Centrální laboratoře

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

Anotace

Hlavním cílem práce je adaptace metody pro analýzu organických sloučenin obsažených v aerosolových částicích pro 600 MHz NMR spektrometr. Dílčími cíly jsou rozšíření knihovny stanovovaných látek, měření a vyhodnocování reálných vzorků, a určování potenciálních zdrojů znečištění ovzduší.

Ústav analytické chemie

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

Anotace

Obezita představuje v současnosti velký problém a zátěž pro zdravotní systém v mnoha zemích světa. V současné době je jen velmi málo terapeutik schopných účinně a bez velkých vedlejších účinků tento problém řešit. Naproti tomu je kachexie sice méně rozšířená, ale o to nebezpečnější, protože poměrně často rychle vede k fatálním důsledkům pro pacienta. Projekt se bude zabývat analýzou nově připravených originálních látek především na bázi nepeptidových analogů ghrelinu. Podle předběžných experimentů látky tohoto typu mohou představovat zcela novou třídu potenciálních terapeutik pro regulaci příjmu potravy. Projekt bude řešen ve spolupráci se zahraničním pracovištěm.

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

Anotace

Analýza vzorků s vysokým podílem organických rozpouštědel metodou ICP-MS je značně problematická z hlediska stability plazmatu. Cílem práce bude testovat toleranci ICP-MS k různým typům organických rozpouštědel, stanovit jejich vliv na termodynamickou rovnováhu tvorby iontů v plazmatu a vyvinout metodiku pro snížení zátěže plazmatu při analýze stopových prvků v matricích organických rozpouštědel.

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

Anotace

Ve spolupráci s oddělením radiační onkologie (primář MUDr. M. Pála nemocnice Na Bulovce a s Protonovým centrem (doc. MUDr. Kubeš) budou získáváni dobrovolníci s vybranými typy rakovin, kteří budou ochotni poskytovat své pachové vzorky k chemické analýze na GCxGC/TOF. Získané naměřené vzorky budou analyzovány směrem k primárním pachovým sloučeninám, které budou porovnávány s pachy zdravých jedinců. Analýza bude směrována k rozpoznání markerů v pachu jedince, přičemž matematické modely budou vytvářeny ve spolupráci s pracovišti umělé inteligence na ČVUT Praha a VUT Brno. Z forenzního pohledu jde o skupinovou identifikaci nemocných. Předpokládá se zahraniční spolupráce s Francií a Velkou Británií

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

Anotace

Cílem práce je naměřit NMR spektra vybraných látek při různých teplotách v různých rozpouštědlech a následně se s pomocí molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů 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. 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. Předmětem práce proto bude vývoj metod zaměřených především na chiroptickou spektroskopii pro analýzu forenzně významných látek a přípravků ze záchytů, zejména psychoakticních látek a drog (například kathinonů, kanabinoidů) 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:	doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je modifikovat pevný povrch karbidu křemíku kovalentním navázáním funkčních molekul a následně studovat fyzikálně­-chemické vlastnosti a využitelnost těchto materiálů pro konstrukci chemických senzorů a organických elektronických součástek. Práce zahrnuje přípravu organických látek s funkční skupinou umožňující kovalentní připojení k aktivovanému SiC povrchu, chemickou a fyzikální analýzu připravených materiálů a studium jejich fyzikálně-chemických vlastností řadou různých metod.

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

Anotace

V současné době se na trhu objevuje stále více nových produktů pocházejících z přírodních materiálů. Tyto produkty obvykle obsahují neidentifikované či dosud neznámé přírodní látky, nebo v rozporu s deklarovaným obsahem obsahují přidané nepřírodní látky. Cílem práce je tyto látky identifikovat a u neznámých látek stanovit molekulovou strukturu, zejména pomocí 1D a 2D NMR experimentů a s podporou hmotnostní spektrometrie. Práce bude zahrnovat též izolaci a čištění studovaných látek.

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

Anotace

Dosud neměřené isotopology (13C, 15N, D, 17O atp.) organických sloučenin, které byly pozorovány teleskopy v mezihvězdném prostoru budou měřeny na pražských MW spektrometrech a analyzovány v termínech rotačních Hamiltoniánů a operátoru tranzitního momentu. Získaná data budou komparována s daty MW teleskopů. Intenzity nově objevených molekul v interstelárních spektrech z teleskopů budou porovnávány se standardními isotopology a na zakladě těchto poměrů budou odhadovány poměry isotopického zastoupení v daných oblastech vesmíru. Získané údaje o isotopickém složení budou porovnány s poměry na zemi a se současnými poznatky. Předpokládá se spolupráce se zahraničními astrofyziky.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Taťjana Šiškanova, CSc.

Anotace

V dnešní době jsou hledány rychlé, neinvazivní, vysoce citlivé a specifické senzory pro detekci důležitých bioanalytů jako jsou biomarkery. Biomarkery jsou měřitelné indikátory specifického biologického stavu. Příslušné biomarkery mohou být např. ve formě nukleotidů, proteinů, hormonů a metabolitů. V mnoha případech je nádorová progrese doprovázena zvýšenou hladinou glykoproteinů v krvi. Konkrétní screening může být proveden např. sledováním množství kyseliny sialové, která je relativně stabilní oproti proteinům. Právě funkcionalizované konjugované polymery (KP) jsou obzvláště atraktivní materiály v designu různých důležitých detekčních systémů. Imobilizace specifické sloučeniny na polymerních površích zlepšuje jejich vlastnosti jako je citlivost a selektivita k cílenému analytu. Je známo z literatury, že KP funkcionalizované boronovou kyselinou, porfyrinem a dalšími látkami jsou citlivé na specifické analyty, jako jsou cukry. Pomocí molekulárního designu KP jsme schopni dosáhnout sofistikovanějšího a spolehlivějšího rozpoznávacího systému. Jednou z možných cest jak získat funkcionalizovanou elektropolymerní vrstvu je post-polymerační modifikace. Cílem disertační práce je nalézt vhodné metody post-polymerační modifikace elektropolymerních vrstev za účelem stanovení specifických bioanalytů/biomerkerů.

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

Anotace

Pozadí práce spočívá v kosmologickém předpokladu, že relativní poměry izotopů jednoho prvku rostou s časem ve prospěch těžších izotopů. Cílem práce je naměření mikrovlnných spekter izotopologů sloučenin, které již byly prostřednictvím svých nejčetnějších izotopologů identifikovány v mezihvězdném prostoru. Experimentální frekvence těchto dosud neměřených isotopologů (13C, 15N, D, 17O atp.) organických sloučenin by dovolily identifikovat tyto molekuly v prostoru prostřednictvím dosud neidentifikovaných linií ve spektrech měřených radioteleskopy. Poměry intenzit analogických linií radioizotopů pak přímo určují jejich poměry koncentrací, které se, v principu, v různých částech vesmíru mohou lišit. Je třeba poznamenat, že dosud bylo přiřazeno pouze asi 20 procent spektrálních linií měřených teleskopy. Porovnání intenzit různých izotopologů umožní odhadnout relativní koncentrace isotopů v různých částech vesmíru a tento zcela nový poznatek by umožnil zcela nové kosmologické poznatky. Interpretace získaných dat bude konzultována s předními astrofyziky.

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

Anotace

Za použití metod umělé inteligence budou hledány korelace mezi složením primárního pachu a různými typy rakovin. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s pražskými onkologiemi (Na Bulovce, 1. LF-UK), s onkologií v Olomouci, s odborníky na umělou inteligenci (ČVUT a VUT -Brno)a se studenty Bc. a Mgr. studia na VŠCHT (při sběru dat od onkologických pacientů). Předpokládá se mezinárodní spolupráce (Francie) a podpora z grantového projektu.

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

Anotace

Detailní chemická analýza (GCxGC-TOF) pachových stop bude základem pro tvorbu digitálních pachových signatur, které budou základem pro chemometricky korektní individuální a skupinové identifikace (pohlaví, krevní skupiny, Rh-faktory, etnické původy) osob. Cílem práce bude i vypracování metodik, které budou použitelné pro práci policejních orgánů nejen v ČR. Práce předpoklá spolupráci odborníků na umělou inteligenci (CVUT Praha, VUT Brno), policejních expertů naohledání místa činu a na olfaktorickou identifikaci. Předpokládá se grantová podpora a spolupráce se zahraničními forenzními institucemi především ve Francii a v USA.

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

Anotace

Funkční konjugované polymery (CP) jsou obzvláště atraktivními materiály při konstrukci různých důležitých senzorů ve farmacie a medicíně. V dnešní době je tato oblast výzkumu zaměřena na vývoj nových materiálů založených na polymerizovaných filmech s předem navrženými funkcemi. Inteligentní polymery poskytují více specifických interakčních míst, což umožňuje selektivní snímání četných analytů. Například elektropolymerace některých dobře známých indikátorů vede k tvorbě inteligentních polymerů s jedinečnými vlastnostmi. Inteligentní polymery nabízejí kombinaci několika různých způsobů vazby, zahrnujících iontovou výměnu, iontové dipóly, stohování typu p-p a interakce s vodíkovými vazbami. V rámci této disertační práce budou studovány, charakterizovány a aplikovány polymerizované vrstvy z aminoderivátů např. fenazinu, benzothiadiazolu nebo diaminobenzoové kyseliny. Tyto deriváty jsou stále zcela neprozkoumané materiály z hlediska jejich elektrochemických vlastností a aplikací. Elektrochemické vlastnosti polymerů lze pak zlepšit i použitím kroku modifikace. Předkládaná práce navrhne způsoby přípravy a modifikace elektropolymerních vrstev selektivních např. pro sacharidy, polysacharidy (heparin, kyselina hyaluronová a sialová) a/nebo nukleotidy. Tyto analyty jsou signální molekuly různých chorob a jejich množství je v tělních tekutinách pečlivě monitorováno. Cílem předkládané práce je příprava a detailní studium nových elektropolymerních vrstev elektrochemických senzorů určených k selektivnímu snímání vybraných signálních molekul.

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

Anotace

Proteinové čipy, někdy též proteinová pole, se vyvinuly z technologií připravených původně pro analýzu DNA/RNA. Při přípravě proteinových čipů jsou protilátky nebo antigeny imobilizovány na planární povrch ve formě pole o definované geometrii a rozteči. Tento povrch (proteinový čip) je analytickou platformou pro detekci afinitních partnerů imobilizovaných molekul. Nejčastější metodou detekce používanou ve spojení s proteinovými čipy je fluorescence. Ta je sice velmi citlivá, ale málo specifická a vyžaduje příslušné značení detekovaných molekul vhodnými značkami. Jednou z alternativních možností detekce analytů, zachycených a nabohacených na proteinových čipech, je hmotnostní spektrometrie. Ta je sice instrumentálně více náročná, ale je vysoce specifická a nevyžaduje značení (takzvaně „label-free“). Může se jednat buď o desorpčně ionizační hmotnostní spektrometrii (např MALDI), která je schopna analyzovat proteinové čipy přímo, nebo o hmotnostní spektrometrii s elektrosprejovým iontovým zdrojem. Elektrosprejové uspořádání vyžaduje omytí nabohaceného analytu z čipu, kompenzací za tento dodatečný krok je potom obvykle lepší limit detekce. V navržené disertační práci budou proteinové čipy připravovány metodou ambientního přistávání iontů, což je unikátní metoda pro modifikaci povrchů z plynné fáze. U takto připravených proteinových čipů se předpokládají aplikace v oblasti imunoesejí. Například čipy pro detekci alergenů v séru, infekčních faktorů jako je prokalcitonin a dalších klinicky významných antigenů.

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

Anotace

Cílem práce je studium přenosu elektronu v molekulách, které patří do skupiny porfyrinoidů. Práce bude zahrnovat přípravu a charakterizaci těchto látek ve spolupráci se skupinou Prof. Canarda na Aix-Marseille Univerzitě. Navržené molekuly představují vhodné kandidáty pro tvorbu tzv. ON/OFF přepínačů v molekulární elektronice. Vodivostní vlastnosti vybrané série nově syntetizovaných molekul budou zkoumány v závislosti na typu kotvicích skupin, substituce korolového centra, charakteru komplexovaného kationtu, jakož i na délce molekul (monomers and dimers). Vodivostní charakteristiky budou testovány pomocí metod přerušování molekulových spojů, které jsou zavedené v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského. Problematika bude řešena také pomocí elektrochemických metod s možným využitím vysokorychlostní voltametrie, impedančních měření a in-situ spektroelektrochemie (UV-Vis-NIR a FTIR).

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

Anotace

Práce se bude zabývat přípravou nových sorbentů a separačních médií především využitelných v oblasti mikro a nano separací. Připravené fáze budou použivány v modech kapilární kapalinové chromatografie a elektrochromatografie. Aplikace budou zaměřeny na analýzu biologicky relevantních analytů a potenciálních léčiv.

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

Anotace

Cílem práce je příprava chirálních molekulárních receptorů a následně studovat jejich funkčnost za podmínek fotokatalytických reakcí. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu s poměrně komplikovanou izolací a identifikací připravených látek, experimentální studium fotokatalytických schopností a experimentální i teoretické studium jejich molekulových komplexů.

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

Anotace

Cílem práce je modifikovat povrch pevné látky kalix[n]fyrinovými deriváty a následně studovat funkčnost a využitelnost těchto materiálů v senzorové analýze. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu nových látek, experimentální studium jejich komplexačních vlastností (zejména pomocí NMR, UV-Vis, Fluorescence), a studium těchto vlastností po navázání na pevné povrchy.

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 pevné látky s kovalentně navázanými chirálními molekulovými receptory (např. Trögerovy báze či kalix[n]fyriny) a využít je pro chirální separace a/nebo detekci chemických látek. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu, měření a vyhodnocování NMR, UV-Vis a Fluorescenčních spekter, titrační experimenty a studium molekulové struktury komplexů.

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 solvatochromní pevné látky modifikací vhodného nosiče nebo polymerací solvatochromního monomeru a následně studovat funkčnost a využitelnost těchto materiálů pro konstrukci senzorů chemických látek a/nebo fyzikálních vlastností. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu solvatochromních látek, měření a vyhodnocování NMR, UV-Vis a Fluorescenčních spekter, titrační experimenty a studium molekulové struktury komplexů.

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

Anotace

Práce se zabývá experimentální analýzou krevních vzorků metodami vibrační a chiroptické spektroskopie (infračervená absorpce, Ramanova spektroskopie, cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita) a vývojem pokročilých postupů analýzy a vyhodnocení spektroskopických dat s ohledem na možnosti diagnostiky Alzheimerovy choroby, jednoho z nejrozšířenějších neudrodegenerativních onemocnění. Analyzovány též budou vzorky pacientů s vaskulární demencí a odpovídajících kontrolních jedinců. Práce bude realizována ve spolupráci s klinickými pracovišti, především s Psychiatrickou klinikou Všeobecné fakultní nemocnice v Praze.

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, tedy všude tam, kde různé enantiomorfní formy molekul hrají zásadní roli. Mikrovlnná spektroskopie je z tohoto pohledu dosud celosvětově téměř netknutá, ačkoliv může přinést průlomové poznatky v astrofyzice, v hledání života ve vesmíru a jeho variabilit. Cílem doktorské je připravit návrh a zahájit stavbu unikátního mikrovlnného CD spektrometru na VŠCHT. Práce bude řešena ve spolupráci s elektro-fakultami (VUT Brno a ČVUT) a s astrofyziky v Kolíně nad Rýnem. Přístroj tohoto typu dosud nebyl na této planetě postaven.

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

Anotace

Cílem práce je řadou 1D a 2D experimentálních spekter nukleární magnetické resonance (NMR) detailně charakterizovat molekulové komplexy organických látek a následně je s pomocí molekulového modelování a kvantově-chemických výpočtů využít k identifikaci prostorové struktury studovaných komplexů. Práce zahrnuje měření NMR spekter a kvantově-chemické výpočty, a zejména vývoj jejich unikátního interpretačního propojení, které by mělo umožnit stanovit prostorovou strukturu molekulových komplexů v roztoku, což doposud není možné.

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

Anotace

Za použití experimentálních dat získaných pomocí mikrovlnných radioteleskopů (např. ALMA, Zermat atp.) a dat z pražských mikrovlnných spektrometrů budou určovány teplotní profily různých oblastí vesmíru a budou studovány pohyby jednotlivých oblastí vesmíru. Předpokládá se mezinárodní spolupráce se zahraničními astrofyziky.

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

Anotace

Metody chiroptické (cirkulární dichroismus a Ramanova optická aktivita) a vibrační (infračervená absorpce a Ramanův rozptyl) spektroskopie budou využity pro strukturní analýzu a studium fyzikálně-chemických vlastností přírodních látek, jako jsou alkaloidy, steroidy, fragmenty růstového hormonu, oligosacharidy apod., tedy látek s přesahem a slibným potenciálem v medicinálních a biologických aplikacích. Experimentální spektra budou interpretována pomocí nástrojů výpočetní chemie a bude detailně popsána trojrozměrná struktura, konformace a související vlastnosti studovaných látek. 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:	doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D.

Anotace

Pro zhodnocení transportu radionuklidů přes bariéry hlubinného úložiště je třeba znát soubor parametrů pro v současnosti používané bezpečnostní rozbory (jako např. sorpční a difúzní koeficienty, rozpustnost, porozita, chemismus prostředí apod.) ve všech materiálech bariér, kterými radionuklidy mohou procházet, a to za podmínek uvažujících všechny vlastnosti, události a procesy, které mohou v úložišti nastat. Sorpce a difúze budou klíčovými procesy řídícími migraci radionuklidů v materiálech inženýrských bariér. Migrační procesy jsou výrazně ovlivňovány chemickými a fyzikálními vlastnosti prostředí. Tyto vlastnosti se mohou výrazně měnit v čase, a to zejména po vzájemném ovlivnění jednotlivých materiálů, např. na rozhraní cementových materiálů a bentonitu či bentonitu a ukládacího obalového souboru. Výzkum bude zaměřen na studium změn chemicko-fyzikálních vlastností materiálů bariér po degradaci či interakci s okolním prostředím a následně na studium migračního chování vybraných stopovačů na neovlivněných a ovlivněných materiálech inženýrských bariér. Pro experimentální práce budou využity radionuklidy, které jsou relevantní pro zdrojový člen, případně adekvátní neaktivní stopovače.

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

Anotace

Cílem práce je studovat mechanismus vzniku Trögerových a spiro‑Trögerových bází pomocí různých modifikací podmínek reakce, při které vzniká několik desítek meziproduktů a vedlejších látek, včetně zachycení meziproduktů chemickou modifikací v průběhu reakce. Práce zahrnuje zejména měření 1D a 2D spekter nukleární magnetické resonance pro sledování průběhu reakcí a stanovení struktury produktů a meziproduktů s pomocí hmotnostní spektrometrie. Připravené látky budou předány na biologické testy a studován vztah mezi biologickou aktivitou a molekulovou strukturou.

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 průmyslově rentabilní deriváty cyklodextrinu a studovat jejich komplexy s léčivy, zejména stabilitu, stechiometrii a molekulovou strukturu. Práce zahrnuje rutinní organickou syntézu, izolaci a identifikaci čistých derivátů cyklodextrinů. A následně studium vzniku komplexů těchto derivátů s léčivy zejména pomocí ¹H NMR, a studium jejich struktury zejména pomocí NOESY NMR spekter. Práce bude vypracována ve spolupráci s firmou ZENTIVA.

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. Petr Bouř, CSc.

Anotace

Vibrační optická aktivita zaznamenává rozdílnou reakci molekul na pravo a levotočivě polarizované světlo. Spektra tak často poskytují unikátní informace o chování molekul v roztoku, ale jejich interpretace je závislá na komplexním teoretickém modelování. To zahrnuje popis interakce molekul se světlem i s okolím, a použití klasických i kvantových metod pro charakteristiku zkoumaných systémů. V práci se zaměříme na modelové polynukleotidy a funkční proteiny, kde porozumění jejich chování je důležité pro další aplikace v biologii a lékařství.

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

Anotace

Prebiotické molekuly jsou sloučeniny, o kterých se předpokládá, že se podílely na chemických reakcích vedoucích ke vzniku života. Tyto molekuly zahrnují důležité stavební kameny života jako např. aminokyseliny nebo nukleové báze. Je zajímavé, že takovéto molekuly byly objeveny v meteoritech a kometách, což podporuje teorii, že prebiotický materiál mohl být dopraven na Zemi právě těmito tělesy. Chemické složení meteoritů a komet souvisí se složením mezihvězdného plynu, nicméně z pohledu mezihvězdné chemie se velmi často jedná o velice složité molekulové systémy. Z tohoto důvodu získávají pozornost menší molekuly, které by mohly sloužit jako prekurzory stavebních kamenů života. Jednou z klíčových aktivit řešících otázku původu života je pochopení, jak a kde v mezihvězdném prostoru by se mohly tyto malé prebiotické prekurzorové molekuly tvořit. K pozorování molekul v mezihvězdném prostoru jsou zapotřebí velmi přesná referenční laboratorní data. V rámci této dizertační práce budou taková data získávána pomocí rotační spektroskopie ve spojení se specifickými technikami generování molekul, jako je např. pyrolýza. Výsledky práce budou použity k interpretaci radioastronomických dat, aby společně vytvořily ucelený obraz o složení a chemickém vývoji kosmických materiálů směrem k biomolekulám. Téma práce je podporováno grantovým projektem a mezinárodní spoluprací.

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

Anotace

Polymerní filmy nabízejí nepřeberné množství aplikací, jednou z možností je forenzní analýza, kde mohou být využity jako pomocné vrstvy při vizualizaci daktyloskopických stop. Přestože dnes existuje řada účinných technik zviditelňování otisku prstu, stále zůstává problematické zviditelňování otisku na kovových substrátech. Pestrost výběru polymerních filmů s jejich přípravou je možné využít právě v daktyloskopii. Náplní práce bude testování přípravy několika polymerních filmů (chemická, elektrochemická cesta) pro zviditelňování otisků prstu na modelových a reálných vzorcích. Zároveň budou postupy depozice optimalizovány a charakterizovány elektrochemicky, opticky a spektroskopicky. Snahou bude vytvořit optimalizované postupy vizualizace daktyloskopických stop na reálných vzorcích z praxe a porovnat je s běžně používanými technikami.

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

Anotace

Při rozhodování o původu jaderných materiálů je jedním z podstatných kritérií celková koncentrace a zejména poměry minoritních a stopových doprovodných prvků, které zrcadlí jejich zastoupení a poměry ve výchozích rudách, ze kterých pocházejí, a způsob zpracování těchto rud. Při globální spolupráci jaderně-forenzních subjektů v oblasti prevence a postihu ilegálního nakládání s jadernými materiály je proto klíčová detailní znalost takovýchto prvkových „otisků prstů“. Cílem práce bude vývoj a optimalizace stávajících analytických metod pro analýzu vybraných minoritních prvků v matrici jaderného materiálu. Jedním z hlavních výsledků disertační práce bude srovnání prvkového složení uranových rud z různých českých ložisek. Práce bude realizována ve spolupráci dvou pracovišť: Ústavu analytické chemie FCHI VŠCHT Praha (školicí pracoviště – vývoj analytických metod) a Katedry jaderné chemie FJFI ČVUT v Praze (separace minoritních a stopových prvků od matric jaderných materiálů a radiometrické metody).

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

Anotace

Metoda hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem je vhodná především pro analýzu vodných roztoků kvůli omezené stabilitě plazmatu v přítomnosti organických rozpouštědel. Práce bude zaměřena na vývoj děličů toku aerosolu, které mají za úkol snížit množství vzorku přiváděného do plazmatu a tím zlepšit jeho stabilitu. Na rozdíl od běžně požívaných děličů toku kapalin, např. v metodě LC-MS, je zde vyšší potenciál další modifikace aerosolu pro další lepšení podmínek analýzy.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Taťjana Šiškanova, CSc.

Anotace

Cílem této práce bude připravit, charakterizovat a testovat nové materiály pro detekci škodlivých sloučenin. Studie bude provedena v rámci programu OP JAK ve spolupráci se skupinou profesora Martina Vrňaty.

Garantující pracoviště:	Ústav analytické chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Taťjana Šiškanova, CSc.

Anotace

Elektrochemické metody jsou v mnoha ohledech výhodné a účelné, neboť jsou rychlé, nedestruktivní a zároveň citlivé a selektivní vůči mnoha cílovým analytům. Psychoaktivní látky jsou syntetické a rostlinné substance s různým účinkem, nejčastěji se stimulačním či halucinogenním. Jsou nabízeny pod různými komerčními názvy. Tyto látky způsobují změny v náladě a vědomí, avšak mnoho z nich je návykových. Snaha vyvíjet rychlé a citlivé elektrochemické metody detekce těchto látek je podmíněna vhodným elektrodovým povrchem. Cílem disertační práce bude hledání vhodných postupů vedoucích k nanesení vybraných selektorů na různé elektrodové povrchy. Takto modifikované povrchy budou využity pro detekci různých psychoaktivních látek.

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 průlomové poznatky v astrofyzice, v diagnostice života a jeho nemocí. Cílem doktorské práce je připravit návrh, zahájit stavbu unikátního mikrovlnného CD spektrometru na VŠCHT a ten následně otestovat. Práce bude ve spolupráci elektro- fakultami VUT Brno a ČVUT. Přístroj tohoto typu dosud nebyl na světě postaven.

Ústav fyzikální chemie

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

Anotace

Rentgenová spektroskopie je mocným a bezprecedentním nástrojem pro zkoumání nejrůznějších jevů. Díky vysoké citlivosti kombinované se selektivitou vůči jednotlivým atomům poskytují rentgenové spektroskopie ideální možnost, jak studovat chemické prostředí v molekulách a v komplexních prostředích, i jak přímo studovat související jevy, jako je konjugace nebo aromaticita, nebo jak iniciovat různé ultrarychlé procesy. Nedávné experimenty v plynné fázi prováděné v rezonanci (rezonanční Augerova spektroskopie) otevřely novou cestu pro komplexní popis molekulární elektronické struktury a ultrarychlé dynamiky ve vysoce excitovaných stavech, kterou je jinak obtížné interpretovat jinými metodami. Experimenty v kapalné fázi poskytují jedinečnou možnost přístupu k různým vazebným vzorcům nebo identifikaci relaxačních procesů v kondenzovaných systémech. Experimenty nicméně potřebují teoretickou podporu pro detailní pochopení charakteru ultrarychlých procesů a související dynamiky. Teoretická práce bude vyžadovat využití nestandardních metod kvantové chemie a vývoj nových přístupů a protokolů pro studované systémy.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.

Anotace

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.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.

Anotace

Práce se bude zaměřovat na využití moderních přístupů datové analýzy pro urychlení dynamických výpočtů v excitovaných stavech. Techniky budou využity pro modelování statických i časově-rozlišených spekter.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.

Anotace

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.

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 enkapsulovaných 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:	prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.

Anotace

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/

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D.

Anotace

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/

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

Anotace

Náplní disertační práce bude prozkoumat současné možnosti in silico přístupů jako nástrojů pro návrh systémů pro dodávání léčiv a vyvinout vlastní výpočetní metodologii, která umožní racionální selekci optimálních polymerních nosičů pro daná léčiva a optimalizaci vlastností navrhovaných lékových formulací.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Doc. Ing. Pavel Izák, Ph.D., DSc.

Anotace

Cílem doktorské 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 achirální 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. Doktorská 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 doktoranta 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. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce.

Garantující pracoviště:	Ústav fyzikální chemie
Studijní program/specializace:	Chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Doc. Ing. Pavel Izák, Ph.D., DSc.

Anotace

Cílem disertační práce je čištění kouřovodů a dalších technických plynů efektivním využitím membrán k odstranění kyselých polutantů, jako jsou CO2, SO2 a vodní páry. Odstranění všech těchto sloučenin ze vzduchu v jednom kroku membránovou technologií je jedinečný a prospěšný úkol. Doktorská práce se zaměří na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci polutantů ze vzduchu s praktickými aplikacemi, zejména v ochraně životního prostředí. U doktoranda 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. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce.

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 sorpce průmyslově relevantních plynných a parních směsí v polymerech a anorganických sorbentech. Příkladem relevantních směsí jsou směsi látek obtížně destilativně dělitelných, například látek blízkovroucích (např. propan a propen) nebo tvořících azeotropy (např. alkohol-ester, alkohol-uhlovodík). Téma skýtá možnost rozvoje experimentálních technik pro studium sorpce v termodynamicky nerovnovážných (sklovitých) systémech, kterými disponuje nemnoho laboratoří na světě, a tím získání cenných dat pro rozvoj prediktivních a korelativních modelů. Ambicí tématu je přispět k fundamentální a stále aktuální otázce, jestli základním mechanismem sorpce v polymerech je absorpce nebo adsorpce, zobecňování modelů na multikomponentí systémy a současný popis měřených vlatností (sorpce, mechanické charakteristiky, atd.). Mimo standardní přístupy založené na empirických rovnicích lze sorpční data plynných směsí v sorbentech interpretovat prostřednictvím statisticko-termodynamických modelů odvozených z interakcí na mikroskopické úrovni. V tomto kontextu jsou perspektivními zejména modely založené na Kirkoodově-Buffově teorii a konceptu preferenční vazby.

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:	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:	Ing. Vladimír Ždímal, Dr.

Anotace

Hygroskopicita aerosolových částic má rozhodující vliv na dynamiku oblaků a srážek a tím nepřímo ovlivňuje intenzitu radiačních toků. Zároveň má klíčový vliv na depozici inhalovaných aerosolových částic v dýchacím ústrojí člověka a tedy na zdravotní účinky aerosolu. Proto je studium hygroskopicity důležitým směrem aerosolového výzkumu. Některé částice rostou i v oblasti nenasycené vodní páry a mohou výrazně přispívat k rovnoměrnému vzniku oblaků. V přesycené vodní páře je vznik oblačných kapek na částicích mnohem pravděpodobnější, a to i v případě, že částice nejsou ve vodě snadno rozpustné. Na oba tyto mechanizmy se zaměříme při studiu hygroskopicity atmosférického aerosolu pomocí kombinace zvlhčovacího tandemového diferenciálního analyzátoru pohyblivosti částic HTDMA a čítače zárodků oblačných kapek CCNC. Požadavky na uchazeče • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru environmentální vědy, meteorologie, chemické inženýrství, fyzikální chemie, chemická fyzika, apod. • ochota dělat experimentální práci a učit se novým věcem; • schopnost týmové práce.

Ústav fyziky a měřicí techniky

Garantující pracoviště:	Ústav fyziky a měřicí techniky
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Dr. Ing. Martin Vrňata

Anotace

Provoz lithiových baterií (Lithium-ion batteries – LIB) je v obecné rovině vždy spojený s rizikem vzniku řetězce událostí, které se označují jako tzv. "thermal runaway of batteries". Ve zjednodušené podobě může dojít k tomu, že zkrat uvnitř baterie způsobí lokální přehřátí, čímž dojde k porušení elektrické izolace, dalšímu nárůstu teploty a vývoji výbušných nebo toxických plynů, jejich úniku do okolí spojeného s nebezpečím požáru nebo exploze. Ukazuje se všek, že pokud se zaměříme na detekci nízkých koncentrací uvolňovaných plynů, získáme spolehlivý a používaný indikátor poškození baterie, který lze využít pro systémy včasného varování. Plyny, které se uvolňují při havarijních stavech z LIB, byly identifikovány jako CO2, CO, H2 a CH4. V rámci řešení disertační práce bude student navozovat podmínky, které nastávají při poškození LIB, a zaměří se na vývoj senzorů (především chemirezistorů), umožňujících detekovat výše zmíněné plynné markanty.

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 intenzifikace vybraných vlastností stávajících netermálních zejména koronových výbojů s ohledem na možnost jejich použití pro účely dekontaminace povrchů a jiných biologických aplikací. 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 z hlediska různých biologických aplikací.

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

Anotace

Tématem práce je výzkum a vývoj nových typů chemických senzorů plynů – multivariabilních samostatných senzorů využívajících fotoluminiscenci kombinovanou současně s přístupy měření elektrické vodivosti nebo pomocí křemenných krystalových mikrovah (QCM). Snímání s více proměnnými umožní zlepšit selektivitu senzorů, detekční limit a snížit drift vedoucí ke zvýšení jejich celkové přesnosti. Jako luminiscenční citlivé vrstvy mohou být využity anorganické materiály na bázi nanostrukturovaných oxidů kovů dopovaných lanthanoidy (např. SnO₂, TiO₂, ZnO a WO₃) a také organické materiály, např. deriváty porfyrinu. Dopanty vzácných zemin mají vysokou luminiscenční výtěžnost a dlouhou dobu života, což usnadňuje optickou detekci, zejména detekci založenou na době doznívání luminiscence. V přístupu snímání pomocí QCM je výhodné využít vrstvy černých kovů (BM), např. Au, Al, Ag, Pd, Ti, …, které vykazují díky vysoké pórovitosti BM extrémně velkou plochu povrchu, která je mnohem větší než je jeho geometrická plocha. Vrstvy BM zajišťují nižší detekční limit a zvýšení selektivity QCM senzoru při zachování vysoké hodnoty faktoru kvality. QCM těží ze své robustní povahy, dostupnosti a cenově dostupné elektroniky rozhraní. BM je možné využít i v chemirezistorech, kde se nabízí možnost dekorace jejich povrchu pomocí uvedených luminiscenčních vrstev a dalších materiálů (např. 2D nanomateriály). Tenkovrstvé struktury budou připravovány PVD technikami (napařování, magnetronové naprašování, pulzní laserová depozice). Pro modifikaci vlastností struktur bude též zkoumána interakce s intenzivním laserovým zářením. Pro vyhodnocování senzorové odezvy je přínosné využití AI technologií. Funkční vlastnosti senzorů budou optimalizovány na základě charakterizace tenkých vrstev zahrnující optické, strukturní, elektronové strukturní a senzorové vlastnosti. Výsledky budou důležité pro vývoj účinnějších zařízení pro senzory chemických plynů. Zařízení založená na vyvinutých senzorech by mohla poskytnout rychlou a spolehlivou detekci stopových množství chemikálií a výbušnin, což je vysokou prioritou pro bezpečnost, obranu, ochranu kritické infrastruktury, monitorování průmyslových procesů a životního prostředí. Práce bude realizována ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AVČR, v.v.i., s možností zapojení do projektu excelentního výzkumu programu OPJAK „Senzory a detektory pro informační společnost budoucnosti“, projektů podporovaných GAČR a TAČR a mezinárodní spolupráce.

Garantující pracoviště:	Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. Ústav fyziky a měřicí techniky
Studijní program/specializace:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Pavel Galář, Ph.D.

Anotace

Nanomateriály se staly neoddiskutovatelnou součástí technologického rozvoje 21. století. Modifikace mechanických, chemických nebo fyzikálních vlastností materiálů vyplývající ze zmenšování jejich velikosti je natolik výrazná, že může hrát zásadní roli ve využitelnosti daných materiálů. Nanomateriálem s vysokým aplikačním potenciálem jsou křemíkové nanostruktury. Ty se vyznačují vysokou schopností vázat atomy lithia, odolností na mechanickému pnutí a vysokou efektivitou generování a přeměny světelné energie. Extrémně malá velikost těchto nanomateriáů (v řádu několika nanometrů) je na jednu stranu užitečná jako mechanismus ladění vlastností. Na druhou stranu to však ztěžuje jejich strukturní charakterizaci. Teoreticky může nanočástice existovat ve velkém počtu strukturních variací s různými povrchovými fazetami, nebo může být dokonce částečně nebo zcela amorfní bez přítomnosti dalekodosahového uspořádání. Struktura nanočástic budou nevyhnutelně ovlivňovat nejen fyzikální, ale možná i jejich chemické vlastnosti. V praxi lze ke studiu struktury materiálů použít hned několik metod, například rentgenovou difrakci (XRD), Ramanovu spektroskopii nebo elektronovou mikroskopii (TEM). Aplikovatelnost těchto metod je na takto malé objekty však značně omezená z důvodů velkého povrchu a absence dalekodosahového uspořádání. Zejména u křemíkových nanočástic se ukázalo, že i tak dobře zavedené metody, jako je XRD a TEM, vedou k protichůdným výsledkům, což vyvolává zásadní otázky o skutečném strukturním uspořádání v tak malých objektech. Cílem této práce tedy bude syntéza a následná charakterizace křemíkových nanostruktur o různé velikosti a vnitřní struktuře. Syntéza nanočástic bude probíhat převážně pomocí technnologie využívající netermálního plasmatu. Po syntéze budou nanostruktury strukturně charakterizovány a charakterizační metody budou posouzeny s ohledem na snadnost jejich aplikace, přesnost a možná omezení. Tímto způsobem budou vyráběny nanočástice o požadované vnitřní struktuře a jejich charakterizací budou zodpovězeny otázky nejen o jejich reálné struktuře, ale i rozsah strukturních variant, kterých lze danou syntetizační metodou dosáhnout.

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

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.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

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) a reologicky odlišné 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 kapaliny v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících rychloběžnou kameru, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou mPIV (Micro 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).

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

Anotace

Tento doktorandský projekt se zaměřuje na zkoumání komplexní dynamiky polydisperzních granulárních systémů při procesu míchání. Důraz je kladen na odhalení mechanismů, které řídí jak sjednocující homogenizační tendence, tak segregační sklony částic v těchto systémech, a na předpověď jejich společného dopadu na chování systému. Výzkum bude tvořen zejména numerickými simulacemi metodou diskrétních prvků, které jsou užitečné pro objasnění dynamiky granulárních materiálů za různých podmínek míchání. K ověření simulací budou použita experimentální měření, čímž dojde k propojení teoretických modelů s chováním v reálném světě. Očekává se, že výsledky tohoto výzkumu budou mít významné využití v chemickém a farmaceutickém průmyslu. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, matematickém modelovaní, počítačových vědách; • ochota učit se nové věci; • schopnost týmové práce.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová

Anotace

Vodné roztoky jednoduchých alkoholů (C1-C3) vykazují anomální chování, které je dáno vnitřním uspořádáním na molekulární úrovni a které významně ovlivňuje řadu fyzikálních veličin a procesů. Velice zajímavé je i chování bublin, kdy koncentrace alkoholu v roztoku ovlivňuje mobilitu fázového rozhraní. To dále určuje rychlost bublin i transport hmoty. V reálných systémech jsou přítomny další povrchově aktivní látky nebo soli. Cílem této práce je studium těchto systémů na modelovém případě izolované bubliny i shluku bublin v aerované koloně. Výsledkem práce by mělo být zobecnění mechanismu, jak mikrostruktura roztoků ovlivňuje dynamiku bublin. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích. Práce zahrnuje měření dynamiky bublin pomocí rychloběžné kamery, zpracování obrazu, stavbu menších zařízení pro provádění experimentů a interpretaci získaných výsledků. Požadované vzdělání a schopnosti: VŠ studium chemického inženýrství nebo fyzikální chemie; systematický a tvůrčí přístup k práci a schopnost týmové spolupráce.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Marek Růžička, CSc. DSc.

Anotace

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 (koalescence 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.). Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v oboru chemického inženýrství, nebo strojního inženýrství, nebo matematiky a fyziky, • schopnost a ochota se vzdělávat • kreativní přístup a týmová práce

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

Anotace

Daná práce se zaměří na výzkum v oblasti separace iontových složek z vodných roztoků pomocí selektivních membrán.

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

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

Anotace

Práce se věnuje mikrostruktorovaným katalytickým vrstvám s využitím v konvertorech plynných směsí a elektrochemických palivových článcích typu SOFC (palivový článek s elektrolytem tvořeným pevným oxidem). To zahrnuje vývoj vhodných katalytických materiálů pro použití amoniaku jako alternativního paliva k vodíku, a to buď přímo v palivovém článku, nebo po reformingu v katalytickém konvertoru. Téma je řešeno ve spolupráci s National Taipei University of Technology, Taiwan.

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.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemical and Process Engineering ( výuka v anglickém jazyce )
Školitel:	Ing. Mária Zedníková, Ph.D.

Anotace

Fluidní částice (bubliny/kapky) dispergované v kapalině jsou součástí vícefázových systémů, které se vyskytují v řadě průmyslových procesů (aerace, emulzifikace, extrakce, atd.). Pochopení mechanizmu interakce těchto částic s vírovými strukturami vyskytujícími se v kapalině je nezbytné pro modelování a numerické simulace vícefázových systémů. Doktorská práce je zaměřena na numerické simulace interakce fluidní částice (bubliny nebo kapky) s definovaným vírem. Cílem práce bude vytvoření modelů, které budou schopny predikovat výsledek interakce, tzn. deformaci původní částice, případně její rozpad na více menších částic, deformace původního víru, změnu jeho energie, případně jeho rozpad. Pracoviště na ÚCHP disponuje licencemi ANSYS Fluent a COMSOL, které lze využít při numerických simulacích hydrodynamického chování vícefázových systémů. Pracoviště se tématem zabývá i experimentálně, a proto je schopno dodat potřebná experimentální data pro ověření výsledků numerických simulací. 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.

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

Anotace

Polyvinylchlorid, PVC, je produktem s širokou škálou uplatnění v průmyslu i domácnosti. Jedná se o produkt nabízený na trhu již po několik desetiletí. Z toho vyplývá i skutečnost, že existuje řada popsaných postupů jeho výroby a tyto jsou neustále intenzifikovány a optimalizovány. Cílem této práce je navrhnout výrobní režimy při obnově provozu polymerace PVC ve firmě Spolana Neratovice. Práce bude prováděna ve spolupráci s firmou. Student tedy bude mít možnost se kromě práce v kolektivu studentů a učitelů na VŠCHT seznámit také s průmyslovým prostředím a způsobem práce v něm.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	MSc. Sandra Kordac Orvalho, Ph.D.

Anotace

Probublávané kolony se běžně používají v průmyslu pro bioprocesy, pro hydrogenaci toluenu nebo oligomeraci ethylenu. Predikce distribuce velikosti bublin v probublávané koloně za specifických provozních podmínek však zůstává velkou výzvou pro vědeckou komunitu, zejména v případě přítomnosti organické kapalné fáze. Tento projekt navrhuje vybudovat průlomovou metodologii založenou na experimentech v malém i velkém měřítku pro stanovení kritérií pro rozpad a koalescenci bublin v organických kapalinách. Hlavním cílem doktorského projektu je vytvořit vazbu mezi experimenty v malém měřítku za kontrolovaných podmínek (stanovení frekvence rozpadu a účinnosti koalescence bublin) s reálnou distribucí velikosti bublin v probublávaných kolonách. Dále je cílem využít experimentálně shromážděná data k testování a zlepšení populačních bilancí pro probublávané kolony s organickými kapalinami. Požadované vzdělání a schopnosti • VŠ studium chemického, strojního inženýrství nebo fyzikální chemie; • Systematický a tvůrčí přístup k práci, schopnost týmové spolupráce.

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. Zamýšlený vývoj zahrnuje řadu rozličných činností jako například vývoj SW řízení režimů měřící cely, snímání a vyhodnocování signálu vodíkového čidla, tlaku a teploty či návrhy geometrie odběrových tras vzorku z procesních proudů a podílení se na jejich realizaci. Vývoj navazuje na zkušenosti Laboratoře sdílení hmoty získané při vývoji zařízení pro měření koncentrace kyslíku a je podporován projektem TA ČR, do něhož bude student zapojen. Student se podrobně seznámí s chemicko-inženýrským pojetím principů difúze a s praktickými aspekty průmyslových měření, včetně poznání moderních prostředků snímání provozních dat.

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.

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

Anotace

Ve fermentačních technologiích jsou často používány mechanicky míchané aerované nádoby. V případě aerobních procesů je za hlavní návrhový parametr považována měrná spotřeba kyslíku (Oxygen Uptake Rate - OUR). To znamená, že je uvažován proces řízený mezifázovým transportem kyslíku (mezi plynem a kapalinou) a klíčovým návrhovým parametrem je objemový koeficient přestupu hmoty - kLa. Praxe však ukazuje, že s míchadly nižšího příkonového čísla (což při daném příkonu míchadel znamená nižší intenzitu turbulence a nižší kLa) je často dosahováno vyšší účinnosti fermentace, než s míchadly vyššího příkonového čísla (což při daném příkonu míchadel znamená vyšší intenzitu turbulence a vyšší kLa). Vysvětlení přináší fakt, že mikroorganismy mohou být poničeny vyšší mírou turbulence, jak je vysvětleno dále. Intenzita turbulence je úměrná střižným silám působícím v mechanicky míchané fermentační vsádce. Vysoké střižné síly mohou "přetrhnout" mikroorganismy, které tím přestanou vyrábět svůj primární produkt. Cílem dizertační práce je proměřit veličiny úměrné střižným silám za různých experimentálních podmínek, jako například lokální zádrže plynu či distribuce velikosti bublin a tyto výsledky spárovat s hodnotami kLa v databázi, která je již k dispozici v Laboratoři sdílení hmoty na VŠCHT Praha. Vzniklý soubor experimentálních dat bude díky spolupráci s týmy technických matematiků z VŠCHT a ČVUT doplněn přímo o vypočtené hodnoty střižných rychlostí. V rámci spolupráce s matematiky je nyní připravován výzkumný projekt s účastí zahraničního výrobce a dodavatele míchadel a nádob, do kterého bude PhD student zapojen. Výsledné propojení experimentálních dat s výsledky výpočtů umožní vyvinout originální metodiku vysoce racionálního návrhu průmyslových fermentorů.

Garantující pracoviště:	Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová

Anotace

Rychlost a velikost bublin má v aerovaných kolonách nebo bioreaktorech klíčový vliv na transport kyslíku a celkový obsah plynu. Ve větších kolonách však není možné detailněji sledovat tvary a rychlosti bublin. Obecně je známo, že chování izolované bubliny, chování shluku bublin a bublin v koloně se liší. Cílem práce je stanovit vliv fyzikálních vlastností roztoku (viskozita, hustota, povrchové napětí, vliv rozpuštěných látek) na chování izolovaných bublin v reálné aerované koloně a porovnat je s chováním shluku bublin. Výsledkem práce bude parametrická studie zkoumající tvar, velikost a rychlost bublin v závislosti na průtoku plynu, mechanismu vzniku bublin a fyzikálních vlastností roztoku. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích. Požadované vzdělání a schopnosti: VŠ absolvent oboru chemické inženýrství nebo fyzikální chemie; systematický a tvůrčí přístup k práci a schopnost týmové spolupráce.

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

Anotace

Při současném prosazování rate-based přístupu k modelování dějů v plněných kolonách dochází k potížím se souhlasem dat získaných na různých pracovištích s různými systémy. Tato práce má popsat rozdíly v datech získaných na jednom pracovišti, na stejném experimentálním zařízení ale se dvěma běžně používanými systémy a kvantifikovat rozdíly.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemical and Process Engineering ( výuka v anglickém jazyce )
Školitel:	Ing. Mária Zedníková, Ph.D.

Anotace

Disperze kapalina-kapalina je součástí řady technologických i biotechnologických procesů. Kapky nemísitelné kapaliny se v turbulentním proudění kapaliny rozpadají a vytvářejí komplexní vícefázový systém. Pochopení mechanizmu rozpadu kapek 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 jedné 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 kapky v turbulentním proudění. Má k dispozici aparáty pro řízenou tvorbu kapky, 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.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

Anotace

Cílem tohoto doktorského projektu je prozkoumat složitou mechaniku granulovaných materiálů ovlivněných variabilním obsahem kapaliny, což je klíčový faktor v mnoha průmyslových a přírodních procesech. Ústředním nástrojem výzkumu budou simulace metodou diskrétních prvků (DEM), které poskytují detailní pohled na to, jak saturace kapalinou ovlivňuje interakce mezi částicemi, rozložení sil a emergentní mechanické vlastnosti. Výzkum se bude zaměřovat na porozumění fenoménům, jako jsou kapilární jevy, formování kapalných můstků a transformace granulárního systému ze suchého do vlhkého stavu. Numerické simulace budou doplněny o cílená experimentální měření, aby bylo možné ověřit výsledky a propojit teoretické modely s reálným chováním materiálů. Očekává se, že synergie mezi simulacemi a experimentálními metodami povede k hlubokému pochopení dynamiky ovlivněné kapalinou v granulárních systémech a otevře nové možnosti pro zdokonalení technik manipulace s materiálem, zpracovatelských technologií a prediktivních schopností v komplexních aplikacích. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, matematickém modelovaní, počítačových vědách; • ochota učit se nové věci; • schopnost týmové práce.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	MSc. Sandra Kordac Orvalho, Ph.D.

Anotace

Vícefázové systémy s přítomností plynné fáze v kapalném prostředí jsou všudypřítomné v přírodě i živých systémech. Kontakt kapaliny s plynem je důležitý také v mnoha průmyslových procesech, jako je flotace nebo aerované reaktory. Surfaktanty, PAL, se svou schopností snižovat mezifázové napětí mezi kapalinou a plynem, mění chování mnoha vícefázových procesů. Pro mnoho systémů však charakterizace rozhraní pouze povrchovým napětím nestačí a nezbytné začínají být méně konvenční měření povrchové reologie a adsorpční/desorpční charakteristiky PAL. Cílem této práce je experimentálně určit vliv povrchově aktivních látek na dynamiku bublin a s tím související procesy (pohyb bublin, absorpce, koalescence atd.) a charakterizovat vybrané PAL měřením relevantních fyzikálně-chemických a transportních vlastností. Práce zahrnuje měření mezifázové reologie, pozorování dynamiky bublin pomocí rychloběžné kamery, stavbu jednoúčelových drobných zařízení pro provádění experimentů a interpretaci získaných výsledků. Požadované vzdělání a schopnosti • VŠ studium chemického, strojního inženýrství nebo fyzikální chemie; • Systematický a tvůrčí přístup k práci, schopnost týmové spolupráce.

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

Anotace

Práce významně rozšíří spolupráci, zahájenou v minulých dvou letech na žádost průmyslového partnera. Ve formě výsledků se dosud jedná o prvotní studii provedenou v předchozím akademickém roce formou bakalářské práce. Jelikož je kaprolaktam jako meziprodukt při výrobě Nylonu nabízen na trhu již řadu let/desetiletí, není překvapivé, že existuje řada popsaných postupů jeho výroby. Jednotlivé výrobní postupy jsou stále intenzifikovány a optimalizovány. Cílem této práce je systematický popis procesů v technologii výroby kaprolaktamu ve firmě Spolana Neratovice a zmapování procesních parametrů, jejichž změn by bylo možno využít k optimalizaci výroby. Účelovými funkcemi optimalizace bude například čistota produktu nebo rafinátu z extrakční části technologie a dále parametry ovlivňující dopad technologie na životní prostředí. Díky vedení práce ve spolupráci s firmou bude mít student možnost se kromě práce v kolektivu studentů a učitelů na VŠCHT seznámit také s průmyslovým prostředím a způsobem práce v něm.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Dr. Ing. Petr Klusoň

Anotace

Mikrofluidní zařízení hrají klíčovou roli při propojování oblastí chemického inženýrství a medicíny a umožňují interdisciplinární výzkum. Tyto miniaturizované systémy manipulují s malými objemy tekutin a nabízejí přesnou kontrolu pro studium biologických procesů a podávání léčiv. V chemickém inženýrství pomáhá mikrofluidika při optimalizaci reakcí, zvyšování účinnosti procesů a vývoji pokročilých materiálů. Zároveň v medicíně tato zařízení usnadňují složité analýzy buněk, biomolekul a mechanismů nemocí. Tato práce se bude zabývat integrací mikrofluidních zařízení pro studium průběhu chemických a biologických procesů v oblasti personalizované medicíny a diagnostiky. Uchazeč by měl mít aktivní zájem o chemii nebo biochemii a také mít kladný vztah k experimentální laboratorní práci, která je nutná pro studium procesů v mikrofluidním prostoru, vyhodnocení a analýze získaných dat. K plnění zadaných úkolů bude vyžadována samostatnost, kreativnost, schopnost týmové práce, zájem učit se nové věci a v neposlední řadě také znalosti anglického jazyka.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Petr Stavárek, Ph.D.

Anotace

Mikroreaktory představují perspektivní zařízení, která pro své výhodné vlastnosti nacházejí stále rozšířenější uplatnění v mnoha chemických procesech. Výhodou mikroreaktorů je, že při vhodné geometrické konstrukci vzhledem ke studovanému procesu, geometrie jejich reakčního prostoru dovoluje studovat reakce nebo testovat katalyzátory za podmínek bez limitace transportem hmoty a tepla. Náplní předkládaného tématu je proto studium tepelně zabarvených převážně katalytických reakcí v plynné fázi s využitím mikroreaktoru s cílem optimalizace konstrukce. Práce bude zahrnovat experimentální laboratorní testy s modelovými reakcemi, zpracování dat, matematický popis kinetiky a transportních veličin s cílem návrhu mikroreaktoru pro optimální průběh studované reakce a maximální prostorový výtěžek. Uchazeč by měl disponovat dobrými znalostmi chemického a reakčního inženýrství a mít kladný vztah k práci s PC, který je potřebný k osvojení si systémů sběru dat, jejich vyhodnocení a matematickému modelování. K plnění zadaných úkolů bude vyžadována samostatnost, kreativnost, schopnost týmové práce, zájem učit se nové věci a znalost anglického jazyka.

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

Anotace

With the development of artificial intelligence, new opportunities for genuinely autonomous control of industrial processes emerge. One of the key features that artificial intelligence systems pose is seeking patterns in extensive data collection. Contrary to the classical operation paradigm of control systems monitoring pre-defined process variables, AI systems monitor the whole process, enabling the prediction of future system development and identifying potential risks before they arise. On the other hand, contemporary AI systems are also known for their low generalization and extrapolation capabilities, resulting in the need for enormous training datasets and unexpected behavior outside the scope of training data, for example, if one or multiple data inputs fail. To address these weaknesses, the concept of a hybrid -- physics-informed -- artificial intelligence was tested by various researchers, showing significant improvement in both mentioned issues. The hybrid system comprises an artificial neural network and a physical or semi-empirical model of the process, combining the AI computational performance and capability to seek patterns with the process's fundamental models limiting the AI outputs. Several case studies proved that physics-informed neural networks require significantly less training data and offer better extrapolation capabilities than conventional systems. The dissertation topic aims to develop a framework for a hybrid autonomous system capable of controlling the whole industrial process of drinking water treatment. The work consists of experimental work as well as mathematical modeling. In cooperation with programmers, water treatment specialists, and industrial partners, you will develop a hybrid AI system combining artificial neural networks with the engineering models of individual processes in a drinking water treatment facility - coagulation, filtration, adsorption, disinfection, etc. The models will be calibrated and validated using the data from a pilot-plant water treatment facility; the same facility will be used for hybrid system evaluation. The facility enables us to calibrate and test the system operation under acceptable conditions (producing drinking water) as well as under extreme situations resulting in production failure, promising system robustness and reliability. If the pilot tests succeed, the system will be further tested with industrial partners on full-scale water treatment plants.

Garantující pracoviště:	Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Ústav chemického inženýrství
Studijní program/specializace:	Chemické a procesní inženýrství ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

Anotace

Rotační zařízení pro tepelné zpracování hrají v průmyslu klíčovou roli, poskytují totiž kontrolované a rovnoměrné ohřívání, které je nezbytné pro zpracování sypkých materiálů. Optimalizace těchto zařízení je závislá na porozumění dynamice granulárních materiálů, což má přímý dopad na spotřebu energie, dobu zpracování a mechanickou integritu zpracovávaných materiálů. Tento doktorský projekt se zaměří na optimalizaci chování sypkých hmot v rotačních zařízeních pro tepelné zpracování, s využitím simulací založených na metodě diskrétních prvků (DEM), které budou doplněny o experimentální validaci. Simulace DEM budou sloužit k modelování interakcí mezi diskrétními částicemi za účelem optimalizace jejich dynamického chování. Experimentální práce potvrdí a upřesní tyto modely, aby byla zajištěna jejich přesnost a aplikovatelnost v průmyslovém měřítku. Synergie mezi simulačními a experimentálními výsledky má za cíl vylepšit konstrukci zařízení a efektivitu procesů, což má široké důsledky pro zpracovatelský průmysl. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, matematickém modelovaní, počítačových vědách, • ochota učit se nové věci, schopnost týmové práce.

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:	doc. Ing. Pavel Hrnčiřík, Ph.D.

Anotace

Kvalita řízení biotechnologických výrobních procesů používaných ve farmacii a potravinářství je často limitována omezenou možností on-line měření hodnot klíčových procesních ukazatelů (např. koncentrace buněk, rychlost růstu, produkce, apod.). Jedním z možných řešení je použití softwarových senzorů pro průběžné odhadování hodnot klíčových procesních ukazatelů na základě on-line měřitelných procesních veličin. Práce je zaměřena na vývoj hybridních softwarových senzorů a datově řízených softwarových senzorů s dynamicky přepínanou strukturou, které budou schopny vyhodnocovat kvalitu svého odhadu v průběhu procesu odhadu a průběžně upravovat skladbu svých datových vstupů, tedy využívat pro každou jednotlivou fázi procesu jinou on-line měřenou veličinu nebo sadu proměnných.

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

Anotace

Cílem disertační práce je návrh a implementace komplexního systému pro analýzu biomedicínských dat. Data pro analýzu budou poskytnuta/naměřena ve Fakultní nemocnici Královské Vinohrady Praha a Nemocnice Pardubického kraje. Systém bude (i) sloužit jako pomocný nástroj specialisty (lékaře) při objektivním posouzení aktuálního stavu pacienta, (ii) umožňovat analýzu jedno- i vícerozměrových dat (především EKG, tepová frekvence, pohybová data, případně CT a NMR). Metodika využitá pro analýzu bude postavená na klasických statistických metodách (OLR, RF, atp.) zároveň bude využívat metody hlubokého učení.

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

Zvyšující se odolnost bakterií vůči stávajícím antibiotikům představuje významné globální ohrožení veřejného zdraví. Stávající antibiotické léčby často čelí výzvám při efektivní dodávce léčiv na místo infekce, což vede k nechtěným mimo-cílovým účinkům a rozvoji a šíření rezistence na léky. Proto je naléhavá potřeba rozvoje přístupů, které mohou efektivně dodávat antimikrobiální náklady na místo infekce. Systémy pro dodávání léků založené na mikro/nano-robotech s antimikrobiálními vlastnostmi se nedávno objevily, a získaly značný zájem jako potenciální terapeutické řešení proti bakteriální rezistenci. Mikro a nanoroboti jsou zmenšené ovladatelné zařízení navržené pro provoz na mikrometrové a nanometrové úrovni. Projevují schopnost autonomního nebo polem řízeného pohybu, aktivní přepravy terapeutických nákladů, provedení přesné mikromanipulace, použití robustních mechanických sil během pohybu a reakci na interní faktory (jako je pH, chemické gradienty atd.) nebo vnější podněty (včetně magnetického pole, světla, ultrazvuku atd.). Tyto vlastnosti umožňují cílené dodání antimikrobiálních látek na infikovaná místa a zvyšují průnik skrz bakteriální biofilmy. Navzdory dosavadním úsilím je tato oblast výzkumu teprve v plenkách. Například k řešení složitých podmínek infekce je nezbytné vyvinout multifunkční antimikrobiální mikro/nanoroboty. Navíc při jejich návrhu je třeba zvážit i biokompatibilitu a biodegradabilitu/obnovitelnost antimikrobiálních mikro/nanorobotů. Tento projekt se zaměří na návrh, vývoj a charakterizaci nových biodegradovatelných multifunkčních mikro/nanorobotů k boji proti rezistenci bakterií. Experimentální vývoj antimikrobiálních mikro/nanorobotů bude podporován výpočetním návrhem.

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:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Mgr. Pavel Cejnar, Ph.D.

Anotace

Tato práce se zaměřuje na zpracování, rekonstrukci a analýzu vícedimenzionálních signálů, zejména těch s významnými rušivými složkami. Analýza smíšených chemických vzorků, využívající techniky jako je hmotnostní spektrometrie a kapilární elektroforéza, generuje obrovské množství dat, která jsou často ovlivněna mnoha nežádoucími fyzikálními faktory. Cílem je zaměřit se na identifikaci a optimalizaci vhodných statistických a strojových učebních modelů. To zahrnuje porovnávání různých modelů a jejich zdokonalení s důrazem na filtrování nechtěných složek, rekonstrukci optimálních signálů a přímou extrakci důležitých hodnot. Práce zahrnuje spolupráci s ústavem biochemie a mikrobiologie a využívá jejich rozsáhlé zkušenosti s analýzou proteinů pomocí hmotnostní spektrometrie.

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 a vývojem ekologicky nezávadných kompozitů ve formě flexibilních, samonosných filmů pro stínění elektromagnetických interferencí (EMI). Kompozity budou připraveny z přírodní celulózy a účinných receptorů EMI (např. supramolekulárních vodivých polymerů, uhlíkových nanotrubek, grafenu, atd.). Budou navrženy nové přístupy ke kompatibilizaci matrice/receptoru. Kromě toho budou studovány základní aspekty chování kompozitů tak, aby bylo možné porozumět interakcím mezi fázemi kompozitů a vztahy mezi jejich strukturou a vlastnostmi. Kompozity a jejich dílčí materiály budou testovány pomocí stejnosměrného a střídavého elektrického signálu s cílem odhalit zákonitosti, které vedou k jejich výsledné stínící účinnosti. Nakonec bude studován synergický účinek obou receptorů vedoucí k nastavitelné účinnosti stínění EMI absorpcí nebo odrazem ve frekvenčním rozsahu 0,1 - 18 GHz.

Garantující pracoviště:	Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky
Studijní program/specializace:	Molekulární chemická fyzika a senzorika ( 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:	Měření a zpracování signálů v chemii ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Pavel Hrnčiřík, Ph.D.

Anotace

V uplynulém desetiletí došlo k dynamickému rozvoji leteckého laserového skenování výškopisu území většiny evropských zemí včetně České republiky. Digitální modely reliéfu, které jsou jedním z výsledků tohoto laserového skenování poskytují mimořádně velké množství detailních informací o charakteru zemského povrchu v rámci daného území. Manuální analýza těchto datových sad je velmi pracná a zdlouhavá a v případě zkoumání větších území tedy poměrně neefektivní i z pohledu nákladů na lidskou práci. Metody strojového učení v této souvislosti nabízejí perspektivní alternativu pro řešení tohoto velmi aktuálního problému. Tato práce je konkrétně zaměřena na analytické zpracování digitálních modelů reliéfu pomocí metod strojového učení za účelem identifikace a klasifikace reliktů terénních objektů vytvořených lidskou činností (využití např. v archeologii, ochraně přírody, apod.).

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.