprodukovatelné reakční podmínky a intenzivní sdílení hmoty a tepla. Mikrofluidní zařízení zpravidla postrádají pohyblivé části a dovolují snadné kombinování mnoha jednotkových operací, jako jsou mísiče, separátory, reaktory. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Studium kinetiky vybraných enzymových reakcí, které vedou k produkci opticky aktivních látek využívaných ve farmacii, potravinářství nebo při syntéze chemických specialit. Návrh a příprava mikrofluidních separatorů s vloženou membránou nebo sorbentem s uchyceným chirálním selektorem pro dělení racemických směsí. Testování vyrobených mikrofluidních zařízení pro selektivní separaci vybraných opticky aktivních sloučenin. Posouzení možnosti urychlení transportu opticky aktivních látek membránami pomocí vloženého elektrického pole. Školící pracoviště disponuje potřebnými technologiemi pro výrobu mikrofluidních systémů, moderními měřicími přístroji a kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Mikrofluidní systémy pro syntézu a separaci opticky aktivních látek

Přibyl Michal, prof. Ing. Ph.D. ( pri...@vscht.cz)
Mikrofluidní reaktory a separátory jsou moderní zařízení, která představují alternativu ke klasickým vsádkovým a průtočným systémům používaným v biotechnologické praxi. Malé prostorové měřítko zajišťuje reprodukovatelné reakční podmínky a intenzivní sdílení hmoty a tepla. Mikrofluidní zařízení zpravidla postrádají pohyblivé části a dovolují snadné kombinování mnoha jednotkových operací, jako jsou mísiče, separátory, reaktory.
Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou:
Studium kinetiky vybraných enzymových reakcí, které vedou k produkci opticky aktivních látek využívaných ve farmacii, potravinářství nebo při syntéze chemických specialit.
Návrh a příprava mikrofluidních separatorů s vloženou membránou nebo sorbentem s uchyceným chirálním selektorem pro dělení racemických směsí.
Testování vyrobených mikrofluidních zařízení pro selektivní separaci vybraných opticky aktivních sloučenin.
Posouzení možnosti urychlení transportu opticky aktivních látek membránami pomocí vloženého elektrického pole.
Školící pracoviště disponuje potřebnými technologiemi pro výrobu mikrofluidních systémů, moderními měřicími přístroji a kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Mikroskopický popis povrchových jevů

Malijevský Alexandr, doc. Mgr. Ph.D., DSc. ( ale...@vscht.cz)
Práce se bude zabývat výpočetním (tedy především numerickým) řešením povrchových jevů, a to především z mikroskopického pohledu, tedy na základě znalosti interakcí mezi částicemi systému. Základní úlohou je zkoumání podmínek, za nichž na daném pevném povrchu nukleuje kapalný film a způsob, jak šířka takového filmu roste (a případně diverguje) v závislosti na vnějších podmínkách. Jednou ze stěžejních otázek, na kterou má tato práce odpovědět, je to, jak tento uvedený fenomén ovlivňuje geometrie stěny a detaily molekulárních interakcí. Takovéto predikce by měly nejen významnou fundamentální hodnotu, ale i přesah do technologických oborů, jako je mikro- a nanofluidika.

Modelování kvantových efektů jader ve spektroskopii

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Práce bude zaměřena na vývoj metod pro modelování různých spektrálních charakteristik molekulárních systémů se zahrnutím kvantových efektů atomových jader. Tyto efekty budou také vyšetřovány z pohledu vlivu na strukturu molekul a na termodynamické vlastnosti (kvantová termodynamika). Více informaci viz http://photox.vscht.cz.

Modelování proudění plynů v zařízeních chemické technologie.

Šnita Dalimil, prof. Ing. CSc. ( d...@vscht.cz)
Computational fluid dynamics (CFD) is a branch of fluid mechanics that uses numerical analysis and data structures to analyze and solve problems that involve fluid flows. Computers are used to perform the calculations required to simulate the flow of the fluid, and the interaction of the fluid with surfaces defined by boundary conditions. Initial validation of such software is typically performed using experimental apparatus or pilot and industrial data. The work will be focused on the comparison between more and less approximated mathematical models in the form of case studies. Work will be concerned with several chosen devices, e.g. laminar boxes or electric furnaces with forced or natural convection. The results of modelling will be validated with the available experimental data.

Modelování tepelné degradace dřevěných materiálů při požáru

Jahoda Milan, doc. Dr. Ing. ( jah...@vscht.cz)

Modelování ultrarychlých dějů v radiační chemii

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Díky enormnímu experimentálnímu rozvoji se stalo v současné době možným studovat fotoemisi z vody a vodných roztoků. Taková měření vedla k objevu nových, dopsud neznámých fenomenů jako je mezimolekulární coulombovský rozpad (ICD). Pozorované jevy mají potenciál stát se základem nových spektroskopií či mohou vést k aplikacím kupříkladu v radioonkoligii. Navrhované práce bude yaměřena na hledání zajímavých dějů v této oblasti pomocí metod kvantové teorie molekul a molekulových simulací. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Modelování ultrarychlých dějů v radiační chemii

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Díky enormnímu experimentálnímu rozvoji se stalo v současné době možným studovat fotoemisi z vody a vodných roztoků. Taková měření vedla k objevu nových, dopsud neznámých fenomenů jako je mezimolekulární coulombovský rozpad (ICD). Pozorované jevy mají potenciál stát se základem nových spektroskopií či mohou vést k aplikacím kupříkladu v radioonkoligii. Navrhované práce bude yaměřena na hledání zajímavých dějů v této oblasti pomocí metod kvantové teorie molekul a molekulových simulací. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Modelování vlastností solvatovaných elektronů v polárních rozpouštědlech

Jungwirth Pavel, prof. Mgr. CSc., DSc. ( pav...@uochb.cas.cz)
Přidání alkalických kovů do kapalného amoniaku vede ke vzniku stabilního roztoku modré barvy, která je způsobená přítomností solvatovaných elektronů. Zvýšení koncentrace kovu v amoniaku vede ke vzniku roztoku bronzové barvy, což indikuje přechod ze stavu elektrolytu do kovového stavu. Experimentální studium elektronové struktury solvatovaných elektronů je realizován především použitím fotoelektronové spektroskopie. Kombinace ab initio molekulové dynamiky a výpočtů elektronové struktury doplňuje experimentální data a umožňuje vysvětlit vlastnosti solvatovaných elektronů na molekulární úrovni. Provedení příslušných teoretických výpočtů a porozumění vlastnostem a reaktivitě solvatovaných elektronů v polárních rozpouštědlech jak ve stavu elektrolytu, tak i v kovovém stavu představuje hlavní cíl této disertační práce.

Molekulární simulace atmosférických aerosolů

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Atmosféra země představuje unikátní chemický reaktor, ve kterém mimořádnou roli hrají jak fotochemické reakce, tak reakce heterogenní. Obsahem navrhované dizertační práce je teoretické modelování chemických a zejména fotochemických procesů ve stratosféře a v troposféře s použitím celého arzenálu teoretických metod. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Molekulární simulace atmosférických aerosolů

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Atmosféra země představuje unikátní chemický reaktor, ve kterém mimořádnou roli hrají jak fotochemické reakce, tak reakce heterogenní. Obsahem navrhované dizertační práce je teoretické modelování chemických a zejména fotochemických procesů ve stratosféře a v troposféře s použitím celého arzenálu teoretických metod. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Molekulové simulace rozhraní elektrody a elektrolytu

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Práce se zaměří na teoretické studium rozhranní mezi elektrodovým materiálem a elektrolyty. Součástí bude také studium extrémně koncentrovaných elektrolytů, zejména v kontextu nových zdrojů elektrické energie. Budou využity techniky kvantové chemie a statistické mechaniky. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Molekulové simulace rozhraní elektrody a elektrolytu

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Práce se zaměří na teoretické studium rozhranní mezi elektrodovým materiálem a elektrolyty. Součástí bude také studium extrémně koncentrovaných elektrolytů, zejména v kontextu nových zdrojů elektrické energie. Budou využity techniky kvantové chemie a statistické mechaniky. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Nanostrukturované polovodiče pro chemické senzory

Vlček Jan, Ing. Ph.D. ( Jan...@vscht.cz)
Fitl Přemysl, Ing. Ph.D. ( f...@vscht.cz)
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.

Novel drug delivery systems for steroid-based drugs

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Kudová Eva, RNDr. Ph.D. ( kud...@uochb.cas.cz)

Novel drug delivery systems for steroid-based drugs

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Nové nanostrukturované kompozitní membrány pro selektivní separace plynů

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. V posledních letech nacházejí uplatnění v chemickém, petrochemickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu. Technologicky se membrány, převážně polymerní, používají např. pro získání helia ze zemního plynu, oddělení vodíku od uhlovodíků, oxidu uhelnatého nebo dusíku a rovněž i pro odstranění oxidu uhličitého z bioplynu nebo par organických látek ze vzduchu. Uhlíkové materiály v součastnosti patří do moderní a dynamicky rostoucí skupiny materiálů a mají mnoho zajímavých vlastností využitelných pro membránové separaceplynů, např. vodíku od oxidu uhličitého a dalších plynů. V naší laboratoři se tématice membránových separací věnujeme více než 15 let a v současné době se podílíme na řešení grantů GA ČR a MŠMT, zaměřených na zvýšení efektivity membránových separačních procesů, přičemž vlastní doktorská disertační práce bude tematicky souviset s těmito projekty. Dizertační práce bude zaměřena na studium teoretických i experimentálních aspektů transportu plynů a i jejich směsí v polymerních i jiných membránách.
Zásady: 1) Literature search 2) Performing of permation and sorption experiments of H2, CO2 and others selected gases (O2, N2, CH4, H2, He, Ar, SF6) in composite membranes 3) Evaluation and elaboration of determined experimental data and calculation of transport parameters (coefficients of permeability, diffusion and sorption) 4) modelling of gas transport 5) PhD thesis writing

Nové nanostrukturované kompozitní membrány pro selektivní separace plynů

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. V posledních letech nacházejí uplatnění v chemickém, petrochemickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu. Technologicky se membrány, převážně polymerní, používají např. pro získání helia ze zemního plynu, oddělení vodíku od uhlovodíků, oxidu uhelnatého nebo dusíku a rovněž i pro odstranění oxidu uhličitého z bioplynu nebo par organických látek ze vzduchu. Uhlíkové materiály v součastnosti patří do moderní a dynamicky rostoucí skupiny materiálů a mají mnoho zajímavých vlastností využitelných pro membránové separaceplynů, např. vodíku od oxidu uhličitého a dalších plynů. V naší laboratoři se tématice membránových separací věnujeme více než 15 let a v současné době se podílíme na řešení grantů GA ČR a MŠMT, zaměřených na zvýšení efektivity membránových separačních procesů, přičemž vlastní doktorská disertační práce bude tematicky souviset s těmito projekty. Dizertační práce bude zaměřena na studium teoretických i experimentálních aspektů transportu plynů a i jejich směsí v polymerních i jiných membránách.
Zásady: 1) Literature search 2) Performing of permation and sorption experiments of H2, CO2 and others selected gases (O2, N2, CH4, H2, He, Ar, SF6) in composite membranes 3) Evaluation and elaboration of determined experimental data and calculation of transport parameters (coefficients of permeability, diffusion and sorption) 4) modelling of gas transport 5) PhD thesis writing

Oleogels for drug delivery

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)

Oleogels for drug delivery

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Perkolační oxidické struktury s heteropřechody: využití pro detekci toxických plynů

Vrňata Martin, prof. Ing. Dr. ( vrn...@vscht.cz)
Fitl Přemysl, Ing. Ph.D. ( f...@vscht.cz)
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

Scholtz Vladimír, doc. Ing. Ph.D. ( sch...@vscht.cz)
Khun Josef, Ing. Ph.D. ( Jos...@vscht.cz)
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.

Počítačové simulace kritických jevů

Malijevský Alexandr, doc. Mgr. Ph.D., DSc. ( ale...@vscht.cz)
Tato práce se bude zabývat počítačovým simulovaním kritických jevů. Tyto jevy jsou všudypřítomné v přírodě a vyskytují se v mnoha přírodních, ale i každodenních situacích. Jejich charakteristickou vlastností je výskyt silných fluktuací, dalekodosahová korelace a samopodobnost systému, který tak vykazuje známky deterministického chaosu. Právě tyto vlastnosti činí teoretický popis kritických systémů velmi komplikovaným; počítačové simulace se tak jeví jako velmi vhodný nástroj pro jejich popis, ať už z hlediska samostatného výzkumu nebo pro roli "arbitra" pro posuzovaní prediktivních vlastností aproximativních teorií.

Pokročilé metody monitorování, modelování a řízení bioprocesů

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Hrnčiřík Pavel, doc. Ing. Ph.D. ( hrn...@vscht.cz)
Kvalita řízení biotechnologických výrobních procesů používaných ve farmacii a potravinářství je často limitována omezenou možností sledování a vyhodnocování klíčových procesních ukazatelů (např. koncentrace buněk, rychlost růstu, produkce, apod.). Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení.

Pokročilé metody monitorování, modelování a řízení bioprocesů

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Hrnčiřík Pavel, doc. Ing. Ph.D. ( hrn...@vscht.cz)
Kvalita řízení biotechnologických výrobních procesů používaných ve farmacii a potravinářství je často limitována omezenou možností sledování a vyhodnocování klíčových procesních ukazatelů (např. koncentrace buněk, rychlost růstu, produkce, apod.). Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení.

Pokročilé metody monitorování, modelování a řízení bioprocesů

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Hrnčiřík Pavel, doc. Ing. Ph.D. ( hrn...@vscht.cz)
Kvalita řízení biotechnologických výrobních procesů používaných ve farmacii a potravinářství je často limitována omezenou možností sledování a vyhodnocování klíčových procesních ukazatelů (např. koncentrace buněk, rychlost růstu, produkce, apod.). Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení.

Pokročilé metody řízení procesů se zaměřením na systémy nelineární a vícerozměrové

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Nachtigalová Iva, Ing. Ph.D. ( Iva...@vscht.cz)
Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů pro soustavy vícerozměrové a silně nelineární. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení a (iii) implementaci a verifikaci na reálném technologickém zařízení.

Pokročilé metody řízení procesů se zaměřením na systémy nelineární a vícerozměrové

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Bártová Darina, Ing. Mgr. Ph.D. ( dba...@vscht.cz)
Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů pro soustavy vícerozměrové a silně nelineární. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení a (iii) implementaci a verifikaci na reálném technologickém zařízení.

Pokročilé metody řízení procesů se zaměřením na systémy nelineární a vícerozměrové

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Nachtigalová Iva, Ing. Ph.D. ( Iva...@vscht.cz)
Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů pro soustavy vícerozměrové a silně nelineární. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení a (iii) implementaci a verifikaci na reálném technologickém zařízení.

Pokročilé statistické metody pro analýzu biomedicínských dat

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Kříž Pavel, Mgr. Ing. Ph.D. ( k...@vscht.cz)
Analýza biomedicínských dat je v současné době velmi žádaná, zároveň však dosti obtížná úloha. Závěry ze správně provedené analýzy mohou výrazným způsobem posunout vpřed výzkum a poznání především v oblasti diagnostiky. Práce předpokládá (i) studium pokročilých statistických metod, (ii) návrh konkrétní metodiky a algoritmu pro statistické zpracování vybraných reálných biomedicínských dat (iii) implementace a verifikace v nemocničním prostředí.

Pokročilé statistické metody pro analýzu biomedicínských dat

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Kříž Pavel, Mgr. Ing. Ph.D. ( k...@vscht.cz)
Analýza biomedicínských dat je v současné době velmi žádaná, zároveň však dosti obtížná úloha. Závěry ze správně provedené analýzy mohou výrazným způsobem posunout vpřed výzkum a poznání především v oblasti diagnostiky. Práce předpokládá (i) studium pokročilých statistických metod, (ii) návrh konkrétní metodiky a algoritmu pro statistické zpracování vybraných reálných biomedicínských dat (iii) implementace a verifikace v nemocničním prostředí.

Použití lanthanoidových komplexů pro spektroskopické studium struktury DNA

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Andrushchenko Valery, Ph.D. ( and...@uochb.cas.cz)
Cirkulárně polarizovaná luminiscence (CPL) lanthanidů je citlivá na nejbližší okolí molekuly, čehož lze využít v biomolekulárních vědách. Nicméně použití CPL pro studium DNA popisuje pouze několik málo prací. Zaměříme se na překonání některých omezení této metodologie, např. pro měření nově použijeme spektrometr Ramanovy optické aktivity (ROA). Tento přístup umožní použití lanthanoidových iontů při nízkých koncentracích nepoškozující DNA. Očekávaným výsledkem projektu je i nalezení souvislosti mezi CPL a ROA spektry a sktrukturními rysy nukleových kyselin.

Povrchem zesílená fluorescence jako nástroj pro sledování lokalizace nanotransportérů v buňce

Záruba Kamil, doc. Ing. Ph.D. ( zar...@vscht.cz)
Práce bude týkat vývoje metod fluorescenční analýzy pro spolehlivou detekci lokalizaci nanočásticových transportérů léčiv v živé buňce. Ačkoliv fluorescenční metody vykazují v řadě případů příznivě nízké detekční limity, vykazuje řada organických fluorescenčních látek toxicitu i při velmi nízkých koncentracích. Současné metody fluorescenční mikroskopie umožňují sledovat lokalizace prakticky jednotlivých nanočástic, které pronikly buněčnou membránou dovnitř buňky. Povrchem zesílená fluorescence, ke které dochází v blízkosti metalických nanočástic může umožnit detekci fluoreskujících látek při tak nízkých koncentracích, které umožňují aplikovat zcela netoxické (nízké) dávky preparátů a studovat tak chemické chování živých buněk v přítomnosti těchto transportérů, tj. jejich diagnostické příp. terapeutické vlastnosti.

Povrchem zesílená fluorescence jako nástroj pro sledování lokalizace nanotransportérů v buňce

Záruba Kamil, doc. Ing. Ph.D. ( zar...@vscht.cz)
Práce bude týkat vývoje metod fluorescenční analýzy pro spolehlivou detekci lokalizaci nanočásticových transportérů léčiv v živé buňce. Ačkoliv fluorescenční metody vykazují v řadě případů příznivě nízké detekční limity, vykazuje řada organických fluorescenčních látek toxicitu i při velmi nízkých koncentracích. Současné metody fluorescenční mikroskopie umožňují sledovat lokalizace prakticky jednotlivých nanočástic, které pronikly buněčnou membránou dovnitř buňky. Povrchem zesílená fluorescence, ke které dochází v blízkosti metalických nanočástic může umožnit detekci fluoreskujících látek při tak nízkých koncentracích, které umožňují aplikovat zcela netoxické (nízké) dávky preparátů a studovat tak chemické chování živých buněk v přítomnosti těchto transportérů, tj. jejich diagnostické příp. terapeutické vlastnosti.

Povrchem zesílená fluorescence jako nástroj pro sledování lokalizace nanotransportérů v buňce

Záruba Kamil, doc. Ing. Ph.D. ( zar...@vscht.cz)
Práce bude týkat vývoje metod fluorescenční analýzy pro spolehlivou detekci lokalizaci nanočásticových transportérů léčiv v živé buňce. Ačkoliv fluorescenční metody vykazují v řadě případů příznivě nízké detekční limity, vykazuje řada organických fluorescenčních látek toxicitu i při velmi nízkých koncentracích. Současné metody fluorescenční mikroskopie umožňují sledovat lokalizace prakticky jednotlivých nanočástic, které pronikly buněčnou membránou dovnitř buňky. Povrchem zesílená fluorescence, ke které dochází v blízkosti metalických nanočástic může umožnit detekci fluoreskujících látek při tak nízkých koncentracích, které umožňují aplikovat zcela netoxické (nízké) dávky preparátů a studovat tak chemické chování živých buněk v přítomnosti těchto transportérů, tj. jejich diagnostické příp. terapeutické vlastnosti.

Programmable drug release from multi-unit pellet systems

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Programmable drug release from multi-unit pellet systems

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Průtočné milifluidní systémy pro výzkum elektromembránových separačních procesů

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Elektrodialýza a elektrodeionizace jsou široce průmyslově používané separační membránové procesy, které kromě tradičního využití v oblasti odsolování vod, nalézají stále více aplikací v oblasti zpracovávání chemického odpadu, v potravinářství a při produkci chemikálií s přidanou hodnotou. Tyto procesy jsou založeny na použití tzv. iontově-výměnných membrán, jež díky své unikátní vlastnosti, tzv. iontové selektivitě, umožňují separaci vybraných iontů ze zpracovávaných roztoků. Hlavním úkolem této disertační práce bude konstrukce milifluidního elektrodialyzéru, jež bude umožňovat podrobnou experimentální studii různých odsolovacích procesů. Tento milifluidní systém by měl umožnit kromě vlastní elektrochemické charakterizace odsolování též studium koncentračních prostorových změn nastávajících podél diluátového a koncentrátového kanálu a pozorování elektrokinetických jevů odehrávajících se na rozhraní membrány a roztoku s vysokým stupněm odsolení.

Příprava a analýza nanokrystalů křemíku získaných technologií využívající netermální plazma

Scholtz Vladimír, doc. Ing. Ph.D. ( sch...@vscht.cz)
Galář Pavel, RNDr. Ph.D. ( gal...@vscht.cz)
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.

Příprava a charakterizace porézních materiálů pro fotokatalytickou konverzi CO2

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)

Příprava hierarchických struktur a studium jejich interakce s živou buňkou

Tokárová Viola, Ing. Ph.D. ( vio...@vscht.cz)

Příprava koamorfních pevných forem léčiv

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)
Skořepová Eliška, Ing. Ph.D. ( sko...@seznam.cz)

Příprava koamorfních pevných forem léčiv

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)
Skořepová Eliška, Ing. Ph.D. ( sko...@seznam.cz)

Příprava nosičů pro dodávání léčiv pro léčbu revmatoidní artritidy

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)
Skořepová Eliška, Ing. Ph.D. ( sko...@seznam.cz)

Příprava nosičů pro doručování léčiv pro sonoterapii

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)

Příprava pevných povrchů s kovalentně navázaným molekulárním receptorem a studium jejich využitelnosti pro konstrukci senzorů

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
Cílem práce je modifikovat chemickou strukturu molekulárních receptorů funkčních v roztoku tak, aby je bylo možné kovalentně připojit na pevný povrch nebo z nich připravit polymer. Studovat funkčnost a využitelnost takových materiálů pro konstrukci senzorů.

Příprava pevných povrchů s kovalentně navázaným molekulárním receptorem a studium jejich využitelnosti pro konstrukci senzorů

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
Cílem práce je modifikovat chemickou strukturu molekulárních receptorů funkčních v roztoku tak, aby je bylo možné kovalentně připojit na pevný povrch nebo z nich připravit polymer. Studovat funkčnost a využitelnost takových materiálů pro konstrukci senzorů.

Příprava porézních nosičů pro imobilizaci enzymů a jejich aplikace v biokatalýze

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)

Reakčně transportní procesy probíhajících v iontově-výměnných systémech

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Iontově výměnné systémy nacházejí široké uplatnění v separačních procesech zaměřených na výměnu či oddělování iontových složek ze zpracovávaných roztoků. Typickými procesy, ve kterých se iontově-výměnné systémy využívají ať už ve formě membrán nebo iontově-výměnných loží, jsou elektrodialýza a elektrodeionizace. V současné době, kdy jsou na průmyslové technologie kladeny stále větší nároky ohledně produkce odpadu či optimalizace probíhajících procesů, nacházejí technologie založené na použití iontově-výměnných systémů nové aplikace. V těchto aplikacích se zpracovávají roztoky obsahující různé entity chemického či biologického původu, jež mohou interagovat s daným iontově-výměnným systémem a často přispívat k jeho zanášení. Tato disertační práce bude zaměřena na studium reakčně-transportních procesů probíhajících na iontově-výměnných systémech v přítomnosti vodných elektrolytů o různém složení pomocí experimentálních technik vyvinutých v Laboratoři mikrofluidních technologií na VŠCHT Praha. Kromě studia vlivu vodného elektrolytu na chování iontově výměnných systémů bude též významná část práce věnována rozdílům v tomto chování mezi homogenními a heterogenními iontově-výměnnými systémy.

Robotic compounding line for continuous manufacturing of personalised formulations

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Ruphuy Chan Gabriela, M.Sc.Ph.D. ( rup...@vscht.cz)

Rozpustnost plynů v netěkavých kapalných médiích

Řehák Karel, doc. Ing. CSc. ( kar...@vscht.cz)
Znalost rozpustnosti plynů v netěkavých kapalných médiích je důležitá v různých aplikačních sférách. Může se jednat o rozpustnosti oxidu uhličitého nebo methanu ve vodných roztocích solí, které jsou důležité pro geologické ukládání uhlíku, těžbu ropy či odsolování mořské vody. Může se také jednat o rozpustnost dusíku a vzduchu v roztocích elektrolytů, které přicházejí v úvahu při konstrukci baterií a akumulátorů. Experimentální stanovení rozpustnosti plynů obvykle nepokrývá široké rozmezí možných podmínek – teplot, tlaků a složení, takže je vhodné disponovat vhodnými výpočetními nástroji, pomocí kterých je možné s rozumnou přesností data predikovat či extrapolovat. Námětem práce je experimentální stanovení rozpustnosti plynů v netěkavých rozpouštědlech (např. v iontových kapalinách) či v roztocích elektrolytů a studium možností příslušného termodynamického popisu a predikce.

Rychlostní model vícesložkové rektifikace. Experimentální ověření.

Rejl František, doc.Ing. Ph.D. ( r...@vscht.cz)
Současné návrhy rektifikačních kolon jsou založeny především na zkušenosti a jsou v podstatě empirické povahy. Vývoj výpočetních technologií přinesl jistá zlepšení zavedením tzv „rate-based“ modelů využívající k popisu numerickou integraci diferenciálních bilancí hybnosti, energie a hmotnosti. Nedostupnost a nespolehlivost koeficientů úměrnosti charakterizujících rychlost procesů zahrnutých v těchto modelech je hlavní brzdou jejich širšího použití. Současné způsoby jejich získávaní přenosem z absorpce na destilaci a z analogie mezi přestupem tepla a hmoty jsou riskantní a při návrhu vyžadují použití velkých bezpečnostních koeficientů. Rovněž Maxwell-Stefanův přístup k výpočtu mezifázových toků hmoty z koeficientů přestupu získaných pro příslušné binární systémy, který je používán k výpočtu koeficientů v multi-komponentních směsích, nebyl dosud experimentálně ověřen. Neexistovala totiž metoda přímého stanovení transportních koeficientů při destilaci. Na našem pracovišti byla vyvinuta a úspěšně testována metodika přímého stanovení transportních koeficientů při destilaci a výrazně tak posílila možnost kritického zhodnocení současných postupů jejich získávání. Cílem disertační práce je ověřit Maxwell-Stefanův přístup k výpočtu koeficientů přestupu hmoty v multi-komponentních směsích z binárních koeficientů. K ověření budou použity koeficienty přestupu hmoty změřené ve třech binárních směsích tvořících ternární směs metanol/etanol/1-propanol a koncentrační profily podél výplně změřené pro tuto ternární směs. Konečným cílem tohoto výzkumu je zpřesnění návrhu kolon na základě simulačních rate-based modelů využitím transportních koeficientů přestupu hmoty změřených přímo v rektifikační koloně.

Řízení vlastností krystalů léčiv během krystalizace a jejich dopad na následné jednotkové operace

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)
Skořepová Eliška, Ing. Ph.D. ( sko...@seznam.cz)

Speciační analýza selenu v potravinářsky významných mikroorganismech

Mestek Oto, prof. Ing. CSc. ( mes...@vscht.cz)
Kaňa Antonín, Ing. Ph.D. ( k...@vscht.cz)
Selen je důležitým stopovým prvkem, u něj se však v České republice vyskytuje subklinický deficit. Jednou z možností snížení deficitu selenu v populaci je příprava funkčních potravin s využitím mikroorganismů obohacených selenem. Práce bude zaměřena na rozvoj technik on-line spojení kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem pro stanovení specií selenu, s důrazem na identifikaci nových specií selenu. Metodika bude aplikována na stanovení schopnosti různých skupin mikroorganismů, využívaných v potravinářském průmyslu, vázat selen a zmapování metabolismu selenu v těchto mikroorganismech. Ve spolupráci s Výzkumným ústavem mlékárenským budou připraveny také reálné potraviny s využitím selenem obohacených mikroorganismů a bude sledováno chování specií selenu v těchto potravinách.

Spektroskopické studie interakcí lektinů se sacharidy

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Kaminský Jakub, Ing. Ph.D. ( kam...@uochb.cas.cz)
Lektiny jsou skupinou proteinů specificky rozpoznávající sacharidy. V živých organismech mají lektiny řadu významných funkcí, zahrnující například buněčné rozpoznávání, účastní se procesu fertilizace, imunitní odezvy a podílí se na adhezi a virulenci patogenů. Zejména galektiny, jenž jsou charakteristické svou specifickou interakcí s galaktosidovými sacharidy, jsou předmětem řady studií, neboť jsou častými klíčovými body imunitní odpovědi při patogenezích, vývoji nádorů, či metastázích. Návrh účinných galektinových inhibitorů, které by blokovaly tyto negativní procesy, vyžaduje nejen detailní popis samotné struktury komplexu cukr-lektin, ale zároveň předpokládá znalost dynamického chování jak samotného nenavázaného inhibitoru, tak inhibitoru v prostředí galektinu. V práci navrhujeme připravit cukerné konjugáty, které ponesou kovovou značku, jež umožní měřit paramagnetické NMR pseudokontaktní chemické posuny a cirkulární polarizovanou luminiscenci. Tyto metody jsou citlivé na blízké okolí studovaných látek a umožní nám nejen detekovat interakci cukr-lektin, ale rovněž studovat konformaci ligandu i v přítomnosti objemného proteinu. Interpretace experimentálně zjištěných dat však není snadná, tudíž je potřeba využít nástrojů výpočetní chemie. Vývoj vhodných teoretických postupů pro interpretaci experimentu bude rovněž nedílnou součástí práce.

Spektroskopické studie proteinových fibril

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Mnoho biologických procesů zahrnuje agregaci proteinů to nerozpustných agregátů, fibril. Jejich vlastnosti jsou např. studovány ve snaze bojovat proti neurodegenerativnícm chorobám. V práci použijeme metody optické spektroskopie a výpočetní chemie k charakterizaci tvorby a struktury modelových fibril. Zaměříme se na měření pomocí moderní spektroskopie Ramanovy optické aktivity, práce bude zahrnovat spektroskopické experimenty i výpočetní modelování.

Spektroskopické studie proteinových fibril

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Mnoho biologických procesů zahrnuje agregaci proteinů to nerozpustných agregátů, fibril. Jejich vlastnosti jsou např. studovány ve snaze bojovat proti neurodegenerativnícm chorobám. V práci použijeme metody optické spektroskopie a výpočetní chemie k charakterizaci tvorby a struktury modelových fibril. Zaměříme se na měření pomocí moderní spektroskopie Ramanovy optické aktivity, práce bude zahrnovat spektroskopické experimenty i výpočetní modelování.

Stabilizace a řízené uvolňování léčiv pomocí potahování částic účinné látky polymerem

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)
Dammer Ondřej, Mgr. Ph.D. ( ond...@zentiva.cz)

Stochastické metody analýzy obrazu v biomedicíně

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Zikmundová Markéta, Mgr. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Analýza biomedicínských obrazů je v současné době velmi žádaná, neboť umožňuje částečnou automatizaci detekce patologických nálezů z CT a MR snímků. Moderním přístupem může být využití bodových procesů s hustotou, konkrétně modelů interagujících částic. Práce předpokládá (i) studium metod zaměřených na pokročilou analýzu obrazů, (ii) studium modelů interagujících částic (iii) návrh konkrétních algoritmů pro analýzu vybraných reálných obrazů (iii) porovnání, implementace a verifikace v nemocničním prostředí.

Stochastické metody analýzy obrazu v biomedicíně

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Zikmundová Markéta, Mgr. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Analýza biomedicínských obrazů je v současné době velmi žádaná, neboť umožňuje částečnou automatizaci detekce patologických nálezů z CT a MR snímků. Moderním přístupem může být využití bodových procesů s hustotou, konkrétně modelů interagujících částic. Práce předpokládá (i) studium metod zaměřených na pokročilou analýzu obrazů, (ii) studium modelů interagujících částic (iii) návrh konkrétních algoritmů pro analýzu vybraných reálných obrazů (iii) porovnání, implementace a verifikace v nemocničním prostředí.

Strojové učení ve výpočetní spektroskopii

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Metody založené na technikách umělé inteligence a strojového učení si nacházejí cestu k aplikacím do rozmanitých oblastí vědy i technologie. Cílem navrhované dizertační práce bude aplikace těchto metod do oblasti elektronové spektroskopie se zaměřením na elektronové spektroskopie. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Strojové učení ve výpočetní spektroskopii

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Metody založené na technikách umělé inteligence a strojového učení si nacházejí cestu k aplikacím do rozmanitých oblastí vědy i technologie. Cílem navrhované dizertační práce bude aplikace těchto metod do oblasti elektronové spektroskopie se zaměřením na elektronové spektroskopie. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Struktura a reakce solvatovaného elektronu

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Solvatovaný elektron představuje zajímavou částici v redoxní chemii. Hydratovaný elektron, tj. solvatovaný elektron ve vodě, je částice žijící velmi krátkou dobu (v řádu pikosekund). Přesto se však ukazuje, že solvatovaný a presolvatovaný elektronmůže hrát značnou roli v chemii atmosféry či v biologických procesech. Předměteme navrhované dizertační práce je studium interakce vysokoenergetických částic s vodou, výkum vzniku a reaktivity solvatovaného elektronu. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Struktura a reakce solvatovaného elektronu

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Solvatovaný elektron představuje zajímavou částici v redoxní chemii. Hydratovaný elektron, tj. solvatovaný elektron ve vodě, je částice žijící velmi krátkou dobu (v řádu pikosekund). Přesto se však ukazuje, že solvatovaný a presolvatovaný elektronmůže hrát značnou roli v chemii atmosféry či v biologických procesech. Předměteme navrhované dizertační práce je studium interakce vysokoenergetických částic s vodou, výkum vzniku a reaktivity solvatovaného elektronu. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

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

Novotný Michal, Ing. Ph.D. ( Mic...@vscht.cz)
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

Scholtz Vladimír, doc. Ing. Ph.D. ( sch...@vscht.cz)
Khun Josef, Ing. Ph.D. ( Jos...@vscht.cz)
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).

Studium nových forem vibrační optické aktivity

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Analytické metody využívající molekulární optickou aktivitu poskytují unikátní informaci o molekulách v roztoku. Interpretace některých experimentů je však často složitá a založená na kombinovaném modelování pomocí molekulové dynamiky a kvantové chemie. V práci se zaměříme na experimentální i teoretické studium nových jevů, jako je zesílený vibrační cirkulární dichroismus, rezonanční Ramanova optická aktivita a anharmonické vibrace molekul.

Studium porfyrinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází umožňujících rozpoznání rakovinných buněk a léčbu fotodynamickou terapií

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
Zásadním problémem při léčbě rakovinných onemocnění je rozpoznání zdravých buněk od rakovinných a selektivní odstranění či usmrcení rakovinných buněk. Několik látek, které se využívají k visuální diagnostice a fotodynamické léčbě, je ze skupiny derivátů porhyrinu a chlorinu. Cílem této práce je příprava porfyrinových, chlorinových a bakteriochlorinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází a studium jejich využitelnosti k selektivnímu rozpoznání rakovinných buněk a následné fotodynamické terapii.

Studium porfyrinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází umožňujících rozpoznání rakovinných buněk a léčbu fotodynamickou terapií

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
Zásadním problémem při léčbě rakovinných onemocnění je rozpoznání zdravých buněk od rakovinných a selektivní odstranění či usmrcení rakovinných buněk. Několik látek, které se využívají k visuální diagnostice a fotodynamické léčbě, je ze skupiny derivátů porhyrinu a chlorinu. Cílem této práce je příprava porfyrinových, chlorinových a bakteriochlorinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází a studium jejich využitelnosti k selektivnímu rozpoznání rakovinných buněk a následné fotodynamické terapii.

Studium stavebních jednotek vhodných pro přípravu funkčních receptorových materiálů pro senzoriku

Matějka Pavel, prof. Dr. RNDr. ( mat...@vscht.cz)
Cuřínová Petra, Ing. Ph.D. ( cur...@icpf.cas.cz)
Tento projekt bude zaměřen především na vývoj nových receptorů aniontů a jejich stavebních jednotek. Součástí práce bude jak syntetická část, tak studium vlastností pomocí řady pokročilých technik, ať již NMR, optické molekulové spektroskopie, molekulové elektrochemie i kalorimetrie. Důkladné prozkoumání vlastností jednoltivých látek poskytne nová data, na jejichž základě bude možné porozumět nejen zákonitostem chování těchto stavebních bloků v přítomnosti aniontů, ale zároveň také predikovat komplexační chování konečných receptorů.

Studium transportních charakteristik v různých typech bioreaktorů

Moucha Tomáš, doc. Dr. Ing. ( mou...@vscht.cz)
Výroba nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je založena na návrhu bioreaktoru. Výběr vhodného typu bioreaktoru je klíčový s ohledem na maximální výtěžek, ale také je limitován životností přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů. Výsledky práce budou sloužit k charakterizaci rozdílů a podobností jednotlivých typů bioreaktorů z hlediska distribuce plynu, přenosu hmoty a promíchávání v závislosti na celkové energii dodávané do systému. Transportní charakteristiky budou získány experimentálně pro modelové vsádky, které budou navrženy na základě fyzikálních vlastností reálných médií. Obě spolupracující pracoviště jsou dostatečně vybavené a celkem disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaný reaktor, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobené pro měření transportních charakteristik stejnými a tudíž srovnatelnými metodami. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství, strojního inženýrství, organické technologie, biotechnologie a podobných oborech; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci. Další informace Doc. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, e-mail: tomas.moucha@vscht.cz
Zásady: 1. To study the state of the art in hydrodynamics and mass transfer in stirred tank reactors, bubble columns and air-lift reactors.
2. To acquire the techniques of transport characteristics measurement (parameters describing the liquid mixing in bioreactors, volumetric mass transfer coefficient, gas hold-up, etc.).
3. To provide the systematic measurements of transport characteristics for different model liquids in three types of bioreactors: stirred tank reactor, bubble column and air-lift reactor.
4. According to obtained results, to compare the individual bioreactors, to characterize the similar and different properties and to assess their applicability.

Studium transportních charakteristik v různých typech bioreaktorů

Moucha Tomáš, doc. Dr. Ing. ( mou...@vscht.cz)
Výroba nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je založena na návrhu bioreaktoru. Výběr vhodného typu bioreaktoru je klíčový s ohledem na maximální výtěžek, ale také je limitován životností přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů. Výsledky práce budou sloužit k charakterizaci rozdílů a podobností jednotlivých typů bioreaktorů z hlediska distribuce plynu, přenosu hmoty a promíchávání v závislosti na celkové energii dodávané do systému. Transportní charakteristiky budou získány experimentálně pro modelové vsádky, které budou navrženy na základě fyzikálních vlastností reálných médií.
Obě spolupracující pracoviště jsou dostatečně vybavené a celkem disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaný reaktor, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobené pro měření transportních charakteristik stejnými a tudíž srovnatelnými metodami.
Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství, strojního inženýrství, organické technologie, biotechnologie a podobných oborech; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci.
Další informace Doc. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, e-mail: tomas.moucha@vscht.cz
Zásady: 1. Prostudovat odbornou literaturu na téma hydrodynamika a přenos hmoty v mechanicky míchaných nádobách, probublávaných kolonách a air-lift reaktorech.
2. Osvojit si techniky měření transportních charakteristik (parametry charakterizující promíchávání v bioreaktorech, objemový koeficient přestupu hmoty, zádrž plynu aj.).
3. Provést systematická měření transportních charakteristik v různých modelových vsádkách a ve třech typech bioreaktorů: mechanicky míchaný reaktor, probublávaná kolona a air-lift reaktor.
4. Na základě získaných výsledků porovnat jednotlivé typy reaktorů, charakterizovat společné i rozdílné vlastnosti a vyhodnotit vhodnost jejich použití.

Studium transportu plynů v kompozitních membránách na bázi uhlíkových materiálů a grafenoxidu

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. V posledních letech nacházejí uplatnění v chemickém, petrochemickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu. Technologicky se membrány, převážně polymerní, používají např. pro získání helia ze zemního plynu, oddělení vodíku od uhlovodíků, oxidu uhelnatého nebo dusíku a rovněž i pro odstranění oxidu uhličitého z bioplynu nebo par organických látek ze vzduchu. Grafenoxidové materiály náleží do moderní a dynamicky rostoucí skupiny materiálů a mají mnoho zajímavých vlastností využitelných pro membránové separaceplynů, např. vodíku od oxidu uhličitého. V naší laboratoři se tématice membránových separací věnujeme déle než 15 let a v současné době se podílíme na řešení grantů GA ČR a MŠMT, zaměřených na zvýšení efektivity membránových separačních procesů, přičemž vlastní doktorská disertační práce bude tematicky souviset s těmito projekty. Dizertační práce bude zaměřena na studium teoretických i experimentálních aspektů transportu plynů a i jejich směsí v polymerních i jiných membránách.
Zásady: 1) Literature search 2) Performing of permation and sorption experiments of H2, CO2 and others selected gases (O2, N2, CH4, H2, He, Ar, SF6) in graphene oxide membranes 3) Evaluation and elaboration of determined experimental data and calculation of transport parameters (coefficients of permeability, diffusion and sorption) 4) PhD thesis writing

Studium transportu plynů v kompozitních membránách na bázi uhlíkových materiálů a grafenoxidu

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. V posledních letech nacházejí uplatnění v chemickém, petrochemickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu. Technologicky se membrány, převážně polymerní, používají např. pro získání helia ze zemního plynu, oddělení vodíku od uhlovodíků, oxidu uhelnatého nebo dusíku a rovněž i pro odstranění oxidu uhličitého z bioplynu nebo par organických látek ze vzduchu. Grafenoxidové materiály náleží do moderní a dynamicky rostoucí skupiny materiálů a mají mnoho zajímavých vlastností využitelných pro membránové separaceplynů, např. vodíku od oxidu uhličitého. V naší laboratoři se tématice membránových separací věnujeme déle než 15 let a v současné době se podílíme na řešení grantů GA ČR a MŠMT, zaměřených na zvýšení efektivity membránových separačních procesů, přičemž vlastní doktorská disertační práce bude tematicky souviset s těmito projekty. Dizertační práce bude zaměřena na studium teoretických i experimentálních aspektů transportu plynů a i jejich směsí v polymerních i jiných membránách.
Zásady: 1) Literature search 2) Performing of permation and sorption experiments of H2, CO2 and others selected gases (O2, N2, CH4, H2, He, Ar, SF6) in graphene oxide membranes 3) Evaluation and elaboration of determined experimental data and calculation of transport parameters (coefficients of permeability, diffusion and sorption) 4) PhD thesis writing

Studium vlivu termodynamické neideality na membránové separace

Vopička Ondřej, doc. Ing. Ph.D. ( vop...@vscht.cz)
Hovorka Štěpán, Ing. Ph.D. ( hov...@vscht.cz)
Předmětem doktorské práce je experimentální studium membránových metod dělení kapalných směsí a rozšíření základních principů. Součástí práce je vývoj optimalizovaných membránově-separačních metod a postupů. Řešitel práce (doktorand) by měl získat originální data, vyvíjet modely a rozšířit vhled do klíčových principů ve v současnosti obtížně predikovatelných membránových separacích.
Zásady: 1) Literární rešerše na téma popisu přenosu hmoty v membránových separacích s důrazem na jeho souvislost s termodynamiku kapalných fází.
2) Vývoj a aplikace prediktivních a korelativních modelů pro popis termodynamické neideality kapalných směsí.
3) Měření charakteristik membránových separací (tok, selektivita,...) pro relevantní membrány a systémy.
4) Měření termodynamické neideality kapalných směsí tam, kde chybí literární data nebo selhávají predikce.
4) Prezentování výsledků, sepsání doktorské práce a její obhajoba.

Studium vztahu mezi stabilitou amorfních pevných disperzí a funkcionalitou polymeru: experimentální a teoretická predikce

Fulem Michal, prof. Ing. Ph.D. ( ful...@vscht.cz)
Hassouna Fatima, doc. Mgr. Ph.D. ( Fat...@vscht.cz)

Studium vztahu mezi stabilitou amorfních pevných disperzí a funkcionalitou polymeru: experimentální a teoretická predikce

Fulem Michal, prof. Ing. Ph.D. ( ful...@vscht.cz)
Hassouna Fatima, doc. Mgr. Ph.D. ( Fat...@vscht.cz)

Studium změn jílových materiálů na rozhraní s cementovými materiály

Řezanka Pavel, doc. RNDr. Ing. Ph.D. ( pav...@vscht.cz)
Večerník Petr, Ing. Ph.D.
Rozhraní zhutnělého bentonitu a cementových materiálů získává značnou pozornost v oblasti hlubinného ukládání vysoce aktivních odpadů. Práce bude spočívat v přípravě alterovaného bentonitu a jeho charakterizaci pomocí infračervené spektrometrie a sorpčních experimentů s radioizotopem cesia, příp. jiných vhodných technik.

Syntéza a charakterizace částic s imuno-adhesivními vlastnostmi

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)

Syntéza a charakterizace částic s imuno-adhesivními vlastnostmi

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Lizoňová Denisa, Ing. ( den...@gmail.com)

Transport nosičů náboje v nanostrukturovaných a nanokompozitních materiálech

Fitl Přemysl, Ing. Ph.D. ( f...@vscht.cz)
Vrňata Martin, prof. Ing. Dr. ( vrn...@vscht.cz)
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.

Triboelektrické cesty přispívající k separaci a recyklaci plastového odpadu

Kosek Juraj, prof. Dr. Ing. ( Jur...@vscht.cz)
Zubov Alexandr, Ing. Ph.D. ( Ale...@vscht.cz)

Tvorba koloidů léčiv v gastrointestinálním traktu a jejich charakterizace

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)

Určení etnického původu a dalších skupinových atributů člověka z chemického rozboru jeho pachu

Urban Štěpán, prof. RNDr. CSc. ( urb...@vscht.cz)
Na základě rozborů molekulového složení kožních pachů dobrovolníků budou hledány zákonitosti, které charakterizují základní lidské etnické skupiny (Indoevropané, černoši, Asiaté, Arabové atp.), přibližný věk, základní civilizační choroby a jiné atributy tak, aby mohly být určeny z neznámého pachového vzorku. Doktorská práce bude finančně podporována projektem bezpečnostního výzkumu a bude probíhat v mezinárodní spolupráci.

Virtuální návrh a testování porézních katalyzátorů a filtrů pomocí víceúrovňových matematických modelů

Kočí Petr, doc. Ing. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Isoz Martin, Ing. Ph.D. ( i...@vscht.cz)
Práce se zabývá vývojem pokročilých matematických modelů porézních katalyzátorů a filtrů pro čištění výfukových plynů, které mohou být použity pro virtuální návrh takového zařízení. Modely jsou vyvíjeny převážně v CFD prostředí OpenFOAM a zaměří se jak na procesy během přípravy katalytických filtrů (vliv parametrů při nanášení suspenze katalyzátoru do porézního substrátu a sušení), tak i na vliv výsledné struktury na provozní vlastnosti zařízení (simulace toku plynu, difúze, katalytické reakce, filtrace pro předpovězení tlakové ztráty, konverze a filtrační účinnosti). Zkoumané děje jsou modelovány podrobně na úrovni pórů stěny a jednotlivých částic a pak také na úrovni kanálků celého reaktoru. Trojrozměrná struktura porézních materiálů je počítačově rekonstruována na základě snímků z rentgenové tomografie (XRT) a elektronových mikroskopů. Výsledky modelů jsou ověřovány pomocí dostupných experimentálních dat z laboratorního reaktoru.

Vliv vlastností proteinů na jejich agregační chování a stabilitu během lyofilizace

Šoóš Miroslav, prof. Ing. Ph.D. ( Mir...@vscht.cz)

Výpočetní elektrochemie: Vývoj metod a aplikace

Slavíček Petr, prof. RNDr. Ph.D. ( pet...@vscht.cz)
Práce je zaměřena na vývoj nových přístupů pro popis dějů s přenosem náboje. Budou zkoumány děje, při kterých je náboj přenášen mezi mezi molekulami stejně jako mezi elektrodou a molekulou. Budou přitom využity moderní přístupy ab initio molekulové dynamiky. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Vysoce rozlišená mikrovlnná spektroskopie složitých organických molekul

Urban Štěpán, prof. RNDr. CSc. ( urb...@vscht.cz)
Práce je zaměřena na měření unikátních vysoce rozlišených rotačních spekter relativně velkých organických molekul a na následnou kvantově mechanickou interpretaci naměřených dat v termínech maticových elementů efektivního rotačního hamiltoniánu. Bude diskutována možnost výskytu a pozorování těchto organických molekul v mimozemských atmosférách.

Využití mikrospektroskopických technik a technik blízkého pole při vývoji léčiv

Matějka Pavel, prof. Dr. RNDr. ( mat...@vscht.cz)
Tématem práce bude rozvoj technik vibrační spektroskopie a spektroskopického zobrazování včetně subdifrakčních technik blízkého pole jako nástrojů využitelných k charakterizaci mikro- a nano-struktur při vývoji potenciálně nových lékových forem zaměřených na cílený transport účinných látek.

Využití nanostrukturovaných a nanoporezních materiálů pro chemické senzory

Fitl Přemysl, Ing. Ph.D. ( f...@vscht.cz)
Vlček Jan, Ing. Ph.D. ( Jan...@vscht.cz)
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.

Využití pokročilých metod zpracování signálů při návrhu virtuálního velínu

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Téma práce je zaměřené na vývoj a realizaci tzv. virtuálního velínu vybraného reálného technologického procesu. Projekt je založen na analýze vybraných biomedicínských dat, 3D modelování a virtuální realitě v inženýrství. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy biomedicínských signálů a 3D modelování, (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro virtualizaci a řízení procesu (iii) implementaci a verifikaci.

Využití pokročilých metod zpracování signálů při návrhu virtuálního velínu

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Téma práce je zaměřené na vývoj a realizaci tzv. virtuálního velínu vybraného reálného technologického procesu. Projekt je založen na analýze vybraných biomedicínských dat, 3D modelování a virtuální realitě v inženýrství. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy biomedicínských signálů a 3D modelování, (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro virtualizaci a řízení procesu (iii) implementaci a verifikaci.

Vývoj metodiky zvětšování měřítka (scaling-up) průmyslových míchaných reaktorů

Moucha Tomáš, doc. Dr. Ing. ( mou...@vscht.cz)
Mezi zařízení často v průmyslu používaná k intenzifikaci kontaktu plynu a kapaliny patří mechanicky míchané nádoby. Příkladem průmyslových aplikací takových zařízení mohou být kromě aerobních fermentací (kdy hovoříme o fermentoru) rovněž chlorace nebo hydrogenace (kdy hovoříme o vícefázovém míchaném reaktoru). V mnoha případech je produkční kapacita zařízení dána rychlostí absorpce či desorpce plynu do/z kapaliny (například limitace kyslíkem, či odvodem produkovaného CO2), tj. slovy chemického inženýrství dějem určujícím rychlost celého procesu je mezifázový transport hmoty mezi plynem a kapalinou. Klíčovým parametrem při návrhu takových zařízení je potom objemový koeficient přestupu hmoty kLa. Cílem výzkumu je nalézt metodiku návrhu průmyslových zařízení pro procesy, ve kterých je rychlost určujícím dějem mezifázový transport hmoty. Jedná se o návrhy na základě dat měřených v zařízeních laboratorního a poloprovozního měřítka, tedy o formulaci pravidel pro scaling-up. Za tímto účelem byla v laboratorních nádobách průměru 20 a 30 cm již dříve provedena rozsáhlá měření příkonu, zádrže plynu a objemového koeficientu přestupu hmoty v různých typech vsádek (koalescentní, nekoalescentní, viskózní) a s různými typy míchadel (různé směry čerpání od radiálního k axiálnímu) včetně uspořádání s kombinací více míchadel na společné hřídeli. V posledních letech jsou vedeny experimenty na poloprovozní aparatuře s nádobou průměru 60 cm se třemi míchadly na společné hřídeli. Aparatura je vybavena moderním software řízení a sběru dat používaným v průmyslu. V poloprovozní nádobě byla provedena měření s čistou vodou a s roztokem síranu sodného, což reprezentuje koalescentní a nekoalescentní vsádku. Nyní jsou vedeny experimenty ve vsádce s vyšší viskozitou, neboť takové vsádky se vyskytují v mnoha biochemických výrobách. V mnoha aplikacích se také jedná o suspenze s mikroorganismy, jejichž kolonie tvoří významný podíl pevné fáze ve vsádce, čímž ovlivňují hodnoty transportních charakteristik. Je proto třeba proměřit transportní charakteristiky za těchto situací. Cílem doktorské práce je opatřit soubor transportních charakteristik měřením na poloprovozní nádobě, kde bude použita kapalná vsádka s vyšší viskozitou odpovídající kapalinám v biochemických výrobách, a v nádobě průměru 30 cm za přítomnosti pevných částic. Z transportních charakteristik budou proměřovány příkon míchadel, zádrž plynu a objemový koeficient přestupu hmoty, kLa. Na základě analýzy dat změřených na zařízeních různých velikostí bude hledána metodika využití dat z laboratorního zařízení k návrhu zařízení průmyslové velikosti. Doktorand se seznámí s matematickými modely mezifázového transportu hmoty, s měřícím a řídícím software používaným v průmyslu a se způsoby měření mezifázového transportu hmoty ve větší šíři, neboť bude pracovat v kolektivu zabývajícím se také návrhy destilačních a absorpčních kolon a bublaných kolon s ejektorem. Další informace: Tomáš Moucha, tel. 2044 3299, budova B, přízemí, č.dv. T02a, e-mail mouchat@vscht.cz
Zásady: 1. Seznamte se s principy popisu mezifázového přestupu hmoty v disperzích kapalina-plyn a s typy průmyslových kontaktorů kapalina-plyn (GLC)
2. Seznamte se se základními transportními charakteristikami používanými v průmyslových návrzích GLC a prostudujte teorie mezifázového transportu hmoty
3. Osvojte si experimentální techniky stanovení transportních charakteristik pro průmyslové návrhy GLC a seznamte se s matematickými modely pro jejich vyhodnocení
4. Proměřte a vyhodnoťte série transportních charakteristik na základě vlastního návrhu experimentálního uspořádání a vyhodnocovacích výpočetních postupů
5. S využitím experimentální databáze existující na pracovišti rozšiřte metodiku průmyslových návrhů GLC, například o vliv viskozity kapaliny. /
1. Get familiar with the methodology of industrial gas-liquid contactors (GLC) design and with the basics of an interfacial mass transfer.
2. Get familiar with the transport characteristics used in industrial GLC design and study the interfacial mass transfer theories
3. Learn the experimental techniques to determine the transport characteristics needed in industrial GLC design and get familiar with the evaluation models
4. Build a plan of experiments and evaluation procedures to obtain original results complementary with those measured on the workplace earlier
5. With the use of the database already developed on the workplace, expand the design methodology of GLC, for example, by liquid viscosity effect

Vývoj metodiky zvětšování měřítka (scaling-up) průmyslových míchaných reaktorů

Moucha Tomáš, doc. Dr. Ing. ( mou...@vscht.cz)
Mezi zařízení často v průmyslu používaná k intenzifikaci kontaktu plynu a kapaliny patří mechanicky míchané nádoby. Příkladem průmyslových aplikací takových zařízení mohou být kromě aerobních fermentací (kdy hovoříme o fermentoru) rovněž chlorace nebo hydrogenace (kdy hovoříme o vícefázovém míchaném reaktoru). V mnoha případech je produkční kapacita zařízení dána rychlostí absorpce či desorpce plynu do/z kapaliny (například limitace kyslíkem, či odvodem produkovaného CO2), tj. slovy chemického inženýrství dějem určujícím rychlost celého procesu je mezifázový transport hmoty mezi plynem a kapalinou. Klíčovým parametrem při návrhu takových zařízení je potom objemový koeficient přestupu hmoty kLa. Cílem výzkumu je nalézt metodiku návrhu průmyslových zařízení pro procesy, ve kterých je rychlost určujícím dějem mezifázový transport hmoty. Jedná se o návrhy na základě dat měřených v zařízeních laboratorního a poloprovozního měřítka, tedy o formulaci pravidel pro scaling-up. Za tímto účelem byla v laboratorních nádobách průměru 20 a 30 cm již dříve provedena rozsáhlá měření příkonu, zádrže plynu a objemového koeficientu přestupu hmoty v různých typech vsádek (koalescentní, nekoalescentní, viskózní) a s různými typy míchadel (různé směry čerpání od radiálního k axiálnímu) včetně uspořádání s kombinací více míchadel na společné hřídeli. V posledních letech jsou vedeny experimenty na poloprovozní aparatuře s nádobou průměru 60 cm se třemi míchadly na společné hřídeli. Aparatura je vybavena moderním software řízení a sběru dat používaným v průmyslu. V poloprovozní nádobě byla provedena měření s čistou vodou a s roztokem síranu sodného, což reprezentuje koalescentní a nekoalescentní vsádku. Nyní jsou vedeny experimenty ve vsádce s vyšší viskozitou, neboť takové vsádky se vyskytují v mnoha biochemických výrobách. V mnoha aplikacích se také jedná o suspenze s mikroorganismy, jejichž kolonie tvoří významný podíl pevné fáze ve vsádce, čímž ovlivňují hodnoty transportních charakteristik. Je proto třeba proměřit transportní charakteristiky za těchto situací. Cílem doktorské práce je opatřit soubor transportních charakteristik měřením na poloprovozní nádobě, kde bude použita kapalná vsádka s vyšší viskozitou odpovídající kapalinám v biochemických výrobách, a v nádobě průměru 30 cm za přítomnosti pevných částic. Z transportních charakteristik budou proměřovány příkon míchadel, zádrž plynu a objemový koeficient přestupu hmoty, kLa. Na základě analýzy dat změřených na zařízeních různých velikostí bude hledána metodika využití dat z laboratorního zařízení k návrhu zařízení průmyslové velikosti. Doktorand se seznámí s matematickými modely mezifázového transportu hmoty, s měřícím a řídícím software používaným v průmyslu a se způsoby měření mezifázového transportu hmoty ve větší šíři, neboť bude pracovat v kolektivu zabývajícím se také návrhy destilačních a absorpčních kolon a bublaných kolon s ejektorem. Další informace: Tomáš Moucha, tel. 2044 3299, budova B, přízemí, č.dv. T02a, e-mail mouchat@vscht.cz
Zásady: 1. Get familiar with the methodology of industrial gas-liquid contactors (GLC) design and with the basics of an interfacial mass transfer.
2. Get familiar with the transport characteristics used in industrial GLC design and study the interfacial mass transfer theories
3. Learn the experimental techniques to determine the transport characteristics needed in industrial GLC design and get familiar with the evaluation models
4. Build a plan of experiments and evaluation procedures to obtain original results complementary with those measured on the workplace earlier
5. With the use of the database already developed on the workplace, expand the design methodology of GLC, for example, by liquid viscosity effect

Vývoj metod pro analýzu těžkých kovů v mikroplastech

Matějka Pavel, prof. Dr. RNDr. ( mat...@vscht.cz)
Řezanková Klára, Ing. ( kla...@vscht.cz)
Předmětem této dizertační práce bude studium a vývoj metodiky pro sledování sorpčních procesů mezi těžkými kovy a mikroplasty, které jsou v čím dál tím větší míře přítomny ve vodě, a to i pitné a balené. Plasty obecně obsahují těžké kovy z technologických procesů a navíc jsou i schopny sekundárně tyto kovy z prostředí vázat a sloužit jako jejich vektory. Schopnost popsat adsorpci a desorpci se proto jeví jako klíčová při studiu toxického potenciálu mikroplastů v životním prostředí a na lidské zdraví. Pro studium sorpčních procesů bude využito především následujících analytických metod: optická mikroskopie, infračervená a Ramanova spektroskopie, hrotem zesílená Ramanova spektroskopie, skenovací elektronová mikroskopie, hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem a hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů s cílem sledovat, jak organickou složku, tak ionty toxických těžkých kovů.

Vývoj počítačové interpretace spekter nukleární magnetické resonance pro stanovení molekulové struktury

Dolenský Bohumil, doc. Ing. Ph.D. ( dol...@vscht.cz)
Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Stanovení molekulové struktury za pomoci počítačových programů zejména ze spekter NMR již v dnešní době předčí člověka nejen v rychlosti, ale i ve správnosti. Dosud nevyřešenou částí stanovení molekulové struktury zůstává interpretace experimentálních spekter. Cílem této práce je zpracovat 1D a 2D NMR spektra pomocí vlastních algoritmů umožňujících následnou automatizaci stanovení molekulové struktury studovaných látek.

Vývoj robota pro přípravu personalizovaných lékových forem

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Příprava personalizované lékové formy je v současné době velmi atraktivním tématem, ve kterém hrají důležitou roli moderní metody měření, regulace a statistické analýzy . Cílem práce je vyvinout konkrétní zařízení pro přípravu presonalizovaných léčiv impregnací porézních placebo tablet přesně dávkovaným roztokem účinné látky. Hlavním výstupem disertační práce bude vývoj a stavba automatického impregnačního robota schopného kompletní přípravy léčiva: a) impregnace placebo tablet, b) sušení, c) kontrola kvality.

Vývoj robota pro přípravu personalizovaných lékových forem

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Příprava personalizované lékové formy je v současné době velmi atraktivním tématem, ve kterém hrají důležitou roli moderní metody měření, regulace a statistické analýzy. Cílem práce je vyvinout konkrétní zařízení pro přípravu presonalizovaných léčiv impregnací porézních placebo tablet přesně dávkovaným roztokem účinné látky. Hlavním výstupem disertační práce bude vývoj a stavba automatického impregnačního robota schopného kompletní přípravy léčiva: a) impregnace placebo tablet, b) sušení, c) kontrola kvality.

Vývoj robota pro přípravu personalizovaných lékových forem

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Příprava personalizované lékové formy je v současné době velmi atraktivním tématem, ve kterém hrají důležitou roli moderní metody měření, regulace a statistické analýzy. Cílem práce je vyvinout konkrétní zařízení pro přípravu presonalizovaných léčiv impregnací porézních placebo tablet přesně dávkovaným roztokem účinné látky. Hlavním výstupem disertační práce bude vývoj a stavba automatického impregnačního robota schopného kompletní přípravy léčiva: a) impregnace placebo tablet, b) sušení, c) kontrola kvality.

Vývoj vysoce výkonných flexibilních superkapacitorů na bázi nanocelulózy a vodivýchpolymerůPoskytovatel

Hassouna Fatima, doc. Mgr. Ph.D. ( Fat...@vscht.cz)
Cílem tohoto projektu je navrhnout nový typ pružných a lehkých elektrod založených na udržitelných materiálech. Elektrody budou následně využity ve vývoji výkonných superkapacitorů s ohebnou strukturou a vysokou kapacitou. Přírodní celulózová nanovlákna (CNF) budou kombinována s elektricky vodivými polymery (ECP) a deriváty grafenu a následně využita jako matrice pro přípravu elektrod superkapacitorů s využitím přístupu „bottom-up“. CNF zajistí funkci mechanického skeletu schopného vysoké deformace a rovněž funkci šablony pro chemickou funkcionalizaci povrchu elektrod. Zkoumány budou také nové způsoby kompatibilizace polymerů a nanoplniv s cílem spojit vzájemně odlišné materiály s různými vlastnostmi do formy porézních elektrod na bázi CNF-ECP, které se budou vyznačovat optimální morfologií a vlastnostmi. Elektrody vykazující nejlepší kapacitu, pružnost a tepelnou stabilitu budou použity při přípravě a testování prototypů superkapacitorů.

Vývoj 3D buněčných kultur pro testování nosičů léčiv

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Zásady: Selektivní adheze koloidních nosičů používaných pro doručování léčiv k buňkám cílové tkáně je klíčovým předpokladem pro jejích úspěšnou aplikaci. Testování in vivo s sebou kromě vysoké nákladnosti a etických otázek přináší i řadu technických problémů, zejména relevanci zvířecích modelů. Alternativním přístupem je použití metod tkáňového inženýrství a testování koloidních nosičů přímo na "virtuálních orgánech" připravených ex vivo, avšak obsahujících buněšné linie vlastní budoucímu hostitelskému organismu. Cílem práce je rozpracovat tuto metodologii a využít ji pro vyhodnocovnání a screening chemických robotů.

Vývoj 3D buněčných kultur pro testování nosičů léčiv

Štěpánek František, prof. Ing. Ph.D. ( Fra...@vscht.cz)
Zásady: Selektivní adheze koloidních nosičů používaných pro doručování léčiv k buňkám cílové tkáně je klíčovým předpokladem pro jejích úspěšnou aplikaci. Testování in vivo s sebou kromě vysoké nákladnosti a etických otázek přináší i řadu technických problémů, zejména relevanci zvířecích modelů. Alternativním přístupem je použití metod tkáňového inženýrství a testování koloidních nosičů přímo na "virtuálních orgánech" připravených ex vivo, avšak obsahujících buněšné linie vlastní budoucímu hostitelskému organismu. Cílem práce je rozpracovat tuto metodologii a využít ji pro vyhodnocovnání a screening chemických robotů.

Význam topologických indexů pro určování podobnosti molekul

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Maxová Jana, RNDr. Ph.D. ( max...@vscht.cz)
Molekulové deskriptory umožňují matematicky popsat molekuly, což je uplatňováno v mnoha oborech, kde je třeba hledat nové látky se specifickými vlastnostmi či predikovat ne-známé vlastnosti látek. Důležitým typem molekulových deskriptorů jsou tzv. topologické indexy, které charakterizují danou molekulu podle její velikosti, míry větvení a celkového tvaru. Práce předpokládá (i) studium různých typů molekulových deskriptorů, zejména topologických indexů (ii) studium korelací konkrétních topologických indexů s vlastnostmi molekul (iii) porovnání algoritmické složitosti pro výpočet konkrétních topologických indexů (iv) implementace vybraných algoritmů pro výpočet konkrétních topologických indexů.

Význam topologických indexů pro určování podobnosti molekul

Mareš Jan, doc. Ing. Ph.D. ( mar...@vscht.cz)
Maxová Jana, RNDr. Ph.D. ( max...@vscht.cz)
Molekulové deskriptory umožňují matematicky popsat molekuly, což je uplatňováno v mnoha oborech, kde je třeba hledat nové látky se specifickými vlastnostmi či predikovat ne-známé vlastnosti látek. Důležitým typem molekulových deskriptorů jsou tzv. topologické indexy, které charakterizují danou molekulu podle její velikosti, míry větvení a celkového tvaru. Práce předpokládá (i) studium různých typů molekulových deskriptorů, zejména topologických indexů (ii) studium korelací konkrétních topologických indexů s vlastnostmi molekul (iii) porovnání algoritmické složitosti pro výpočet konkrétních topologických indexů (iv) implementace vybraných algoritmů pro výpočet konkrétních topologických indexů.

Dělení racemických směsí pomocí membránových procesů

Izák Pavel, Ing. Ph.D. DSc. ( i...@icpf.cas.cz)
Cílem doktorandské práce bude dělení racemických směsí membránovými separačními procesy. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirálním prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu. U kandidáta doktorské práce bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Dělení racemických směsí pomocí membránových procesů

Izák Pavel, Ing. Ph.D. DSc. ( i...@icpf.cas.cz)
Cílem doktorandské práce bude dělení racemických směsí membránovými separačními procesy. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirálním prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu. U kandidáta doktorské práce bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Diagnostika dvoufázového toku v mikrokanálech

Tihon Jaroslav, Ing. CSc. ( t...@icpf.cas.cz)
Cílem projetku je experimentální studium charakteru dvoufázového proudění (kapalina-plyn) v kanálech mikrometrických rozměrů. Naše pozornost se zaměří na zmapování tokových režimů pro různé geometrie kanálků (např. pravoúhlé křížení, T-větvení, náhlé rozšíření) i různé typy kapalin (Newtonské, viskoelestické, či pseudoplastické). Originální experimentální technika vyvinutá v našem oddělení, elektrodifúzní diagnostika proudění, bude využita jak pro určení směru a rychlosti proudění v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících špičkovou rychloběžnou kameru Redlake MotionPro X3, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou PIV (Particle Image Velocimetry).
Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemicko-inženýrského studia nebo studia jiného typu s technickým zaměřením. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a měl by mít alespoň základní znalosti z oblasti hydrodynamiky. Základním předpokladem je ovšem chuť do samostatné výzkumné práce. Případný zájemce se bude moci opřít o naše bohaté zkušenosti jak v oblasti automatizovaných experimentálních měření s následným zpracováním dat (LabView), tak i  řešení složitých hydrodynamických úloh (MatLab, Mathematica).
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Diagnostika dvoufázového toku v mikrokanálech

Tihon Jaroslav, Ing. CSc. ( t...@icpf.cas.cz)
Cílem projetku je experimentální studium charakteru dvoufázového proudění (kapalina-plyn) v kanálech mikrometrických rozměrů. Naše pozornost se zaměří na zmapování tokových režimů pro různé geometrie kanálků (např. pravoúhlé křížení, T-větvení, náhlé rozšíření) i různé typy kapalin (Newtonské, viskoelestické, či pseudoplastické). Originální experimentální technika vyvinutá v našem oddělení, elektrodifúzní diagnostika proudění, bude využita jak pro určení směru a rychlosti proudění v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících špičkovou rychloběžnou kameru Redlake MotionPro X3, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou PIV (Particle Image Velocimetry).
Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemicko-inženýrského studia nebo studia jiného typu s technickým zaměřením. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a měl by mít alespoň základní znalosti z oblasti hydrodynamiky. Základním předpokladem je ovšem chuť do samostatné výzkumné práce. Případný zájemce se bude moci opřít o naše bohaté zkušenosti jak v oblasti automatizovaných experimentálních měření s následným zpracováním dat (LabView), tak i řešení složitých hydrodynamických úloh (MatLab, Mathematica).
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Dynamika vícefázových soustav: kapalina-plyn-tuhá fáze

Růžička Marek, doc. Ing. CSc. DSc. ( ruz...@icpf.cas.cz)
Zedníková Mária, Ing. Ph.D. ( zed...@icpf.cas.cz)
Vícefázové disperzní soustavy se vyskytují všude kolem nás, jak v přírodě, tak v technologiích a průmyslových aplikacích (sedimentace, fluidace, plynokapalinové soustavy - probublávané kolony, flotační systémy, atd.). Díky své složitosti a aplikačnímu potenciálu představují seriózní výzvu pro základní výzkum v oboru vícefázové hydrodynamiky. V této disertační práci budou experimentálně i teoreticky studovány klíčové procesy probíhající v disperzích na malém měřítku (coalescence bublin, kolize bublina-částice v kapalině) a jejich důsledky pro režimy proudění disperzí ve velkém měřítku (probublávané kolony, flotační nádrže, apod.). Získané poznatky budou uplatnitelné v průmyslových aplikacích různého typu (chemický průmysl, ropný, potravinářský, metalurgický, farmaceutický, environmentální, atd.).
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Dynamika vícefázových soustav: kapalina-plyn-tuhá fáze

Růžička Marek, doc. Ing. CSc. DSc. ( ruz...@icpf.cas.cz)
Vícefázové disperzní soustavy se vyskytují všude kolem nás, jak v přírodě, tak v technologiích a průmyslových aplikacích (sedimentace, fluidace, plynokapalinové soustavy - probublávané kolony, flotační systémy, atd.). Díky své složitosti a aplikačnímu potenciálu představují seriózní výzvu pro základní výzkum v oboru vícefázové hydrodynamiky. V této disertační práci budou experimentálně i teoreticky studovány klíčové procesy probíhající v disperzích na malém měřítku (coalescence bublin, kolize bublina-částice v kapalině) a jejich důsledky pro režimy proudění disperzí ve velkém měřítku (probublávané kolony, flotační nádrže, apod.). Získané poznatky budou uplatnitelné v průmyslových aplikacích různého typu (chemický průmysl, ropný, potravinářský, metalurgický, farmaceutický, environmentální, atd.).
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Enzymy katalyzované reakce rostlinných olejů v superkritickém CO2

Sajfrtová Marie, Ing. Ph.D. ( saj...@icpf.cas.cz)
Sovová Helena, Ing. CSc. ( sov...@icpf.cas.cz)
Výzkum enzymatických reakcí v superkritickém oxidu uhličitém (scCO2), které spojují výhody specificity enzymů, rychlé difúze v superkritických tekutinách a zdravotní nezávadnosti scCO2, je poměrně nový a perspektivní obor. V tomto projektu jsou enzymatické reakce rostlinných olejů v scCO2 využity k obohacení reakčních produktů o w-3 a w-6 polynenasycené (esenciální) mastné kyseliny, potřebné složky potravy. Budou studovány reakce olejů katalyzované regiospecifickým enzymem a metody oddělení frakce obohacené esenciálními mastnými kyselinami z reakční směsi. Cílem je navrhnout „zelený“ postup přípravy obohacených rostlinných olejů pomocí scCO2, který bude integrovat extrakci oleje ze semen, jeho reakci a frakcionaci reakční směsi.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Enzymy katalyzované reakce rostlinných olejů v superkritickém CO2

Sajfrtová Marie, Ing. Ph.D. ( saj...@icpf.cas.cz)
Výzkum enzymatických reakcí v superkritickém oxidu uhličitém (scCO2), které spojují výhody specificity enzymů, rychlé difúze v superkritických tekutinách a zdravotní nezávadnosti scCO2, je poměrně nový a perspektivní obor. V tomto projektu jsou enzymatické reakce rostlinných olejů v scCO2 využity k obohacení reakčních produktů o w-3 a w-6 polynenasycené (esenciální) mastné kyseliny, potřebné složky potravy. Budou studovány reakce olejů katalyzované regiospecifickým enzymem a metody oddělení frakce obohacené esenciálními mastnými kyselinami z reakční směsi. Cílem je navrhnout „zelený“ postup přípravy obohacených rostlinných olejů pomocí scCO2, který bude integrovat extrakci oleje ze semen, jeho reakci a frakcionaci reakční směsi.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Hydrogelové mikročástice s některými vlastnostmi červených krvinek

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Červené krvinky mají diskovitý tvar zhruba 10 μm v průměru a dokáží obíhat v k revním řečišti, přestože kapiláry nejsou tlustší, než 5 μm. Tato unikátní vlastnost je dána jejich tvarem, mechanickými vlastnostmi a povrchem. Cílem tohoto projektu je připravit hydrogelové mikročástice, které napodobují tyto vlastnosti skutečných krvinek. Metoda stop-flow litografie bude použita pro syntézu hydrogelů tvaru krvinek z biodegradovatelných polymerů takového složení, že mechanické vlastnosti výsledných částic budou blízké skutečným krvinkám. V navazujícím projektu bude zkoumána schopnost hydrogelů cirkulovat v krevním řečišti. Vrcholným cílem celého projektu bude navázat do struktury hydrogleu fluorescenční senzor, sledující medicínsky relevantní parametr (pH, koncentrace glukózy...) a číst jeho signál zkrz kůži, detektorem umístěným vně pacientova těla.
Zásady: Cílem práce je litografická příprava hydrogelových mikročástic, připomínajících velikostí, tvarem a mechanickými vlastnostmi červené krvinky
1. Osvojit si metodu přípravy hydrogelových mikročástic pomocí metody stop-flow litografie
2. Popsat vliv tuhosti částice a jejího tvaru na schopnost pronikat (umělými) kapilárami
3. Najít v literatuře vhodný fluorescenční senzor a vyvinout jeho metodu imobilizace do struktury hydrogelu
4. Otestovat vzniklé částice=sensory v podmínkách in-vitro a in-vivo
Ústav chemického inženýrství

Hydrogelové mikročástice s některými vlastnostmi červených krvinek

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Červené krvinky mají diskovitý tvar zhruba 10 μm v průměru a dokáží obíhat v k revním řečišti, přestože kapiláry nejsou tlustší, než 5 μm. Tato unikátní vlastnost je dána jejich tvarem, mechanickými vlastnostmi a povrchem. Cílem tohoto projektu je připravit hydrogelové mikročástice, které napodobují tyto vlastnosti skutečných krvinek. Metoda stop-flow litografie bude použita pro syntézu hydrogelů tvaru krvinek z biodegradovatelných polymerů takového složení, že mechanické vlastnosti výsledných částic budou blízké skutečným krvinkám. V navazujícím projektu bude zkoumána schopnost hydrogelů cirkulovat v krevním řečišti. Vrcholným cílem celého projektu bude navázat do struktury hydrogleu fluorescenční senzor, sledující medicínsky relevantní parametr (pH, koncentrace glukózy...) a číst jeho signál zkrz kůži, detektorem umístěným vně pacientova těla.
Zásady: Cílem práce je litografická příprava hydrogelových mikročástic, připomínajících velikostí, tvarem a mechanickými vlastnostmi červené krvinky 1. Osvojit si metodu přípravy hydrogelových mikročástic pomocí metody stop-flow litografie 2. Popsat vliv tuhosti částice a jejího tvaru na schopnost pronikat (umělými) kapilárami 3. Najít v literatuře vhodný fluorescenční senzor a vyvinout jeho metodu imobilizace do struktury hydrogelu 4. Otestovat vzniklé částice=sensory v podmínkách in-vitro a in-vivo
Ústav chemického inženýrství

Hydrogely a jejich nanokompozity

Tihon Jaroslav, Ing. CSc. ( t...@icpf.cas.cz)
Hydrogely jsou zesíťované polymery obsahující vysoký podíl vody. Mohou být využívány například v medicíně (kontaktní čočky, obvazový materiál, tkáňové inženýrství) a v čištění odpadních vod (mají vysokou schopnost adsorbovat organická barviva). Zakomponováním vhodných nanočástic většinou anorganického původu do struktury hydrogelů vznikají nanokompozity, které často vykazují ještě lepší fyzikálně chemické vlastnosti než původní hydrogely – typicky se zvyšuje pevnost, mění se obsah zachycené vody, adsorpční schopnost pro různé polutanty nebo naopak schopnost uvolňovat léčiva. V tomto projektu bude studována příprava nových hydrogelových nanokompozitů, jejich fyzikálně chemické vlastnosti a možnosti jejich využití, ať už v oblasti medicíny nebo životního prostředí. Projekt je vhodný pro absolventa či absolventku chemicko-inženýrského, fyzikálně-chemického nebo jiného technického oboru. Experimentální zručnost je vítána. Hlavním předpokladem je však chuť do výzkumné práce.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Hydrogely a jejich nanokompozity

Tihon Jaroslav, Ing. CSc. ( t...@icpf.cas.cz)
Hydrogely jsou zesíťované polymery obsahující vysoký podíl vody. Mohou být využívány například v medicíně (kontaktní čočky, obvazový materiál, tkáňové inženýrství) a v čištění odpadních vod (mají vysokou schopnost adsorbovat organická barviva). Zakomponováním vhodných nanočástic většinou anorganického původu do struktury hydrogelů vznikají nanokompozity, které často vykazují ještě lepší fyzikálně chemické vlastnosti než původní hydrogely – typicky se zvyšuje pevnost, mění se obsah zachycené vody, adsorpční schopnost pro různé polutanty nebo naopak schopnost uvolňovat léčiva. V tomto projektu bude studována příprava nových hydrogelových nanokompozitů, jejich fyzikálně chemické vlastnosti a možnosti jejich využití, ať už v oblasti medicíny nebo životního prostředí. Projekt je vhodný pro absolventa či absolventku chemicko-inženýrského, fyzikálně-chemického nebo jiného technického oboru. Experimentální zručnost je vítána. Hlavním předpokladem je však chuť do výzkumné práce.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Charakteristika struktury a optické aktivity organometalických komplexů pmocí kvantové chemie

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Ruud Kenneth, Professor ( ken...@uit.no)
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.
UiT Norges arktiske universitet, Norway

Charakteristika struktury a optické aktivity organometalických komplexů pmocí kvantové chemie

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Ruud Kenneth, Professor ( ken...@uit.no)
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.
UiT Norges arktiske universitet, Norway

Interpretace Ramanovy optické aktivity nukleových kyselin

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Hopmann Kathrin Helen, Assoc. Prof. Ph.D. ( kat...@uit.no)
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.
UiT Norges arktiske universitet, Norway

Interpretace Ramanovy optické aktivity nukleových kyselin

Bouř Petr, prof. RNDr. CSc. ( b...@uochb.cas.cz)
Hopmann Kathrin Helen, Assoc. Prof. Ph.D. ( kat...@uit.no)
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.
UiT Norges arktiske universitet, Norway

Jak ovlivňuje přítomnost vody vlastnosti iontových kapalin s různými funkčními skupinami

Bendová Magdalena, Ing. Ph.D. ( ben...@icpf.cas.cz)
Maréchal Manuel, Dr. Ph.D. ( Man...@univ-grenoble-alpes.fr)
Funkcionalizace iontových kapalin je již dvě desetileté předmětem intenzivního výzkumu vzhledem k jejich aplikačnímu potenciálu v mnoha chemických odvětvích. Jednoznačný vztah mezi strukturou a vlastnostmi iontových kapalin však stále nebyl nalezen, stejně tak jako nejsou zcela objasněny jejich interakce s molekulovými rozpouštědly na molekulární úrovni. Tato práce se tedy zaměří na výzkum směsí různých funkcionalizovaných iontových kapalin s vodou. Studována bude rovnováha v kapalné fázi syntetickými a dynamickými metodami. Struktura těchto směsí na molekulární úrovni pak bude studována za pokojové teploty difrakčními a spektroskopickými metodami.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Jak ovlivňuje přítomnost vody vlastnosti iontových kapalin s různými funkčními skupinami

Bendová Magdalena, Ing. Ph.D. ( ben...@icpf.cas.cz)
Maréchal Manuel, Dr. Ph.D. ( Man...@univ-grenoble-alpes.fr)
Funkcionalizace iontových kapalin je již dvě desetileté předmětem intenzivního výzkumu vzhledem k jejich aplikačnímu potenciálu v mnoha chemických odvětvích. Jednoznačný vztah mezi strukturou a vlastnostmi iontových kapalin však stále nebyl nalezen, stejně tak jako nejsou zcela objasněny jejich interakce s molekulovými rozpouštědly na molekulární úrovni. Tato práce se tedy zaměří na výzkum směsí různých funkcionalizovaných iontových kapalin s vodou. Studována bude rovnováha v kapalné fázi syntetickými a dynamickými metodami. Struktura těchto směsí na molekulární úrovni pak bude studována za pokojové teploty difrakčními a spektroskopickými metodami.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Membrány s cílenou nanostrukturou pro selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

Membrány s cílenou nanostrukturou pro selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

Membrány s odolností vůči změnám pH a rozpouštědla pro přesnou separaci podle hraniční molekulové hmotnosti

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
Membránové separace v současnosti nabízejí nejlepší strategii pro snižování energetické náročnosti a dopadu na životní prostředí díky nově vyvíjené nanofiltraci s odolností či tolerancí k rozpouštědlu (SRNF či STNF). Takzavaná aktivace rozpouštědlem zahrnuje působení rozpouštědla na stávající membránu díky solvataci, zvýšení ohebnosti polymerního řetězce a uspořádání do vhodných struktur. To bude ověřeno systematickým testováním membrán s různými rozpouštědly pro separaci směsí kapalin. Bude použita vysokokapacitní aparatura pro současné testování mnoha vzorků. Základní fyzikálně chemické vlastnosti vzorků před a po působení rozpouštědel poskytnou náhled do změn na molekulární úrovni. Charakterizace bude zahrnovat absorpci plynu a kapaliny (difuzivitu), ERD (rozptyl pružného zpětného rázu, poskytující prvkovou analýzu přes tloušťku membrány), NMR v pevné vázi (nukleární magnetická rezonance), TGA (termogravimetrická analýza) a DSC (diferenční kalorimetrie). .


KU Leuven, Belgium

Membrány s odolností vůči změnám pH a rozpouštědla pro přesnou separaci podle hraniční molekulové hmotnosti

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
Membránové separace v současnosti nabízejí nejlepší strategii pro snižování energetické náročnosti a dopadu na životní prostředí díky nově vyvíjené nanofiltraci s odolností či tolerancí k rozpouštědlu (SRNF či STNF). Takzavaná aktivace rozpouštědlem zahrnuje působení rozpouštědla na stávající membránu díky solvataci, zvýšení ohebnosti polymerního řetězce a uspořádání do vhodných struktur. To bude ověřeno systematickým testováním membrán s různými rozpouštědly pro separaci směsí kapalin. Bude použita vysokokapacitní aparatura pro současné testování mnoha vzorků. Základní fyzikálně chemické vlastnosti vzorků před a po působení rozpouštědel poskytnou náhled do změn na molekulární úrovni. Charakterizace bude zahrnovat absorpci plynu a kapaliny (difuzivitu), ERD (rozptyl pružného zpětného rázu, poskytující prvkovou analýzu přes tloušťku membrány), NMR v pevné vázi (nukleární magnetická rezonance), TGA (termogravimetrická analýza) a DSC (diferenční kalorimetrie). .


KU Leuven, Belgium

Modelování proudění plynů v zařízeních chemické technologie.

Šnita Dalimil, prof. Ing. CSc. ( d...@vscht.cz)
Computational fluid dynamics (CFD) is a branch of fluid mechanics that uses numerical analysis and data structures to analyze and solve problems that involve fluid flows. Computers are used to perform the calculations required to simulate the flow of the fluid, and the interaction of the fluid with surfaces defined by boundary conditions. Initial validation of such software is typically performed using experimental apparatus or pilot and industrial data. The work will be focused on the comparison between more and less approximated mathematical models in the form of case studies. Work will be concerned with several chosen devices, e.g. laminar boxes or electric furnaces with forced or natural convection. The results of modelling will be validated with the available experimental data.
Ústav chemického inženýrství

Modulární hydrogeloví mikroroboti

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Miniaturizace robotů na velikost desítek mikronů umožní jejich užití v dosut nepřístupných oblastech, jako je kontrolovaná doprava léčiv, či mikrochirurgie. Ukazuje se, že použití měkkých materiálů, které konají mechanickou práci pomocí deformace je klíčové pro snížení mechatronické náročnosti robotů a umožňuje jejich miniaturizaci, které není možné dosáhnout s tradičními konstrukčními přístupy. V naší skupině jsme nedávno vyvinuli hydrogelové mikroroboty, schopné plait se po podložce a poháněné světlem (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg). Spousta budoucích aplikací takovýchto mikrorobotů předpokládá jejich schopnost autoomní kooperace a schopnost spojovat se do větších funkčních celků. Modulární konektivita individuálních robotů byla experimentálně zkoumána v makroměřítku. Cílem tohoto projektu je zkoumat nové přístupy pro spojován jednotlivých robotů v mikroměřítku, založné na chemickém rozpoznávání. Vzniklé robotické superstruktury budou testovány pro schopnosti vykonávat práci, například schopnost uchopit objekt.
Zásady: 1. Zvládnout metodu stop-flow litografie (SFL)
2. Vyrobit pomocí SFL hydrogelové mikroroboty schopné pohybu plazenim po substratu
3. vyvinout metody pro spojování robotů pomocí jejich kovalentní-nekovalentní interakce
4. vyvinout algoritmy pohybu robotů po subrtrátu, které povedou k jejich spojování do větších funkčních celků pomocí metody vyvinuté v bodě 3.
Ústav chemického inženýrství

Modulární hydrogeloví mikroroboti

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Miniaturizace robotů na velikost desítek mikronů umožní jejich užití v dosut nepřístupných oblastech, jako je kontrolovaná doprava léčiv, či mikrochirurgie. Ukazuje se, že použití měkkých materiálů, které konají mechanickou práci pomocí deformace je klíčové pro snížení mechatronické náročnosti robotů a umožňuje jejich miniaturizaci, které není možné dosáhnout s tradičními konstrukčními přístupy. V naší skupině jsme nedávno vyvinuli hydrogelové mikroroboty, schopné plait se po podložce a poháněné světlem (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg). Spousta budoucích aplikací takovýchto mikrorobotů předpokládá jejich schopnost autoomní kooperace a schopnost spojovat se do větších funkčních celků. Modulární konektivita individuálních robotů byla experimentálně zkoumána v makroměřítku. Cílem tohoto projektu je zkoumat nové přístupy pro spojován jednotlivých robotů v mikroměřítku, založné na chemickém rozpoznávání. Vzniklé robotické superstruktury budou testovány pro schopnosti vykonávat práci, například schopnost uchopit objekt.
Zásady: 1. Zvládnout metodu stop-flow litografie (SFL)
2. Vyrobit pomocí SFL hydrogelové mikroroboty schopné pohybu plazenim po substratu
3. vyvinout metody pro spojování robotů pomocí jejich kovalentní-nekovalentní interakce
4. vyvinout algoritmy pohybu robotů po subrtrátu, které povedou k jejich spojování do větších funkčních celků pomocí metody vyvinuté v bodě 3.
Ústav chemického inženýrství

Modulární hydrogeloví mikroroboti

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Miniaturizace robotů na velikost desítek mikronů umožní jejich užití v dosut nepřístupných oblastech, jako je kontrolovaná doprava léčiv, či mikrochirurgie. Ukazuje se, že použití měkkých materiálů, které konají mechanickou práci pomocí deformace je klíčové pro snížení mechatronické náročnosti robotů a umožňuje jejich miniaturizaci, které není možné dosáhnout s tradičními konstrukčními přístupy. V naší skupině jsme nedávno vyvinuli hydrogelové mikroroboty, schopné plait se po podložce a poháněné světlem (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg). Spousta budoucích aplikací takovýchto mikrorobotů předpokládá jejich schopnost autoomní kooperace a schopnost spojovat se do větších funkčních celků. Modulární konektivita individuálních robotů byla experimentálně zkoumána v makroměřítku. Cílem tohoto projektu je zkoumat nové přístupy pro spojován jednotlivých robotů v mikroměřítku, založné na chemickém rozpoznávání. Vzniklé robotické superstruktury budou testovány pro schopnosti vykonávat práci, například schopnost uchopit objekt.
Zásady: 1. Zvládnout metodu stop-flow litografie (SFL)
2. Vyrobit pomocí SFL hydrogelové mikroroboty schopné pohybu plazenim po substratu
3. vyvinout metody pro spojování robotů pomocí jejich kovalentní-nekovalentní interakce
4. vyvinout algoritmy pohybu robotů po subrtrátu, které povedou k jejich spojování do větších funkčních celků pomocí metody vyvinuté v bodě 3.
Ústav chemického inženýrství

Molekulové modelování PETázy – jedinečného enzymu rozkládajícího plasty

Krupičková Pluhařová Eva, Mgr. Ing. Ph.D. ( eva...@jh-inst.cas.cz)
PETáza je zajímavý enzym s jedinečnou schopností rozkládat plasty. Byla objevena teprve v roce 2016, ale od té doby bylo publikováno více než deset krystalových struktur a její možné použití za různých reakčních podmínek se intenzivně studuje. PETáza rozkládá především polyethylentereflalát (PET), účinnost tohoto procesu závisí na rozpouštědle, v němž se enzym a plastové částice nacházejí. Dále je možné efektivitu PETázy zvýšit mutacemi. Ukázalo se také, že díky mutacím získá schopnost rozkládat i jiné plasty. Pomocí klasické molekulové dynamiky bude studována struktura a flexibilita PETázy a jejích vybraných mutantů za různých reakčních podmínek. Metodami QM/MM bude podrobně popsán reakční mechanismus. Projekt bude realizován ve spolupráci s Centrem pro nanobiologii a strukturní biologii v Nových Hradech. Výsledky práce povedou k hlubšímu porozumění fungování PETázy a mohou vést k návrhu lepších reakčních podmínek nebo mutantů s vyšší katalytickou účinností.

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.

Molekulové modelování proteinů v zaplněném prostředí

Krupičková Pluhařová Eva, Mgr. Ing. Ph.D. ( eva...@jh-inst.cas.cz)
Buněčné prostředí obsahuje značné množství makromolekul, žádná z nich není přítomna ve vysoké koncentraci, ale celkově prostředí označujeme jako „přeplněné“, protože makromolekuly zaujímají asi 40 % objemu buněk. Proteiny bývají často studovány pouze ve vodných roztocích bez přítomnosti dalších makromolekul a to jak in vitro, tak i in silico. K realistickému popisu je ovšem potřeba zahrnout i tato „plnicí“ činidla, protože ovlivňují např. celkovou stabilitu proteinů, preferenci kompaktnějších konformací, asociační konstanty a rychlost difúze. Metodami klasické molekulové dynamiky bude studována citrátsyntáza, která se vyskytuje v otevřené a v uzavřené konformaci, ve vodných roztocích dextranu, polyethylenglykolu a dalších „plnicích“ činidel. Projekt bude realizován ve spolupráci s Centrem pro nanobiologii a strukturní biologii v Nových Hradech. Výsledky práce umožní pochopit jejich vliv na strukturu a stabilitu toho enzymu.
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.

Návrh rozpustných povrchově-aktivních surfaktant-cyklodextrinových formulací

Ondo Daniel, Ing. Ph.D.
Kunz Werner, Prof. ( wer...@chemie.uni-regensburg.de)
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.
Universität Regensburg, Germany

Návrh rozpustných povrchově-aktivních surfaktant-cyklodextrinových formulací

Ondo Daniel, Ing. Ph.D.
Kunz Werner, Prof. ( wer...@chemie.uni-regensburg.de)
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.
Universität Regensburg, Germany

Nové stabilní membrány pro nanofiltraci a pervaporaci

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

Nové stabilní membrány pro nanofiltraci a pervaporaci

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

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

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Van der Bruggen Bart, Prof. PhD ( bar...@cit.kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

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

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Van der Bruggen Bart, Prof. PhD ( bar...@cit.kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

Odstranění kationtů těžkých kovů z vody pomocí prekurzorů na bázi grafenoxidu

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Van der Bruggen Bart, Prof. PhD ( bar...@cit.kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

Odstranění kationtů těžkých kovů z vody pomocí prekurzorů na bázi grafenoxidu

Friess Karel, doc. Ing. Ph.D. ( fri...@vscht.cz)
Van der Bruggen Bart, Prof. PhD ( bar...@cit.kuleuven.be)
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.
KU Leuven, Belgium

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Havlica Jaromír, doc. Ing. Ph.D. ( hav...@icpf.cas.cz)
Mechanika granulárních materiálů (písek, jíl, bahno, suť) je jedním z nejcitovanějších problémů v geologii a průmyslové výrobě. Přírodní katastrofy jako jsou zemětřesení nebo sesuvy půdy jsou způsobeny mechanickou nestabilitou granulární sutě. Z pohledu stavebnictví, farmaceutické a chemické výroby je nutné zabývat se mísením a transportem granulárních materiálů, kdy je obvykle vyžadována jejich "tekutost". Cílem této práce je studovat pevnost granulárních materiálů, která charakterizuje přechod ze statického do tekoucího stavu, a porozumět mechanismům, které vedou ke snížení pevnosti. Student bude provádět a analyzovat počítačové simulace granulární vrstvy namáhané smykovými silami. Výhodou virtuálních experimentů je, že umožnují separovat vliv jednotlivých procesů, které ovlivňují pevnost materiálu. Student se zaměří především na možnost degradace pevnosti vlivem porézní tekutiny nebo vnějších oscilací.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Havlica Jaromír, doc. Ing. Ph.D. ( hav...@icpf.cas.cz)
Pařez Stanislav, Mgr. Ph.D.
Mechanika granulárních materiálů (písek, jíl, bahno, suť) je jedním z nejcitovanějších problémů v geologii a průmyslové výrobě. Přírodní katastrofy jako jsou zemětřesení nebo sesuvy půdy jsou způsobeny mechanickou nestabilitou granulární sutě. Z pohledu stavebnictví, farmaceutické a chemické výroby je nutné zabývat se mísením a transportem granulárních materiálů, kdy je obvykle vyžadována jejich "tekutost". Cílem této práce je studovat pevnost granulárních materiálů, která charakterizuje přechod ze statického do tekoucího stavu, a porozumět mechanismům, které vedou ke snížení pevnosti. Student bude provádět a analyzovat počítačové simulace granulární vrstvy namáhané smykovými silami. Výhodou virtuálních experimentů je, že umožnují separovat vliv jednotlivých procesů, které ovlivňují pevnost materiálu. Student se zaměří především na možnost degradace pevnosti vlivem porézní tekutiny nebo vnějších oscilací.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Počítačové simulace dynamiky vzniku peptidových fibril v roztocích osmolytů

Heyda Jan, RNDr. Mgr. Ph.D. ( jan...@vscht.cz)
Horinek Dominik, Prof. Dr. ( dom...@chemie.uni-regensburg.de)
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.
Universität Regensburg, Germany

Počítačové simulace dynamiky vzniku peptidových fibril v roztocích osmolytů

Heyda Jan, RNDr. Mgr. Ph.D. ( jan...@vscht.cz)
Horinek Dominik, Prof. Dr. ( dom...@chemie.uni-regensburg.de)
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.
Universität Regensburg, Germany

Polymerní membrány pro vysoce selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
Membránové separace plynů významně přispěly k vývoji energeticky úsporných systémů pro čištění zemního plynu. Také membránové odstraňování CO2 z bioplynu, který ho obsahuje i více než 40 %, zažívá v současnosti rychlý rozvoj. Hlavní výzvou pro polymerní membrány je jejich náchylnost k plastizaci při vysokých koncentracích CO2. Dochází k nabobtnání membrány a zvýšení propostnosti pro CH4, čímž se sníží selektivita. Zesíťování membrány je jedním z nejkepších způsobů, jak zabránit plastizaci. Membrány se smíšenou matricí (MMM), skládající se z plniva rovnoměrně rozmístěného v polymerní matrici, kombinují dobrou zpracovatelnost polymerů s vysokou seperační účinností plniva. Organokovové sítě (MOF) patří mezi materiály s dobře definovanou velikostí a tvarem pórů. V rámci práce budou připraveny membrány typu MMM pro separaci bioplynu se zvýšenou permeabilitu díky výběru vhodné kombinace MOF/polymer a teploty zpracování, využívající MOF materiály s velkou vnitřní porozitou a selektivní povrchovou vrstvou.


KU Leuven, Belgium

Polymerní membrány pro vysoce selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Vankelecom Ivo, prof. ( ivo...@kuleuven.be)
Membránové separace plynů významně přispěly k vývoji energeticky úsporných systémů pro čištění zemního plynu. Také membránové odstraňování CO2 z bioplynu, který ho obsahuje i více než 40 %, zažívá v současnosti rychlý rozvoj. Hlavní výzvou pro polymerní membrány je jejich náchylnost k plastizaci při vysokých koncentracích CO2. Dochází k nabobtnání membrány a zvýšení propostnosti pro CH4, čímž se sníží selektivita. Zesíťování membrány je jedním z nejkepších způsobů, jak zabránit plastizaci. Membrány se smíšenou matricí (MMM), skládající se z plniva rovnoměrně rozmístěného v polymerní matrici, kombinují dobrou zpracovatelnost polymerů s vysokou seperační účinností plniva. Organokovové sítě (MOF) patří mezi materiály s dobře definovanou velikostí a tvarem pórů. V rámci práce budou připraveny membrány typu MMM pro separaci bioplynu se zvýšenou permeabilitu díky výběru vhodné kombinace MOF/polymer a teploty zpracování, využívající MOF materiály s velkou vnitřní porozitou a selektivní povrchovou vrstvou.


KU Leuven, Belgium

Příprava porézních materiálů využívající inverzi fází

Kosek Juraj, prof. Dr. Ing. ( Jur...@vscht.cz)
Zubov Alexandr, Ing. Ph.D. ( Ale...@vscht.cz)
This is PhD project for a double-degree program. Therefore annotation is provided only in English.
KU Leuven, Belgium

Studium interakcí bublin a kapek s turbulentním vírem

Tihon Jaroslav, Ing. CSc. ( t...@icpf.cas.cz)
Disperze kapalina-plyn nebo kapalina-kapalina jsou součástí řady technologických i biotechnologických procesů. Částice tekutiny (bubliny nebo kapky) se v turbulentním proudění kapaliny rozpadají a vytvářejí komplexní vícefázový systém. Pochopení mechanizmu rozpadu částic v turbulentním proudění je důležité, protože teoretické modely popisující tento mechanizmus jsou nezbytné pro numerické modelování složitých vícefázových systémů. Doktorská práce bude zaměřena na experimentální studium dynamického chování bubliny nebo kapky při interakci s toroidním vírem s cílem určit rychlost rozpadu původní částice a distribuci velikostí nově vzniklých částic. Mechanizmus rozpadu bude studován v závislosti na různě zvolených hydrodynamických a fyzikálně-chemických podmínkách systému. Pracoviště je dostatečně vybavené pro studium rozpadu bubliny/kapky v turbulentním proudění. Má k dispozici aparáty pro řízenou tvorbu bublin, toroidního víru i pro tvorbu intenzivní turbulence. Dále disponuje potřebnými řídícími a vyhodnocovacími programy. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství nebo strojního inženýrství; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Studium interakcí bublin a kapek s turbulentním vírem

Tihon Jaroslav, Ing. CSc. ( t...@icpf.cas.cz)
Zedníková Mária, Ing. Ph.D. ( zed...@icpf.cas.cz)
Disperze kapalina-plyn nebo kapalina-kapalina jsou součástí řady technologických i biotechnologických procesů. Částice tekutiny (bubliny nebo kapky) se v turbulentním proudění kapaliny rozpadají a vytvářejí komplexní vícefázový systém. Pochopení mechanizmu rozpadu částic v turbulentním proudění je důležité, protože teoretické modely popisující tento mechanizmus jsou nezbytné pro numerické modelování složitých vícefázových systémů. Doktorská práce bude zaměřena na experimentální studium dynamického chování bubliny nebo kapky při interakci s toroidním vírem s cílem určit rychlost rozpadu původní částice a distribuci velikostí nově vzniklých částic. Mechanizmus rozpadu bude studován v závislosti na různě zvolených hydrodynamických a fyzikálně-chemických podmínkách systému. Pracoviště je dostatečně vybavené pro studium rozpadu bubliny/kapky v turbulentním proudění. Má k dispozici aparáty pro řízenou tvorbu bublin, toroidního víru i pro tvorbu intenzivní turbulence. Dále disponuje potřebnými řídícími a vyhodnocovacími programy. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství nebo strojního inženýrství; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Studium separace látek z rozpouštědel pomocí membránových procesů

Slouka Zdeněk, doc. Ing. Ph.D. ( Zde...@vscht.cz)
Izák Pavel, Ing. Ph.D. DSc. ( i...@icpf.cas.cz)
Cílem doktorandské práce bude studium separace látek z rozpouštědel pomocí membránových procesů. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirálním prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu, rovněž bude práce zaměřena na odstranění jiných polutantů z vody.
U kandidáta doktorské práce bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Supramolekulární systémy a gely založené na helicen-polypeptidových konjugátech: syntéza a chiroptické vlastnosti

Setnička Vladimír, prof. Ing. Ph.D. ( set...@vscht.cz)
Crassous Jeanne, dr ( jea...@univ-rennes1.fr)
Tématem práce bude příprava a charakterizace nových supramolekulárních systémů založených na helicen-polypeptidových konjugátech. Polypeptidová část může být systematicky modifikována s cílem dosáhnout vzniku vysoce uspořádaných supramolekulárních agregátů stabilizovaných vodíkovými a dalšími interakcemi. K charkterizaci budou využity metody běžné strukturní analýzy, včetně vysoce citlivých metod chiroptické spektroskopie (elektronového cirkulárního dichroismu ECD, vibračního cirkulárního dichroismu VCD a Ramanovy optické aktivity ROA).
École nationale supérieure de chimie de Rennes, France

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Ždímal Vladimír, Ing. Dr. ( Zdi...@icpf.cas.cz)
Aerosolové částice jsou v atmosféře všudypřítomné a ovlivňují mnoho dějů na Zemi, od globálního oteplování po lidské zdraví. Nacházejí se převážně v chemické a fuzikální rovnováze se svým okolím, ale kvůli kontinuálním změnám v atmosféře nebo během jejich transportu např. do našich plic se během své doby života mění. Proto je nutné studovat jejich chování při změnách prostředí, aby bylo možné předpovědět jejich osud a transformace, když se dostanou do atmosféry a/nebo v ní vzniknou. Studie bude provedena za použití nově vyvinutého systému laminárních reaktorů, které umožní kontrolovat vlastnosti okolního prostředí částic. Jevy budou studovány za použití pokročilých metod aerosolové instrumentace včetně on-line chemické a fyzikální charakterizace částic aerosolovým hmotnostním spektrometrem.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Ždímal Vladimír, Ing. Dr. ( Zdi...@icpf.cas.cz)
Ondráček Jakub, Ing. Ph.D. ( OND...@vscht.cz)
Aerosolové částice jsou v atmosféře všudypřítomné a ovlivňují mnoho dějů na Zemi, od globálního oteplování po lidské zdraví. Nacházejí se převážně v chemické a fuzikální rovnováze se svým okolím, ale kvůli kontinuálním změnám v atmosféře nebo během jejich transportu např. do našich plic se během své doby života mění. Proto je nutné studovat jejich chování při změnách prostředí, aby bylo možné předpovědět jejich osud a transformace, když se dostanou do atmosféry a/nebo v ní vzniknou. Studie bude provedena za použití nově vyvinutého systému laminárních reaktorů, které umožní kontrolovat vlastnosti okolního prostředí částic. Jevy budou studovány za použití pokročilých metod aerosolové instrumentace včetně on-line chemické a fyzikální charakterizace částic aerosolovým hmotnostním spektrometrem.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Tvorba mikrostrukturovaných materiálů metodami samoskladby

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Samoskladba je spontánní uspořádávání jednotek - stavebních bloků - do uspořádaných struktur. Uspořádaná struktura má nejnižší energii ze všech možných uspořádání stavebních bloků a snižování této energie je je hybnou silou samoskladby. Uspořádání vzniklé struktury je určeno vlastnostmi stavebních bloků, jejich tvarem, materiálovou anizotropíí, povrchovými vlastnostmi atd. Ladění těchto vlastností tak, aby byla dosažena chtěná struktura může být nazíráno jako programování a je jednou z možností jak konstruovat mikro a nanostrukturované materiály. Otázka velikosti je při samoskladbě klíčová, zatímco malé stavební bloky (pod 2 mikrony) jsou schopny minimalizovat svoji energii v průběhu samoskladby díky brownovskému pohybu, který jim umožňuje měnit vzájemnou pozici a orientaci. Větší stavební jednotky to nedokáží a mají proto tendeci v průběhu samoskladby zamrzat v nerovnovážných pozicích.
Nedávno jsme představili postupy, které umožňují uspořádávat anizotropní hydrogelové mikročástice do uspořádaných 2D struktur. Vyvinuli jsme nové mechanismy, umožňující kontrolovat orientaci stavebních bloků během samoskladby a tím překonávat lokální minima kinetické energie. Uspořádané částice mohou být posléze spojeny pomocí kovalentních vazeb jednotlivých mikročástic. Získané struuktury mají využití v mikrorobotice, v přípravě metamateriálů i v tkáňovém inženýrství. Cílem dizertační práce je dále rozvíjet metody samoskladby hydrogelových mikročástic, kombinovat je s přímým uspořádáváním pomocí mobilních mikrorobotů vyvinutých v našem týmu (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg) a používal vzniklé struktury ve výše zmíněných aplikacích.
Ústav chemického inženýrství

Tvorba mikrostrukturovaných materiálů metodami samoskladby

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Samoskladba je spontánní uspořádávání jednotek - stavebních bloků - do uspořádaných struktur. Uspořádaná struktura má nejnižší energii ze všech možných uspořádání stavebních bloků a snižování této energie je je hybnou silou samoskladby. Uspořádání vzniklé struktury je určeno vlastnostmi stavebních bloků, jejich tvarem, materiálovou anizotropíí, povrchovými vlastnostmi atd. Ladění těchto vlastností tak, aby byla dosažena chtěná struktura může být nazíráno jako programování a je jednou z možností jak konstruovat mikro a nanostrukturované materiály. Otázka velikosti je při samoskladbě klíčová, zatímco malé stavební bloky (pod 2 mikrony) jsou schopny minimalizovat svoji energii v průběhu samoskladby díky brownovskému pohybu, který jim umožňuje měnit vzájemnou pozici a orientaci. Větší stavební jednotky to nedokáží a mají proto tendeci v průběhu samoskladby zamrzat v nerovnovážných pozicích.
Nedávno jsme představili postupy, které umožňují uspořádávat anizotropní hydrogelové mikročástice do uspořádaných 2D struktur. Vyvinuli jsme nové mechanismy, umožňující kontrolovat orientaci stavebních bloků během samoskladby a tím překonávat lokální minima kinetické energie. Uspořádané částice mohou být posléze spojeny pomocí kovalentních vazeb jednotlivých mikročástic. Získané struuktury mají využití v mikrorobotice, v přípravě metamateriálů i v tkáňovém inženýrství. Cílem dizertační práce je dále rozvíjet metody samoskladby hydrogelových mikročástic, kombinovat je s přímým uspořádáváním pomocí mobilních mikrorobotů vyvinutých v našem týmu (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg) a používal vzniklé struktury ve výše zmíněných aplikacích.
Ústav chemického inženýrství

Tvorba mikrostrukturovaných materiálů metodami samoskladby

Řehoř Ivan, RNDr. Ph.D. ( REH...@vscht.cz)
Samoskladba je spontánní uspořádávání jednotek - stavebních bloků - do uspořádaných struktur. Uspořádaná struktura má nejnižší energii ze všech možných uspořádání stavebních bloků a snižování této energie je je hybnou silou samoskladby. Uspořádání vzniklé struktury je určeno vlastnostmi stavebních bloků, jejich tvarem, materiálovou anizotropíí, povrchovými vlastnostmi atd. Ladění těchto vlastností tak, aby byla dosažena chtěná struktura může být nazíráno jako programování a je jednou z možností jak konstruovat mikro a nanostrukturované materiály. Otázka velikosti je při samoskladbě klíčová, zatímco malé stavební bloky (pod 2 mikrony) jsou schopny minimalizovat svoji energii v průběhu samoskladby díky brownovskému pohybu, který jim umožňuje měnit vzájemnou pozici a orientaci. Větší stavební jednotky to nedokáží a mají proto tendeci v průběhu samoskladby zamrzat v nerovnovážných pozicích.
Nedávno jsme představili postupy, které umožňují uspořádávat anizotropní hydrogelové mikročástice do uspořádaných 2D struktur. Vyvinuli jsme nové mechanismy, umožňující kontrolovat orientaci stavebních bloků během samoskladby a tím překonávat lokální minima kinetické energie. Uspořádané částice mohou být posléze spojeny pomocí kovalentních vazeb jednotlivých mikročástic. Získané struuktury mají využití v mikrorobotice, v přípravě metamateriálů i v tkáňovém inženýrství. Cílem dizertační práce je dále rozvíjet metody samoskladby hydrogelových mikročástic, kombinovat je s přímým uspořádáváním pomocí mobilních mikrorobotů vyvinutých v našem týmu (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg) a používal vzniklé struktury ve výše zmíněných aplikacích.
Ústav chemického inženýrství

Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin a kapek

Kordac Orvalho Sandra, MSc. Ph.D. ( orv...@icpf.cas.cz)
Stanovský Petr, Ing. Ph.D.
Vícefázové systémy tvořené přítomností plynné fáze či kapalné fáze v kapalném prostředí, jako jsou pěny, emulze jsou všudypřítomné, jak v přírodě a živých systémech, tak i v průmyslových aplikacích s vysokou přidanou hodnotu např. ve farmacii, kosmetice. Přítomnost povrchově aktivních látek (PAL) mění chování mnoha procesů, přičemž pro systémy v pohybu je třeba mezifázová rozhraní charakterizovat i jinak než prostým povrchovým napětím – např. méně běžnou povrchovou reologií a adsorpčně/desorpčními charakteristikami. Cílem práce je experimentální stanovení vlivu PAL na dynamiku procesů u bublin a kapek (pohyb, rozpouštění, rozpad, koalescence apod.) spolu s charakterizací vybraných PAL s pomocí vhodných fyzikálně-chemických a transportních vlastností. Typická práce zahrnuje měření povrchovým reometrem, pozorování jevů u bublin a kapek s pomocí rychloběžné kamery, stavbu jednoúčelových drobných zařízení pro prováděné experimenty a interpretaci získaných výsledků.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin a kapek

Kordac Orvalho Sandra, MSc. Ph.D. ( orv...@icpf.cas.cz)
Vícefázové systémy tvořené přítomností plynné fáze či kapalné fáze v kapalném prostředí, jako jsou pěny, emulze jsou všudypřítomné, jak v přírodě a živých systémech, tak i v průmyslových aplikacích s vysokou přidanou hodnotu např. ve farmacii, kosmetice. Přítomnost povrchově aktivních látek (PAL) mění chování mnoha procesů, přičemž pro systémy v pohybu je třeba mezifázová rozhraní charakterizovat i jinak než prostým povrchovým napětím – např. méně běžnou povrchovou reologií a adsorpčně/desorpčními charakteristikami. Cílem práce je experimentální stanovení vlivu PAL na dynamiku procesů u bublin a kapek (pohyb, rozpouštění, rozpad, koalescence apod.) spolu s charakterizací vybraných PAL s pomocí vhodných fyzikálně-chemických a transportních vlastností. Typická práce zahrnuje měření povrchovým reometrem, pozorování jevů u bublin a kapek s pomocí rychloběžné kamery, stavbu jednoúčelových drobných zařízení pro prováděné experimenty a interpretaci získaných výsledků.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Vývoj nových kompozitních materiálů pro efektivní adsorpci a separaci plynů

Setničková Kateřina, Ing. Ph.D. ( set...@icpf.cas.cz)
Vysoká produkce skleníkových plynů má negativní vliv na životní prostředí. Proto je žádoucí vývoj nových separačních technologií se zvýšenou účinností a nízkými kapitálovými náklady. Separace, adsorpce a skladování skleníkových plynů, zejména CO2 a získávání H2 či CH4 jako zdrojů energie mají nesmírný význam pro další rozvoj společnosti. Projekt je zaměřen na přípravu, charakterizaci a využití pokročilých materiálů pro zachycování a separaci plynů, převážně oxidu uhličitého. Jednou z možností je využití dendrimerů, třídy syntetických makromolekul s pravidelnou a vysoce rozvětvenou strukturou vyznačují se velkým vnitřním prostorem a velkým počtem funkčních skupin na povrchu. Tyto vlastnosti dendrimeru mohou vést ke zvýšení adsorpční kapacity a selektivity nového materiálu. Práce zahrnuje zejména experimentální stanovení adsorpční kapacity a separační výkonnosti nově připravených materiálů pro vybrané plyny.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Vývoj nových kompozitních materiálů pro efektivní adsorpci a separaci plynů

Setničková Kateřina, Ing. Ph.D. ( set...@icpf.cas.cz)
Vysoká produkce skleníkových plynů má negativní vliv na životní prostředí. Proto je žádoucí vývoj nových separačních technologií se zvýšenou účinností a nízkými kapitálovými náklady. Separace, adsorpce a skladování skleníkových plynů, zejména CO2 a získávání H2 či CH4 jako zdrojů energie mají nesmírný význam pro další rozvoj společnosti.
Projekt je zaměřen na přípravu, charakterizaci a využití pokročilých materiálů pro zachycování a separaci plynů, převážně oxidu uhličitého. Jednou z možností je využití dendrimerů, třídy syntetických makromolekul s pravidelnou a vysoce rozvětvenou strukturou vyznačují se velkým vnitřním prostorem a velkým počtem funkčních skupin na povrchu. Tyto vlastnosti dendrimeru mohou vést ke zvýšení adsorpční kapacity a selektivity nového materiálu. Práce zahrnuje zejména experimentální stanovení adsorpční kapacity a separační výkonnosti nově připravených materiálů pro vybrané plyny.
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Vývoj statisticko-mechanického modelu pro popis velkých iontů

Heyda Jan, RNDr. Mgr. Ph.D. ( jan...@vscht.cz)
Horinek Dominik, Prof. Dr. ( dom...@chemie.uni-regensburg.de)
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.
Universität Regensburg, Germany

Vývoj statisticko-mechanického modelu pro popis velkých iontů

Heyda Jan, RNDr. Mgr. Ph.D. ( jan...@vscht.cz)
Horinek Dominik, Prof. Dr. ( dom...@chemie.uni-regensburg.de)
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.
Universität Regensburg, Germany

Zkoumání fundamentálních molekulárních interakcí ovliňujících strukturu glykokalyxu EN:

Martinez-Seara Monne Hector, Ph.D. ( hec...@uochb.cas.cz)
Jungwirth Pavel, prof. Mgr. CSc., DSc. ( pav...@uochb.cas.cz)
Glykokalyx je vysoce nabitá silná vrstva biomakromolekul, která se nachází na povrchu buněk: Skládá se se převážně z polysacharidů, bílkovin a z pod nimi ležící plazmatické membrány. Tato vrstva funguje jako bariéra mezi buňkou a jejím okolím, která působí jako selektivní filtr, a ovliňuje tak například průchod léků do buňky. Glykokalyx je také přímo zapojen do mnoha onemocnění (např. kardiovaskulární problémy, rakovinové metastázy). Jelikož je molekulová struktura glykokalyxu přímo odpovědná za mnoho funkcí a onemocnění, její znalost a její vlastnosti jsou velice důležité. Tento projekt se zaměřuje na studium základních interakcí mezi biomolekulami a molekulárními motivy nalezenými v glykokalyxu, které jsou zodpovědné za jeho strukturu. Převážně pomocí výpočetních metod (molekulová a kvantová mechanika) budeme studovat interakce mezi specifickými cukry, peptidy a lipidovými membránami nacházejícími se v glykokalyxu. Tento výzkum bude také částečně doplněn experimentální prací (Ramanova spektroskopie, NMR, flurorescence, či měření osmotických koeficientů).
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v.v.i.


Přehled projektů doktorského studia nabízených Ústavem chemických procesů Akademie věd ČR naleznete →ZDE

Aktualizováno: 24.2.2020 11:43, Autor: fchi

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

VŠCHT Praha na sociálních sítích
zobrazit plnou verzi