Ústav analytické chemie

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D.

Anotace

Mezi závažná onemocnění trávicí soustavy patří například karcinomy jater, jícnu, žaludku, slinivky, střev a konečníku. Časná diagnostika mnohých z nich je však v současné době velmi omezená a konvenční klinické přístupy nedosahují požadované spolehlivosti. Tato práce se zaměřuje na hledání nových cest využívajících pokročilé spektroskopické metody (především vibrační a chiroptické spektroskopie) při analýze krevních derivátů (typicky krevní plazmy z tekuté biopsie) pacientů a kontrolních jedinců pro identifikaci nových diagnostických markerů těchto onemocnění. Spektroskopické, případně omické, přístupy jsou navíc velmi šetrné pro pacienta. Práce bude realizována ve spolupráci se špičkovými klinickými pracovišti pražských fakultních nemocnic.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. RNDr. David Sýkora

Anotace

Obezita nebo naopak anorexie představuje vážný zdravotní problém. Jednou ze skupin potenciálních léčiv jsou vybrané lipopeptidy, ale i další nízkomolekulární látky interagující se specifickými receptory. Vývoj uvedených potenciálních léčiv je spojen s využitím pokročilých separačních technik. V této práci bude aplikována kapalinová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektromerií (LC-MS) pro sledování osudu uvedených látek v živém organismu.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D.

Anotace

Metody vibrační spektroskopie (především Ramanova a infračervená) patří mezi účinné nástroje strukturní analýzy a stále častěji je studován jejich potenciál v oblasti klinické diagnostiky některých závažných onemocnění (nádorových či neurodegenerativních). Předmětem této disertační práce bude vývoj instrumentace a algoritmů umožňujících chemickou analýzu tkání s cílem nalézt spolehlivé spektrální markery pro diagnostiku některých závažných onemocnění, například karcinomu tlustého střeva či karcinomu plic. V součinnosti s klinickými pracovišti (např. Všeobecnou fakultní nemocnicí Praha) budou testovány unikátní Ramanovy mikrosondy, které by umožnily in vivo analýzu tkáňových vzorků bez nutnosti jejich odběru. Rovněž budou analyzovány tkáňové vzorky z biopsií.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D.

Anotace

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Michael Volný, Ph.D.

Anotace

Nabohacování analytů, někdy nazývané prekoncentrace, se jako koncept v moderní analytické chemii objevilo tehdy, když začaly růst požadavky na stanovení látek s extrémně nízkými koncentracemi. Nabohacení je proces, při kterém je cílový analyt navázán prostřednictvím specifické interakce k povrchu pevného nosiče (typicky ve formě kolony/špičky, kuliček nebo planárního povrchu), zatímco jiné sloučeniny přítomné ve vzorku nemají tuto schopnost a vážou se pouze nespecificky s omezenou vazebnou kapacitou. Následně po promytí povrchu se koncentrace analytu relativně zvýší ve srovnání s jinými složkami vzorku, které neinteragovaly dostatečně silně s povrchem a byly tedy vymyty během čistícího kroku vhodným rozpouštědlem nebo pufrem. Analyt, který zůstal na povrchu, je poté uvolněn (eluován) zpět do roztoku nebo detekován přímo na povrchu. V obou případech proces obohacování zlepšuje parametry následné chemické analýzy. Tato disertační práce bude zkoumat manipulaci s ionty při atmosférickém tlaku a jejich využití pro unikátní povrchové modifikace použitelné jako substráty pro obohacování a afinitní chemii. Získané poznatky budou transformovány do nástrojů použitelných v bioanalytické hmotnostní spektrometrii. Povrchových modifikací bude dosaženo interakcemi povrchu s desolvatovanými intaktními ionty produkovanými elektrosprejovou ionizací, což je experiment často označovaný jako měkké nebo reaktivní přistávání iontů (ion soft nebo ion reactive landing). Cílem je vývoj metod povrchové modifikace, kterých nelze dosáhnout běžnou chemií na mokré cestě v roztoku. Paleta použitých molekul bude velmi rozmanitá, od protilátek, imunoglobuliny vázajících a dalších afinitních proteinů až po aptamery a organická chelatační činidla. Molekuly takto imobilizované na površích pomocí měkkého přistávání iontů vytvoří afinitní nástroje pro řešení různých úloh bioanalytické chemie. Bylo ukázáno, že měkké přistávání iontů pro modifikaci povrchů je velmi výhodné, protože je možné jej použít i na relativně inertní povrchy, včetně například nerezové oceli, bez mezivrstvy, která je potřebná pro tradiční imobilizaci biomolekul mokrou cestou. Výsledkem je, že afinitní povrchy připravené měkkým přistáváním iontů méně trpí nespecifickou vazbou jiných molekul z matrice vzorku. Část práce bude zaměřena na vývoj nové aparatury pro měkké přistávání iontů za atmosférického nebo sníženého tlaku. Aplikace budou zaměřeny na přípravu afinitních čipů schopných vázat velmi široké spektrum analytů, od malých molekul přes peptidy a proteiny až po molekuly oligonukleotidů. Například je plán zaměřit se na hledání nových farmaceutických polutantů v odpadních vodách nebo na výzkum vazby terapeutických oligonukleotidů na aptamerové čipy připravené touto metodou. Konečným cílem práce je vývoj automatizované analytické platformy založené na afinitních čipových polích. Budoucí absolvent se naučí různé analytické pracovní postupy založené na hmotnostní spektrometrii, afinitní metody a aspekty fyzikální chemie zapojené do procesu měkkého přistávání iontů.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Michael Volný, Ph.D.

Anotace

Cílem projektu je lépe porozumět technikám ionizace za atmosférického tlaku a prozkoumat jevy, které mohou vést ke zlepšení různých ionizačních zařízení. Ionizace představuje klíčový krok v molekulární hmotnostní spektrometrii, která typicky trpí nízkou efektivitou způsobenou ztrátami molekul analytu, jež unikají detekci ve formě, kterou hmotnostní spektrometry nemohou využít (vícenásobně nabité mikrokapičky, klastry, neutrální molekuly). Odhaduje se, že u většiny ionizačních technik je méně než 0,1 % analytu přeměněno na analyticky využitelné ionty, které mohou být transportovány přes iontový zdroj a první vakuovou oblast dále do hmotnostního spektrometru a být analyzovány. Jinými slovy, 99,9 % molekul analytu nedosáhne nízkotlaké oblasti hmotnostního spektrometru. To představuje historicky hlavní omezení ve zlepšování analytických parametrů hmotnostní spektrometrie. Známou výjimkou z tohoto omezení jsou nanospreje, které využívají extrémně nízký průtok kapalné fáze, a některé varianty ambientní ionizace, jež však bývají příliš selektivní pro analyty. Tento projekt bude zaměřen na zlepšení způsobů manipulace s ionty za atmosférického tlaku, které budou využity pro konstrukci ambientního iontového zdroje pro screeningové aplikace a pro vývoj mikrofluidních čipů spojených s hmotnostním spektrometrem. Tyto čipy by mohly profitovat ze sníženého množství rozpouštědla, jež je nutné odpařit v iontovém zdroji. Ve spolupráci s partnerskou laboratoří bude část projektu zaměřena na simulaci procesů ve vyhřívaném elektrospreji s vysokým průtokem. Získané informace budou využity pro zlepšení účinnosti přenosu iontů v tradičních vyhřívaných elektrosprejových iontových zdrojích používaných například při LC-MS/MS kvantifikaci. Cílem této disertační práce je vyvinout nové ionizační zařízení a použít jej k řešení reálných analytických problémů s využitím současných pracovních postupů hmotnostní spektrometrie. Proto bude potenciální zlepšení demonstrováno na aktuálně běžných analytických úlohách (např. peptidech, pesticidech, nitroso kontaminantech). Budoucí absolvent se seznámí s moderní hmotnostní spektrometrií, ionizací za atmosférického tlaku, LC-MS analýzami a fyzikální chemií související s fungováním iontových zdrojů.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc.

Anotace

Detailní chemická analýza (GCxGC/MS) lidského pachu odebrána od pacientů mající Parkinsonovu nebo Alzheimerovu chorobu bude pomocí pokročilých statistických metod porovnána s obdobnými chromatogramy pachu dobrovolníků, kteří tyto choroby nemají. Z těchto korelací budou identifikovány příznaky těchto nemocí v lidském pachu, tak aby mohla být prováděna neinvazivní diagnostika těchto nemocí. Tato pionýrská práce bude prováděna ve spolupráci s Psychiatrickou klinikou 1LF UK (doc. Anders).

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc.

Anotace

Podrobná chemická analýza (GCxGC/MS) pachu pacientů mající rakovinu prsů bude prostřednictvím pokročilých statistických metod porovnána s obdobnými chromatogramy pachu zdravých dobrovolníků. Ze získaných korelací budou identifikovány příznaky těchto nemocí v pachu, tak aby mohla být prováděna neinvazivní diagnostika těchto nemocí. Tato pionýrská studie bude prováděna ve spolupráci s Protonovým centrem nemocnice na Bulovce (doc. Kubeš).

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc.

Anotace

Podrobná chemická analýza (GCxGC/MS) pachu pacientů mající rakovinu tlustého střeva bude komparována prostřednictvím pokročilých statistických metod bude porovnána s pachovými chromatogramy zdravých dobrovolníků. Ze získaných korelací budou identifikovány příznaky těchto nemocí v pachu, tak aby mohla být v budoucnu prováděna neinvazivní diagnostika těchto nemocí. Tato pionýrská studie bude prováděna ve spolupráci s gastroenterologickou ordinací (doc. MUDr. Petr Janíček) na poliklinice v Bechyňově ulici v Praze 6.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je připravit chemické selektory (např. deriváty Trögerových bází či kalix[n]fyrinů) a studovat jejich funkčnost v roztoku. Nalezené funkční selektory následně kovalentně připojit k různým pevným povrchům (např. silikagel, SiC, nanodiamanty, grafen, kopolymery) a studovat funkčnost a využitelnost připravených materiálů pro separaci látek a/nebo pro konstrukci chemických senzorů.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc.

Anotace

V práci budou vybrány molekuly, které byly pozorovány v mezihvězdném prostoru v relativně největších koncentracích. K těmto molekulám budou vypočteny pomocí kvantové chemie odhady rotačních konstant pro molekuly izotopologů těchto sloučenin obsahující izotopy 15N, 13C, 33S, D atp. Na základě těchto postupně zpřesňovaných odhadů budou identifikovány rotační přechody příslušných izotopologů v reálných laboratorních vzorcích vybraných mezihvězdných molekul, které byly při syntéze obohaceny o příslušné izotopy. Výsledkem práce budou pionýrská měření mikrovlnných spekter izotopologů molekul přítomných v mezihvězdném prostoru.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Jan Sýkora, Ph.D.

Anotace

Hlavním cílem práce je identifikace zdrojů znečištění ovzduší na základě analýzy organických látek v reálném atmosférickém aerosolu pomocí NMR spektroskopie. Dílčími cíly jsou osvojení si protokolů pro přípravu vzorků a vlastního měření pomocí NMR spektroskopie, vyhodnocování spekter pomocí interní databáze standardů a následné analýzy získaných dat pomocí pokročilých statistických metod.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D.

Anotace

Práce je zaměřena na vývoj metod strukturní analýzy farmaceuticky významných a psychoaktivních molekul a nových nástrojů pro odhalování drog a padělků léčiv s využitím metod vibrační (infračervené a Ramanovy) a chiroptické (cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita) spektroskopie. Student bude analyzovat nejen čisté látky (mnohdy chirální povahy), ale též reálné vzorky ze záchytů, především z oblasti anabolických steroidů, disociativních anestetik a syntetických drog. Budou též sledovány specifické projevy přítomnosti chirálních nečistot a matric. Analýza struktury a interpretace spekter bude podpořena metodami molekulárního modelování. Práce bude realizována ve spolupráci s Kriminalistickým ústavem Policie České republiky a za podpory grantových projektů Ministerstva vnitra ČR.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Tereza Uhlíková, Ph.D.

Anotace

Přechody mezi energetickými hladinami v atomu či molekule probíhají podle určitých pravidel. Při první aproximaci je možné použít výběrových pravidel, např. že spin výchozí i konečné energetické hladiny musím být stejný. Pokud jsou výběrová pravidla porušena, přechod můžeme nazvat zakázaným. Vesmír jako chemická laboratoř poskytuje nepřeberné množství chemických reakcí a fyzikálních prostředí, které v pozemských podmínkách není snadné připravit. Například díky velmi vysokému vakuu, tedy malé pravděpodobnosti srážek mezi molekulami, dvakrát ionizovaný kyslík září v zelené barvě. Tento přechod byl dříve považován za identifikaci nového prvku zvaného Nebulium. Na základě pozorovatelných „zakázaných“přechodů lze usuzovat na chemicko-fyzikální vlastnosti prostředí, kde daný přechod vzniká – tedy ve vzdáleném vesmíru, ale i v zemské atmosféře nebo atmosférách jiných planet. Cílem práce je pomocí ab inito kvantově chemických metod studovat vliv fotochemických reakcí, elektrického a magnetického pole na profil a intenzitu málo pravděpodobných přechodů v malých molekulách. Na základě změn dále usuzovat na chemicko-fyzikální vlastnosti vzdáleného prostředí (remote sensoring).

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Tereza Uhlíková, Ph.D.

Anotace

Je známo, že různé polymorfy jedné léčivé složky mohou mít různé léčivé účinky. Druh polymorfu, který vykrystalizuje do stabilní třídimensionální struktury, určují zejména slabé mezimolekulové interakce. Krystalizace je velice citlivý proces a reaguje i na velmi malé množství příměsí. Cílem práce je na základě molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů se pokusit odhalit vliv pomocných látek v léčivech na polymorfní strukturu lěčivé látky prostřednictvím modelování vibračního spektra v terahertzové frekvenční oblasti (Thz). V této frekvenční oblasti se právě objevují pásy mezimolekulových vibrací a různé polymorfy zde poskytují různá spektra.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Tereza Uhlíková, Ph.D.

Anotace

Nukleární magnetická resonance (NMR) je stále se dynamicky vyvíjející obor spektroskopie, se kterým se můžeme setkat nejen v lékařství. Posun poloh signálů v NMR spektrech může být způsoben mnoha faktory. Kromě obecně známého stínění, tak například princip chemického posunu v závislosti na teplotě je zcela neobjasněný, přesto, že je měřitelný. Cílem práce je na základě molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů se pokusit odhalit fyzikálně-chemickou podstatu pozorovaných změn, a využít jich pro interpretaci změn v kovalentní i nekovalentní chemické struktuře studovaných molekul a jejich komplexů s molekulami rozpouštědla.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc.

Anotace

Stáří různých částí vesmíru v časové škále od Velkého třesku (Big Bang) bude založeno na porovnávání relativních koncentrací izotopologů mezihvězdných molekul v různých částech vesmíru. Mezihvězdná mikrovlnná spektra budou přebírána z databázi mikrovlnných super teleskopů (např. ALMA). Práce bude probíhat ve spolupráci s Astronomickým ústavem AV ČR (prof. Palouš a další), kteří budou konzultovat kosmologické otázky projektu.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Michael Volný, Ph.D.

Anotace

Protein footprinting je významný nástroj pro strukturní charakterizaci proteinů a jejich komplexů, který umožňuje zkoumat konformační změny a vaznost ligandů pomocí určování dostupnosti rozpouštědla k páteři nebo postranním řetězcům molekuly proteinu. Porovnáním footprintu proteinu ve dvou různých strukturních stavech lze detekovat a interpretovat změny v topografii povrchu proteinu v kontextu dalších informací o struktuře. Tato disertační práce se zaměřuje na vývoj nové metody, která umožňuje zkoumání struktury proteinu prostřednictvím expozice molekuly proteinu singletovému kyslíku, známé reaktivní formě kyslíku. Singletový kyslík bude generován in situ za kontrolovaných podmínek s využitím fotodynamického efektu. Modifikace proteinu singletovým kyslíkem bude využita k objasnění struktury proteinů. Experimenty budou prováděny na nově zkonstruované aparatuře, kde bude singletový kyslík produkován ozářením a excitací rozpuštěné fotosenzibilizační sloučeniny diodovým laserem vhodné vlnové délky. Po krátké interakci singletového kyslíku s analyzovaným proteinem bude přebytečný singletový kyslík zhášen reaktivním činidlem, jako je methionin nebo azid sodný. Úroveň oxidace různých reaktivních míst na proteinu bude zkoumána analytickými přístupy v proteomice typu zdola nahoru (bottom-up) a shora dolů (top-down). Na základě informací z dostupné literatury se očekává, že aromatické aminokyseliny (tyrosin, tryptofan, arginin a fenylalanin), methionin a cystein by měly podléhat oxidaci. Z rozdílů v polohách a intenzitě oxidace budou určeny strukturní informace podobně jako u zavedených metod, jako je vodík-deuteriová výměna nebo kovalentní značení proteinů. Metoda bude rovněž použita v LC-MS/MS (SRM/MRM/PRM) analýze s izotopicky značenými vnitřními standardy pro absolutní kvantifikaci úrovně oxidace. Systém bude testován na modelových proteinech získaných z výzkumného centra Biocev. Důležitou součástí projektu je vývoj automatizovaného pracovního postupu, který umožní rychlý screening různých stavů proteinů. V rámci této instrumentální části bude navržena a postavena aparatura pro rychlé měření většího počtu vzorků. Budoucí absolvent se seznámí s moderní proteomikou založenou na hmotnostní spektrometrii (bottom-up a top-down), kvantifikací peptidů a strukturní analýzou proteinů.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc.

Anotace

Techniky spektroskopie cirkulárního dichroismu (CD) jsou známé v IČ a UF/VIS oblasti, kde umožňují získávat zásadní poznatky na hranici chemie, biologie a molekulové kvantové mechaniky, všude tam, kde různé enantiomorfní formy molekul hrají zásadní roli. Mikrovlnná spektroskopie je z tohoto pohledu dosud celosvětově téměř netknutá, ačkoliv může přinést zcela průlomové poznatky v astrofyzice a v diagnostice různých forem života ve vesmíru a jeho Cílem dizertační práce je připravit technický návrh a zahájení stavby unikátního mikrovlnného CD spektrometru na VŠCHT. Práce bude konzultována s experty z elektro-fakult VUT Brno a ČVUT Praha. Přístroj tohoto typu dosud nebyl na světě postaven.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D.

Anotace

Tato dizertační práce se zabývá vývojem inovativního kolorimetrického senzoru určeného pro detekci gama záření. Cílem práce je navrhnout a optimalizovat senzor, který umožní spolehlivé měření intenzity gama záření prostřednictvím změny barvy. Práce zahrnuje vývoj materiálů citlivých na gama záření, jejich charakterizaci, a také testování a kalibraci finálního senzoru v reálných podmínkách. Výsledky této práce mohou přispět k pokroku v oblasti radiační bezpečnosti, monitorování životního prostředí a lékařské diagnostiky.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D.

Anotace

Tato dizertační práce se zaměřuje na vývoj pokročilé metodologie pro sledování radionuklidů v životním prostředí a modelování jejich migrace. Cílem práce je vytvořit komplexní přístup, který zahrnuje identifikaci a kvantifikaci radionuklidů v různých složkách životního prostředí, jako jsou voda, půda a vzduch, a následné modelování jejich šíření. Práce zahrnuje optimalizaci analytických metod pro detekci radionuklidů a aplikaci numerických modelů pro predikci jejich pohybu v životním prostředí. Výsledky této práce mohou přispět k lepšímu porozumění environmentálním rizikům spojených s radionuklidy a k vývoji efektivních strategií pro jejich monitorování.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D.

Anotace

Zatímco metody vibrační spektroskopie (především infračervená absorpce a Ramanova spektroskopie) jsou ve forenzní praxi dlouho etablovány, v případě chiroptické spektroskopie (cirkulární dichroismus a Ramanova optická aktivita) tomu tak není, přitom může přinést velmi cenné poznatky v případě studia a identifikace chirálních látek. Předmětem práce proto bude vývoj metod zaměřených především na chiroptickou spektroskopii pro analýzu forenzně významných látek a přípravků ze záchytů, zejména psychoaktivních látek a drog (například kathinonů, kanabinoidů), růstových hormonů (především peptidů), derivátů testosteronu a padělků léčivých přípravků (například Avanafilu), které se na černém trhu stále objevují v nových chemických modifikacích. Předmětem práce bude nejen vlastní experimentální spektroskopická analýza, ale též interpretace spekter a studium struktury těchto látek, včetně určení absolutní konfigurace, pomocí metod výpočetní chemie. Práce bude realizována za podpory grantových projektů bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra ČR.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. RNDr. David Sýkora

Anotace

Stacionární fáze hrají v kapalinové chromatografii zásadní roli. Přestože jich je mnoho komerčně dostupných, stále trvá zájem o sorbenty s novými vlastnostmi. Práce bude zaměřena na vývoj sorbentů na bázi silikagelu modifikovaném vhodnými nabitými ligandy, kdy jejich imobilizace bude využívat elektrostatickou interakci.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Antonín Kaňa, Ph.D.

Anotace

Jednou z největších nevýhod analýzy vzorků technikou laserové ablace ve spojení s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (LA-ICP-MS) je časová, a tím i finanční náročnost. V rámci dizertační práce bude vyvinuta metodika pro ultrarychlou analýzu vzorků s využitím pokročilých statistických modelů. Vyvíjená metodika bude zahrnovat celý proces analýzy, včetně kalibrace. Tato metodika bude součástí komplexní charakterizace biologických vzorků, která bude zahrnovat také rutinní stanovení celkového obsahu prvků a speciační analýzu.

Ústav fyzikální chemie

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Magdalena Bendová, Ph.D.

Anotace

Tato práce se bude zabývat využitím glycerolovch poly(amidoaminovými) (PAMAM) dendrimerů rozpustných ve vodě pro zapouzdření aktivních složek používaných v kosmetickém průmyslu. Pomocí fyzikálně-chemických experimentálních metod (např. osmometrií v parní fázi, inert gas stripping nebo isotermální titrační kalorimetrie) budou studovány vztahy mezi rozpuštěncem a rozpouštědlem ve vodných roztocích dendrimerů a vybraných kosmetických účinných složek jako je např. niacinamid, vitamín C, retinol nebo kyselina hyaluronová. Výsledkem práce bude účinná metoda zapouzdření a lepší pochopení interakcí mezi funkčními skupinami navržených dendrimerů s rozpouštědlem a zapouzdřených aktivních složek. Tato disertační práce je navržena ve spolupráci s Prof. Sandrine Bouquillon a může být vypracována pod dvojím vedenim (co-tutelle nebo v rámci programu Erasmus+) v Ústavu fyzikální chemie VŠCHT Praha a na unierzitě Reims Champagne-Ardenne ve Francii.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Vít Svoboda, Dr. sc. ETH Zürich

Anotace

Chiralita hraje klíčovou roli v chemii, fyzice a biologii. Reakce zahrnující chirální molekuly často zahrnují změny molekulární chirality. Jedním ze způsobů, jak v reálném čase vizualizovat chirální dynamiku indukovanou světlem v průběhu chemických přeměn, je časově rozlišený fotoelektronový cirkulární dichroismus (TRPECD). Tento disertační projekt si klade za cíl studovat chirální dynamiku spojenou s chemickou přeměnou několika chirálních molekul (chirální alleny a heliceny) na femtosekundových časových škálách. Projekt zahrnuje experimentální část, během níž bude zkonstruováno, uvedeno do provozu a využito jedinečné experimentální zařízení pro měření 3D PAD fotoelektronů, nazývané 3D velocity map imaging spektrometr. Teoretická část projektu zahrnuje vývoj výpočetního protokolu pro interpretaci časově rozlišených fotoelektronových spekter chirálních molekul na základě ab initio přístupů a výpočtů rozptylu typu elektron-molekula. Výsledkem tohoto projektu bude pokrok v několika výzkumných oblastech, včetně ultrarychlé laserové fyziky, fotochemie v excitovaných stavech, femtochirality a teoretického porozumění TRPECD spektrům.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Daniel Bím, Ph.D.

Anotace

Disertační práce bude zaměřena na vývoj nových niklových komplexů využitelných pro fotochemickou a reduktivní katalýzu cross-couplingových reakcí. Hlavními cíli projektu jsou syntéza přizpůsobených diiminových a difosfinových ligandů a důkladné studium jejich vlivu na fotofyzikální, fotochemické a redoxní charakteristiky niklových komplexů. Práce se snaží detailně vysvětlit, jak návrh katalyzátoru a volba reakčních podmínek ovlivňují mechanismy katalytických cross-couplingových reakcí, s cílem zlepšit výtěžky a reakční selektivitu. Důraz je kladen na adaptabilitu a udržitelnost pro širší uplatnění v různých odvětvích chemického průmyslu.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D.

Anotace

Předmětem doktorské práce je experimentální studium perstrakčního dělení obtížně dělitelných směsí látek, u kterých je předpoklad budoucí průmyslové aplikovatelnosti. Perstrakce je téměř zapomenutou metodou, která však umožňuje separaci těkavých i netěkavých látek na základě rozdílnosti rozpustnosti nebo difuzivity látek v membránách. Cílem práce je identifikace perspektivních systémů a membrán, provedení perstrakčních měření a jejich modelování, nalezení klíčových trendů (složení membrány, dělená směs).

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Květoslav Růžička, CSc.

Anotace

Tlak nasycených par je jednou z nejčastěji měřených termodynamických vlastností čistých organických sloučenin. Měření jsou u nízkovroucích sloučenin (např. složek benzínu) relativně snadná a přesná data lze najít v příručkách a databázích. Na druhé straně měření vysokovroucích sloučenin, jako jsou polyaromatické uhlovodíky nebo ftaláty, představuje náročný úkol a v literatuře je údajů nedostatek; navíc jsou tato data zpravidala zatížena značnou nejistotou která znemožňuje spolehlivé modelování osudu těchto látek v životním prostředí. Nekomerční přístroje sestavené v naší laboratoři umožňují měření v oblasti tlak; nižších než 1 pascal; námi vyvinutá metodika termodynamicky řízené extrapolace umožňuje spolehlivé stanovení tlaku par v oblasti milipaskalů. Práce se zaměří na stanovení tlaků par pro skupinu polyaromatických uhlovodíků uvedených v Seznamu prioritních látek znečišťujících látek sestaveném EPA USA, jako součást naší spolupráce s několika evropskými laboratořemi.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D.

Anotace

Ribozom je klíčová součást všech živých buněk. Tento biomolekulový komplex ribozomální RNA a několika desítek ribozomálních proteinů je zodpovědný za proteosyntézu a regulaci dalších metabolických pochodů. Prvotní ribozomy se objevily přibližně před 4 miliardami ještě před vznikem života na Zemi. Tzv. protoribozomy byly menší a jednodušší než moderní ribozom. Tato dizertační práce se zaměří na studium mechanizmů tzv. abiogeneze ribozomu, tedy vzniku částic schopných katalyzovat vznik peptidových vazeb. Pomocí aparátu teoretické biofyziky a počítačových simulací budou studovány interakce peptidů a krátkých úseků ribozomální RNA a jejich závislost na okolních podmínkách.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D.

Anotace

Život na Zemi vznikl před přibližně 4 miliardami let z tzv. prebiotické polévky biomolekul. Abiogeneze klíčových součástí buňky, např. ribozomu, probíhala jako biofyzikální optimalizace reakčních sítí. Stavební bloky biomolekul spolu interagovaly a vytvářely krátké oligomery. Interakce oligomerů zřejmě vedla k biomolekulárním komplexům s katalytickou aktivitou a tvorbě prvotních biopolymerů. Práce se zaměří na rané interakce peptidů a RNA za prebiotických podmínek. Bude zkoumat vliv prostředí (např. iontů nebo pH) na schopnost oligemorů asociovat a tvořit složitější komplexy. Práce bude využívat aparát statistické mechaniky, počítačových simulací a principů strojového učení.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Daniel Bím, Ph.D.

Anotace

Disertační práce se zaměřuje na teoretické studium niklových komplexů využitelných v katalýze cross-couplingových reakcí. Cílem projektu je prostřednictvím pokročilých kvantově-chemických výpočtů analyzovat mechanismy fotochemické aktivace těchto komplexů. Práce se soustředí na klíčové aspekty, jako je charakterizace relaxačních drah excitovaných stavů, výpočet disociačních energií vazeb mezi niklovým centrem a ligandy a zkoumání vlivu ligandového pole na reaktivitu a stabilitu reakčních meziproduktů. Pozornost bude věnována srovnání různých výpočetních metod za účelem přesného popisu elektronové struktury niklových komplexů. Výsledky přispějí k hlubšímu porozumění mechanismům Niklem katalyzovaných cross-couplingových reakcí a optimalizaci návrhu účinnějších a selektivnějších katalyzátorů.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Květoslav Růžička, CSc.

Anotace

Závislost na fosilních zdrojích je bezesporu nutno snižovat. Za jednou z cest k takovému snížení je vydávána elektromobilita, která ovšem v blízké budoucnosti není schopna nahradit spalovací motory například v nákladní dopravě, nemluvě o zemích s řídkým osídlením a dlouhými přepravními vzdálenostmi. Téma práce je zaměřené na biopaliva a syntetická paliva pro vznětové motory. Půjde jednak o náhradu v současnosti často používaných methylesterů vyšších mastných kyselin (které nejsou příliš stabilní a mohou představovat pro motor zvýšenou zátěž) za stabilnější etyl- a butylestery. Zejména však půjde o studium vlastností nových paliv obsahujících kyslík, což vede k výraznému snížení tvorby sazí a emisí NOx. Tato paliva (polyethery) lze již nyní připravit z bioplynu, bioetanolu a biobutanolu, ale v budoucnosti také ze syntézního plynu získaného ze zachyceného vzdušného CO2 a vodíku z elektrolýzy vody (viz eFuels pilot plant v Čile otevřený firmou Porsche v roce 2022). Nedostatek termodynamických dat je jednou z překážek pro širší použití těchto paliv.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Fulem, Ph.D.

Anotace

Tato disertační práce se zaměří na studium strukturně-relaxačních vlastností a molekulární mobility amorfních léčiv a jejich formulací s cílem lépe porozumět faktorům ovlivňujícím jejich fyzikální stabilitu.

Ústav fyziky a měřicí techniky

Garantující pracoviště:	Ústav fyziky a měřicí techniky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Vladimír Scholtz, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je studium, charakterizace a návrh vybraných zdrojů netermálního plazmatu pro účely modifikace pevných látek a jejich porvchů. Plazma jako zdroj mnoha reaktivních částic je vhodné pro cílenou modifikaci materiálů citlivých i inertních k chemickému působení. Modifikace může představovat cheickou změnu celého obejmu materiálů anebo pouze jeho povrchových vlastností. Typickými změnami jsou cílené terminace povrchových vazeb vhodnou funkční skupinou. Poslední možnost zahrnuje například dodatečné přivádění proudícího plynu do prostoru mezi elektrodami, působení elektromagnetického pole či ultrazvuku na plazma, atd. Modifikovaný zdroj bude poté testován z hlediska různých aplikací.

Garantující pracoviště:	Ústav fyziky a měřicí techniky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.

Anotace

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

Garantující pracoviště:	Ústav fyziky a měřicí techniky
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.

Anotace

Významný rozvoj technologií přípravy nanomateriálů v posledních dvou dekádách umožnil přípravu celé řady senzoricky aktivních materiálů s unikátní strukturou a vlastnostmi. Poměrně jednoduchou technikou superkritického sušení je dnes z materiálů používaných pro chemické senzory možno připravovat aktivní vrstvy ve formě aerogelů. Z hlediska chemické senzoriky vykazují takto nanostrukturované materiály v mnoha směrech unikátní vlastnosti (vysoká citlivost a selektivita, velký aktivní povrch). Cílem práce bude návrh a realizace senzorů na bázi aerogelů tvořených anorganickými oxidy a jejich případnou chemickou (selektivní organické receptory, modifikátory povrchového napětí) a fyzikální modifikací (laserové žíhání, zabudování katalyticky aktivních nanočástic). Pro vyhodnocováni senzorické odezvy se bude využívat impedanční spektroskopie a UV-VIS-NIR spektrometrie.

Garantující pracoviště:	Ústav fyziky a měřicí techniky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Vrňata

Anotace

Jednou z možností jak zlepšit selektivitu a detekční vlastnosti moderních chemických senzorů je využití algoritmů umělé inteligence. Tématem práce je na základě rešerše a vlastních nápadů navrhnout, připravit a testovat nové přístupy pro zpracování a těžení dat z multi komponentních zdrojů jako je například GC/IMS spektrometr, senzory a senzorová pole s odezvou ve vizuálním, infračerveném a radiofrekvenčním poli elektromagnetického spektra. Při řešení práce se předpokládá využití hardwarové akcelerace zpracování dat a softwarově definovaného radia.

Ústav chemického inženýrství

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Záchyt CO₂ je v průmyslu častou potřebou, ať se jedná o čištění odpadních plynů, kde je tento plyn obsažen v malé koncentraci, či o součásti průmyslové výroby s vysokými koncentracemi CO₂, jako například výroba vodíku. Právě posledně zmíněný příklad odpovídá technologii v závodě Unipetrol, kde přetrvávají požadavky na jeho optimalizaci. V souladu s potřebami průmyslového partnera budou cíle experimentálního výzkumu zahrnovat i)studie trvanlivosti/degradace absorpčních rozotků používaných ve stávajícím provozu, ii)studie absorpčních schopností nových kapalin s vyšší selektivitou záchytu H₂S a iii)studie vlivu stopových příměsí, například kovů Fe, Ni a V, na účinnost vypírek. Student získá cenné zkušenosti s prací v průmyslové výrobě, neboť se v rámci spolupráce s výzkumným ústavem průmyslového partnera (UniCRE) bude moci při výzkumu samostatně pohybovat v areálu Unipetrol, kde najde potřebné zázemí ve vybavené laboratoři i v osobách konzultantů-průmyslových pracovníků. Stipendium studenta bude dofinancováno z prostředků získaných průmyslovou spoluprácí, jako je smlouva s firmou Unipetrol (smlouva 2362 409 004)

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemical and Process Engineering ( výuka v anglickém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

Anotace

Deep eutectic solvents (DESs) are composed of biodegradable and non-toxic chemicals, such as choline chloride in combination with glycerol or urea. These solvents present a promising way for the sustainable production of pharmaceuticals, enantiomers, and other specialty chemicals. DESs serve as versatile reaction media, enabling enantioselective enzymatic reactions, and are also effective as extraction solvents for the separation of chiral alcohols in non-aqueous systems. The primary objectives of the proposed project include: (i) Screening and identification of DESs for the selective separation of chiral alcohols from reaction mixtures. (ii) Development of microfluidic and millifluidic platforms for the synthesis and separation of chiral alcohols and other chiral compounds. (iii) Optimization of DES formulations and device design to achieve high-purity products in a continuous processing regime. Our laboratory is fully equipped to support experimental research in this area. The selected PhD student will actively contribute to grant-funded projects and is expected to participate in international scientific conferences to present research findings.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

Anotace

Hluboce eutektická rozpouštědla (DES) jsou tvořeny biologicky odbouratelnými a netoxickými chemikáliemi, jako je cholin chlorid v kombinaci s glycerolem nebo močovinou. Tato rozpouštědla představují slibnou cestu k udržitelnější výrobě léčiv, enantiomerů a dalších specializovaných chemikálií. DES slouží jako univerzální reakční média, která umožňují enantioselektivní enzymatické reakce, a jsou také účinná jako extrakční rozpouštědla pro separaci chirálních alkoholů v nevodném prostředí. Hlavní cíle navrhovaného projektu zahrnují: (i) Identifikaci DES vhodných pro selektivní separaci chirálních alkoholů z reakčních směsí. (ii) Vývoj mikrofluidních a millifluidních zařízení pro syntézu a separaci chirálních alkoholů a dalších chirálních sloučenin. (iii) Optimalizaci složení DES a designu zařízení pro dosažení vysoce čistých produktů v kontinuálním režimu. Naše laboratoř je plně vybavena pro výzkum v uvedené oblasti. Doktorand bude zapojen do řešení projektů financovaných z grantů a očekává se, že bude prezentovat výsledky výzkumu na mezinárodních vědeckých konferencích.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

Anotace

Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích speciálních chemických látek pomocí extrakce, membránových a dalších procesů. Separace opticky aktivních látek, důležitých farmaceutických produktů nebo meziproduktů cirkulárního hospodářství 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 reaktorů a separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: vytvoření popisu kinetiky reakcí katalyzovaných volnými a/nebo imobilizovanými enzymy v mikroreaktorech, vytvoření matematicko-fyzikálního popisu transportu hmoty a hybnosti v mikroseparátorech s vloženým elektrickým a/nebo magnetickým polem, optimalizace modulárních mikroreaktorů-separátorů za účelem dosažení vysokého stupně konverze a vysoké separační účinnosti. Modely budou studovány přibližnými analytickými technikami a numericky pomocí programu COMSOL. Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

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. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Výroba pečiva (konkrétně fáze pečení) je energeticky náročný proces, v jehož vedení hrají významnou roli také empirické zkušenosti získané za řadu desetiletí. Hlavním kritériem je totiž získání optimálních chuťových a vzhledových vlastností výrobku. Minimalizaci energetických nákladů dosud v oblasti výroby pečiva nebylo příliš pozornosti věnováno. V době významných zvýšení cen energie je tedy vysoce žádoucí, aby otázka energetických nákladů pečení byla intenzivněji řešena. V rámci nabízené dizertační práce budou vedeny aktivity směřující k následujícím cílům. 1. Optimalizace teplotních režimů pečení pro různé typy pecí: Hlavním cílem je optimalizovat teplotní režimy pečení při dosažení požadovaných organoleptických parametrů pekařských výrobků (včetně minimálního obsahu procesních kontaminantů). Toho by mělo být dosaženo při co nejnižší spotřebě tepla a tepelných ztrátách, včetně ztrát při chlazení výrobků. 2. Vývoj univerzálního modelu a metodiky pro optimalizaci pečení: Na základě optimalizace teplotních režimů bude vytvořen model a metodika pro efektivní pečení chleba a pšeničného pečiva, přizpůsobené pro praktické využití v pekárnách. 3. Vývoj softwaru pro optimalizaci pečícího procesu: Cílem je vytvořit intuitivní, průmyslově ověřený software pro pekárny, který minimalizuje spotřebu energie a zvyšuje efektivitu a produktivitu. Práce bude finančně podpořena v rámci projektu NAZV a bude vedena ve spolupráci s Ústavem sacharidů a cereálií VŠCHT Praha, Stipendium studenta bude v souladu se zákonem platným od září 2025 dofinancováno z prostředků projektu QL24010110.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Efektivita výroby nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je významnou měrou dána použitím vhodného typu bioreaktoru. Při návrhu bioreaktoru jsou klíčovými hledisky maximální výtěžek a současně životnost přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky jako objemomvý koeficient přestupu hmoty, zádrž plynu v kapalině, intenzita disipace energie ve vsádce) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů, jak je uvedeno dále. 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 fermentačních médií. Práce je zamýšlena jako spolupráce VŠCHT Praha (pracoviště školitele) a Ústavu chemických procesů AV ČR (pracoviště konzultantky), ideálně pro dva řešitele, a vhodně se doplňuje s druhou prací vypsanou zde uvedenou konzultantkou. Obě pracoviště jsou vybavena potřebnými aparáty, disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaná nádoba, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobeny pro měření transportních charakteristik stejnými metodami, které tudíž poskytnou porovnatelné výsledky. 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. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Vodík je v současnosti používán v mnoha oblastech průmyslu ve stále větší míře, čímž také vzrůstá význam technik měření jeho koncentrace v plynech a kapalinách. Příkladem, na jehož řešení se zaměřuje i tato práce, je udržování optimálních podmínek chladiva primárního okruhu jaderných elektráren, které jsou významnou měrou dány koncentrací rozpuštěného vodíku. Jelikož světový trh nabízí velmi omezený sortiment zařízení pro selektivní měření koncentrace vodíku, byl v Laboratoři sdílení hmoty vyvinut funkční vzorek přístroje a úspěšně odzkoušen v provozních podmínkách jaderné elektrárny Dukovany. Cílem práce je posunout vývoj měřícího přístroje založeného na důmyslném chemicko-inženýrském využití difúzního procesu od funkčního vzorku k prototypu. Vývoj navazuje na zkušenosti Laboratoře sdílení hmoty získané při vývoji zařízení pro měření koncentrace kyslíku. Student se podrobně seznámí s chemicko-inženýrským pojetím principů difúze a s praktickými aspekty průmyslových měření, včetně poznání moderních prostředků snímání provozních dat. Stipendium studenta bude dofinancováno z prostředků projektu TA ČR TK05020081.

Garantující pracoviště:	Università degli Studi di Palermo Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Objemový koeficient přestupu hmoty (kLa) je klíčovým parametrem v návrzích průmyslových kontaktorů kapaliny-plynv případech, kdy je rychlost procesu řízena přestupem hmoty mezi plynem a kapalinou. Odhad hodnot kLa pro průmyslové návrhy v současnosti vychází z literárních korelací. Cílem výzkumu je vyvinout spolehlivé korelace pro predikci kLa dat v různých typech zařízení, které budou podloženy ověřenými experimentálními daty. Cílem dizertační práce je porovnat různé typy kontaktorů kapalina-plyn z hlediska jejich efektivity pro mezifázový transport hmoty. Budou vyvinuty vhodné korelace pro popis mezifázového transportu hmoty jak v mechanicky míchaných nádobách, tak v kontaktorech míchaných pneumaticky, jako je například airlift reaktor. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026.

Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Disertační práce se zabývá návrhem a implementací komplexního systému pro analýzu biomedicínských dat. Tato data budou získána ve Fakultní nemocnici Královské Vinohrady v Praze a v Nemocnici Pardubického kraje. Systém bude sloužit jako podpůrný nástroj pro lékaře, umožňující objektivní hodnocení zdravotního stavu pacientů, a současně nabídne možnosti analýzy jedno- i vícerozměrných dat, jako jsou EKG, srdeční frekvence, pohybové záznamy či obrazová data z CT a NMR. K analýze budou využity jak klasické statistické metody (např. OLR, RF), tak moderní přístupy hlubokého učení.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Disertační práce se zaměřuje na aplikaci hlubokého učení v oblasti diagnostiky hlasové patologie prostřednictvím analýzy hlasových nahrávek. Část dat pro analýzu bude naměřena ve Fakultní nemocnici Královské Vinohrady Praha. Metodologická část práce zahrnuje výzkum metod pro výběr příznaků a možností pro syntézu nových příznaků. Dalším aspektem práce je využití Kolmogovor-Arnold sítí pro klasifikaci hlasových nahrávek. Předpokládá se, že výsledný klasifikátor a extraktor příznaků budou implementovány v rámci SW, který je v současné době ve FNKV používán k nahrávání hlasových nahrávek a jejich analýze. Výsledný SW umožní automatickou klasifikaci patologie v rámci vyšetření pacienta.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D.

Anotace

Prudký nástup autonomních systémů typu robotických pomocníků, dronů či samořiditelných vozidel sebou nevyhnutelně přinesl nárůst využití zařízení pro určování polohy, jako jsou například mikrovlnné senzory, či pokročilá lidarová, radarová či rádiová technika. Díky tomu také narůstá pravděpodobnost existence nežádoucích interferencí tohoto elektromagnetického vlnění s integrovanými obvody autonomního zařízení, což může ve svém důsledku vést ke zvýšené pravděpodobnosti výskytu nebezpečných jevů, včetně havárií a ztrát na lidských životech. Cílem této práce je proto vyvinout nové materiály pro útlum elektromagnetických interferencí a aplikovat je jako ochranné štíty v provozní oblasti elektromagnetického spektra stávajících systémů pro určování polohy. Práce bude zaměřena na vyhledání, syntézu a charakterizaci vhodných elektrických a magnetických materiálů a jejich nanostrukturovaných analogů a následný design, výroba a testování nových lehkých a flexibilních ochranných štítů. Součástí práce také bude modelování a vyhodnocování stínící účinnosti ochranných štítů v simulovaných i reálných podmínkách provozu autonomních systémů.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Measurement and Signal Processing in Chemistry ( výuka v anglickém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.

Anotace

Projekt se zabývá návrhem ekologicky šetrných kompozitů ve formě pružných volně stojících fólií nebo aerogelů pro stínění elektromagnetického rušení (EMI). Kompozity budou připraveny z celulózových plniv z biologických zdrojů a účinných receptorů EMI (např. supramolekulárních vodivých polymerů, uhlíkových nanotrubiček, grafenu, kovových organických rámců, recyklovaného uhlíku atd.). Budou navrženy nové přístupy kompatibilizace matrice a receptoru. Kromě toho budou studovány základní aspekty určující chování kompozitů s cílem pochopit interakce probíhající mezi fázemi kompozitů a vztahy mezi strukturou a vlastnostmi. Budou provedeny důkladné experimenty ve stejnosměrném a střídavém elektrickém poli na kompozitech a jejich složkách, aby se odhalily zákonitosti určující výslednou účinnost stínění. Nakonec bude studován synergický efekt obou receptorů vedoucí k řízené účinnosti stínění EMI absorpcí nebo odrazem.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.

Anotace

Uhlíkové materiály hrají zásadní roli v elektrochemickém skladování energie díky svým atraktivním vlastnostem, mezi které patří mimo jiné nízká cena, vysoká dostupnost, nízký dopad na životní prostředí, povrchové funkční skupiny, vysoká elektrická vodivost a tepelná, mechanická a chemická stabilita. V současné době lze uhlíkové materiály považovat za nejrozsáhleji prozkoumanou skupinu v oblasti superkondenzátorů a baterií (např. Li-ion baterií (LIB)), což jsou zařízení pokrývající širokou škálu aplikací vyžadujících vysoký výkon a vysokou energii. Uhlíkové materiály se v bateriích používají ke zlepšení jejich vlastností, pokud jde o elektrickou vodivost, a také k ukládání iontů zapojených do chemických reakcí a ke zlepšení jejich celkových elektrochemických vlastností. V kov-iontových bateriích, jako jsou LIB, se jako anoda běžně používá uhlík (např. grafit). Jedním z hlavních problémů spojených s použitím uhlíkových materiálů v LIB je jejich mírná teoretická kapacita. Kombinace kovů s uhlíkem v anodě LIB nabízí několik výhod, včetně zvýšené elektrické vodivosti, lepší specifické kapacity a lepší strukturální integrity. Tato kombinace také zlepšuje rychlost nabíjení/vybíjení baterií, snižuje vnitřní odpor a pomáhá vytvářet stabilní vrstvu pevné mezifáze elektrolytu, čímž optimalizuje celkový výkon. Kombinace kovu a uhlíku v LIB anodách tedy využívá silných stránek obou materiálů, což z ní činí slibný přístup pro ukládání energie příští generace. V této souvislosti lze kompozitní odpad uhlíku a kovu znovu zhodnotit jako aktivní materiál pro elektrody v zařízeních pro ukládání energie včetně LIB, což podporuje udržitelné využívání zdrojů recyklací cenných materiálů, snižuje množství odpadu a dopad na životní prostředí a zároveň zvyšuje výkonnost a nákladovou efektivitu technologií pro ukládání energie. Hlavním cílem tohoto projektu je navrhnout a vyvinout vysoce výkonné, přizpůsobitelné, vodivé a flexibilní anody založené na uhlíkovém/kovovém nanokompozitním odpadu, konkrétně pro aplikace LIB.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.

Anotace

Uhlíkové materiály hrají zásadní roli v elektrochemickém skladování energie díky svým atraktivním vlastnostem, mezi které patří mimo jiné nízká cena, vysoká dostupnost, nízký dopad na životní prostředí, povrchové funkční skupiny, vysoká elektrická vodivost a tepelná, mechanická a chemická stabilita. V současné době lze uhlíkové materiály považovat za nejrozsáhleji zkoumanou skupinu v oblasti superkondenzátorů a baterií, což jsou zařízení pokrývající širokou škálu aplikací vyžadujících vysoký výkon a vysokou energii. Uhlíkové materiály, které se obvykle používají pro superkondenzátory, zahrnují mimo jiné aktivní uhlík, uhlíkové nanotrubičky, grafen, fullereny. Je to proto, že tato rodina uhlíku vykazuje vynikající vlastnosti pro ukládání energie, jako je vysoká elektrická vodivost, přizpůsobená struktura pórů a povrchová plocha, povrchové funkční skupiny a elektrochemická stabilita. Pro zvýšení energetické hustoty superkondenzátorů se uhlíkové materiály spojují s faradickými materiály (pseudokapacitními materiály), jako jsou oxidy kovů a elektricky vodivé polymery. Synergie mezi těmito dvěma materiály může vést k rychlejšímu nabíjení/vybíjení, větší hustotě energie a lepší dlouhodobé stabilitě, což je ideální pro vysoce výkonné superkondenzátory. Stručně řečeno, kombinace kovu a uhlíku v elektrodách superkondenzátorů využívá silných stránek obou materiálů, což z ní činí slibný přístup pro ukládání energie příští generace. V tomto kontextu lze kompozitní odpad uhlíku a kovu znovu zhodnotit jako aktivní materiál pro elektrody v zařízeních pro ukládání energie včetně superkondenzátorů, což podporuje udržitelné využívání zdrojů recyklací cenných materiálů, snižuje množství odpadu a dopad na životní prostředí a zároveň zvyšuje výkonnost a nákladovou efektivitu technologií pro ukládání energie. Hlavním cílem tohoto projektu je navrhnout a vyvinout vysoce výkonné vodivé a flexibilní elektrody na míru na bázi vedlejšího nanokompozitu uhlíku a kovu. Tyto elektrody budou navrženy tak, aby kombinovaly vazebné, elastické a vodivé vlastnosti. Za použití nejslibnějších elektrod a kvazi-pevných elektrolytů budou zkonstruovány symetrické a asymetrické superkondenzátory.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D.

Anotace

Taktilní senzory teploty či tlaku jsou zařízení použitá v robotice při vyhodnocování interakce robota s jinými objekty. Jedná se například o manipulaci s objektem, měření prokluzu uchopeného objektu, zjišťování souřadnic polohy objektu či měření velikosti síly působící na objekt. Krajním případem jsou složité taktilní systémy, jejichž účelem je simulace a nahrazování lidského hmatu. Senzory, které se pro uvedené účely používají, musí být dostatečně miniaturní, citlivé na malé změny tlaku, musí mít příznivé dynamické vlastnosti a časovou i operační stálost parametrů. Vzhledem k očekávané vysoké hustotě taktilních senzorů zapojených i v jednoduchých aplikacích, musí existovat možnost jejich provozu ve formě senzorových polí a zpracování dat pomocí pokročilých matematicko-statistických algoritmů. V neposlední řadě musí být náklady na jejich výrobu přiměřené, aby bylo možné je snadno nahrazovat v případě opotřebení. Cílem této práce je proto vyvinout nové typy taktilních senzorů teploty a tlaku na bázi moderních nanomateriálů, které bude možné používat v experimentech s měřením časově a prostorově rozložené síly působící na matici senzorů. Součástí práce bude příprava, charakterizace a zpracování termoeletrických a piezorezistivních materiálů na bázi organických nanostrukturovaných polovodičů a uhlíkových nanostruktur. Testování těchto látek bude mimo jiné zahrnovat strukturní, chemickou a mechanickou analýzu a měření elektrických vlastností ve stejnosměrném i střídavém elektrickém poli. Vybrané materiály pak budou zpracovány do formy citlivých senzorů. Součástí této práce bude také návrh senzorových polí a dále jejich testování a zpracování signálu pomocí pokročilých algoritmů.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.

Anotace

Elektronické kůže s hmatovým snímáním (e-skins), navržené tak, aby kopírovaly vlastnosti a funkce lidské kůže, se staly klíčovou technologií pro přenosnou elektroniku příští generace. Tyto elektronické kůže, které nabízejí zvýšenou flexibilitu a citlivost, poskytují uživatelům větší pohodlí a zároveň zajišťují přesné snímání dat. Rozšiřující se použití nositelných elektronických kůží v aplikacích, jako jsou zařízení s dotykovou obrazovkou a elektronický papír, navíc vyžaduje vynikající optickou průhlednost. Kromě faktorů, jako je pohodlí a průhlednost, však zůstávají zásadní, avšak často opomíjené, bezpečnostní a zdravotní důsledky elektronických kůží. Dlouhodobé používání elektronických kůží na lidském těle může vést k růstu bakterií, které způsobují záněty kůže a další zdravotní problémy. Proto je naléhavě zapotřebí vyvinout pružné elektronické kůže s antibakteriálními vlastnostmi, které by zabránily růstu bakterií a následným infekcím. dalším faktorem, který byl při vývoji elektronických kůží jen málo zkoumán, je obnovitelnost materiálu. Celulóza, hojný biopolymer a prakticky neomezený přírodní zdroj, má potenciál uspokojit rostoucí poptávku po obnovitelných materiálech. Celulóza může existovat v různých formách, například jako celulózová nanovlákna (CNF), která mají obvykle průměr od 50 do 60 nm. Z těchto vláken lze vytvářet nanostrukturované papírové listy, tenké filmy, multifunkční nanokompozity nebo průhledné filmy. Tyto materiály nabízejí několik výhod, včetně nízké plynopropustnosti. Použití přírodních, biologicky odbouratelných nanobiopolymerů může také snížit toxicitu a rozšířit rozsah jejich použití. celulóza ve své přírodní formě však postrádá vlastní antibakteriální aktivitu. Nicméně její bohatý výskyt funkčních skupin umožňuje chemickou modifikaci, která jí může propůjčit významné antimikrobiální vlastnosti. Výsledkem těchto modifikací mohou být antibakteriální materiály s dlouhotrvajícími, nevyplavujícími se antimikrobiálními účinky, což znamená, že bakterie musí být v přímém kontaktu s povrchem, aby se antimikrobiální účinek projevil. na základě těchto úvah je cílem tohoto projektu navrhnout obnovitelné, transparentní a antibakteriální elektronické kůže z CNF, které vykazují vynikající flexibilitu a vysokou citlivost pro aplikace hmatového snímání.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D.

Anotace

Rozšiřování moderní elektroniky, integrovaných obvodů, mikroprocesorů a obecně komunikační a výpočetní techniky s sebou přináší i vysoké riziko vyzrazení kritických informací o infrastruktuře, ve kterých jsou tyto prvky využívány. V krajním případě může dojít i k úniku či převzetí administrátorských oprávnění, což může být zneužito k digitálnímu vandalismu, vyzrazení důležitých informací či útokům na infrastrukturu samotnou. Jednou z velice efektivních a obtížně odhalitelných metod těchto útoků je i vzdálené odposlouchávání informací, jež jsou emanovány z elektronických zařízení ve formě elektrického či magnetického pole. S rozvojem levné rádiové techniky a v důsledků snadno dostupných knihoven a algoritmů pro zpracování signálu již nemusí být podobný útok pouze doménou bohatých, státy sponzorovaných, organizací, ale postupně může být osvojován běžnou hackerskou komunitou a zneužíván ke kriminálním účelům. Cílem této práce je tedy prozkoumat možnosti a vyvinout a otestovat lehké a flexibilní ochranné štíty na bázi moderních nanomateriálů, které budou sloužit jako účinná pasivní ochrana elektronických zařízení před vzdáleným odposloucháváním informací. Za tímto účelem budou připraveny nové kompozitní materiály na bázi elektricky vodivých nanočástic s magnetickými vlastnostmi. Budou studovány možnosti jejich kompatibilizace s nosičem, chemická struktura a morfologie, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti a metody a možnosti jejich zpracování do požadovaného tvaru a formy vhodné k využití v miniaturní elektronice. Součástí experimentů bude i testování pasivních štítů v simulovaných i reálných podmínkách a vyhodnocování jejich schopnosti tlumit elektromagnetické vlnění vyzařované elektronickými zařízeními.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.

Anotace

Pro napájení nositelných elektronických zařízení byly vyvinuty různé flexibilní systémy pro ukládání energie, které fungují v podmínkách postupného ohýbání, natahování a dokonce i kroucení. Superkondenzátory a baterie jsou považovány za nejslibnější zdroje energie/napájení pro nositelnou elektroniku, avšak zajištění jejich elektrochemické udržitelnosti a mechanické odolnosti je klíčové. Elektricky vodivé obnovitelné hydrogely, které spojují elektrické vlastnosti vodivých materiálů s jedinečnými vlastnostmi obnovitelných hydrogelů, poskytují ideální rámec pro návrh a konstrukci flexibilních superkondenzátorů a baterií. Tento projekt se zaměří na vývoj nových funkčních hydrogelů z obnovitelných zdrojů s kontrolovatelnou velikostí, složením, morfologií a vlastnostmi rozhraní. Bude provedeno základní pochopení vztahů mezi chemickým složením, strukturou, vlastnostmi rozhraní, napětím, elektrickou vodivostí a elektrochemickými vlastnostmi vodivých hydrogelů. Bude posouzeno účinné použití těchto vodivých hydrogelů v pružných systémech pro ukládání energie.