Katedra fyziky povrchů a plazmatu

Nabídka témat bakalářských prací pro šk. rok 2024/2025

zobrazit předchozí rok (2023/2024), další rok (2025/2026)

cepice Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok 2024/2025 následující témata bakalářských prací.

Zápis Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.

Práce pro zaměření Fyzika povrchů a ionizovaných prostředí (OF)

Studium vlivu srážek na parametry slunečního větru
Study of the influence of collisions on solar wind parameters


Vedoucí: Mgr. Tereza Ďurovcová, Ph.D.
Konzultant: Prof. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc. - A226, tel. 2301 Prof. RNDr. Jana Šafránková, DrSc. - A226, tel. 2301

Anotace:
Sluneční vítr, kontinuální proud částic vycházející ze Slunce a šířící se meziplanetárním prostředím, není ani v blízkosti Země v termodynamické rovnováze. Vyskytují se v něm různé populace iontů, které se mohou pohybovat odlišnými rychlostmi a mít různé teploty. Přestože má sluneční vítr nízkou hustotu a probíhá v něm málo srážek, pozorování v blízkosti Země naznačují, že mnoho jeho parametrů závisí na počtu srážek prodělaných během jeho šíření od Slunce k Zemi, tzv. kolizním věku. Cílem bakalářské práce je provést rešerši a porovnání metod stanovení kolizního věku slunečního větru a následně provést studii závislosti parametrů slunečního větru na kolizním věku pro různé vzdálenosti od Slunce. Hlavním nástrojem pro řešení je analýza a interpretace dat z monitorů slunečního větru umístěných na družicích.

Zásady pro vypracování:

1) Studium literatury o slunečním větru, jeho netermálních vlastnostech a stanovení kolizního věku. 2) Seznámení se s principem měření monitorů slunečního větru, se strukturou datových souborů a s algoritmy pro výpočet parametrů slunečního větru. 3) Porovnání různých metod určení kolizního věku. 4) Studium závislosti parametrů slunečního větru na kolizním věku v různých vzdálenostech od Slunce.

Seznam odborné literatury:

[1] M. G. Kivelson, C. T. Russell: Introduction to Space Physics. University Press, Cambridge 1995. F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha, 1984. [2] T. Ďurovcová, J. Šafránková, Z. Němeček: Proton Beam Abundance Variations and Their Relation to Alpha Particle Properties, Astrophys. J., 923(2): 170, 2021. [3] R. Chhiber, A. V. Usmanov, W. H. Matthaeus, M. L. Goldstein: Solar Wind Collisional Age from a Global Magnetohydrodynamics Simulation, The Astrophysical Journal, 821(1): 34, 2016. [4] Časopisecká literatura po dohodě s vedoucím

Studium fyzikálních a chemických vlastností nových alkalických výměnných membrán
Study of physical and chemical properties of new alkaline exchange membranes


Vedoucí: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D. - A145, L067, tel. 2733, 2763
Konzultant: Yevheniia Lobko, Ph.D. - A 145, tel. 2733

Anotace:

Naléhavá potřeba obnovitelných zdrojů energie činí vodíkovou technologii životaschopnou možností. Významnou technologickou výzvou je učinit tuto technologii cenově a široce dostupnou, zejména pokud jde o náklady na klíčové komponenty, jako jsou membrány a katalyzátory. Přechod provozu elektrolyzérů a palivových článků z kyselého na alkalické prostředí může pomoci tento problém vyřešit, avšak jednou z hlavních výzev této technologie je vývoj vysoce výkonných polymerních membrán.

Cílem této práce je zkoumat fyzikálně-chemické vlastnosti nových alkalických výměnných membrán, se zaměřením na vodivost a propustnost pro plyny. Pochopení teplotní závislosti vodivosti aniontových výměnných membrán a vlivu pH je klíčové pro objasnění vodivostních mechanismů uvnitř polymeru. Také bude studována propustnost membrány pro plyn s ohledem na mikrostrukturu a chemické složení, což bude analyzováno pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a energiově disperzní rentgenové spektroskopie (EDX).

Zásady pro vypracování:

1. Studium příslušné literatury. 2.Seznámení s technikami přípravy vrstev katalyzátoru. 3. Pochopení a zvládnutí techniky měření impedance. 4. Aplikace potenciodynamických elektrochemických technik pro měření plynotěsnosti membrány. 5. Měření technikami SEM a EDX. 6. Zpracování dat a sepsání bakalářské práce

Literatura

[1] D. Zhang, et al., Nano Research Energy, 2023, 2: e9120050, DOI:10.26599/nre.2023.9120050 [2] K. F. L. Hagesteijn et al., Journal of Materials Science , 2018, 53: 11131, DOI: 10.1007/s10853-018-2409-y [3] Polymer Electrolytes: Characterization Techniques and Energy Applications, T. Winie, A. K. Arof, S. Thomas (Editors), 2020 Wiley, ISBN: 978-3-527-34200-6 [4] Polymer Electrolytes: Fundamentals and Applications, Woodhead Publishing in Materials, C. Sequeira, D. Santos, 2010 Elsevier, ISBN 1845699777

Growth of ceria thin films on the nanopatterned Al2O3/Ni3Al(111) surface
Studium růstu tenkých vrstev oxidu ceru na nanostrukturním povrchu Al2O3/Ni3Al(111)


Předběžní zájemci: Paulína Dujavová
Vedoucí: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.

Anotace:

Oxid ceru je dobře známý a široce využívaný materiál díky své schopnosti snadno ukládat a následně uvolňovat kyslík [1]. Tato vlastnost ho předurčuje k využití v různých katalytických aplikacích (oxidace CO, water-gas-shift, reformace uhlovodíků …), kde slouží jako aktivní substrát pro katalyticky aktivní kovy jako jsou platina, rhodium a nikl [4, 5].

Je známo, že jedním z klíčových faktorů ovlivňujících aktivitu katalyzátorů založených na oxidu ceru je velikost nanočástic [6]. V rámci této bakalářské práce budou připraveny tenké vrstvy oxidu ceru na nanostrukturním substrátu Al2O3/Ni3Al(111) [7]. Řada studií ukazuje, že nanostruktura tohoto povrchu je vhodná pro růst uspořádaných kovových klastrů s definovanou velikostí [7, 8].

V rámci této práce bude připraven povrch Al2O3/Ni3Al(111). Na tento povrch bude deponováno malé množství ceru za různých podmínek (v ultravysokém vakuu, za přítomnosti kyslíku, se zárodečnou vrstvou Pd klastrů). Povrchová struktura a chemický stav připravených vrstev budou kontrolovány pomocí dostupných metod: nízkoenergetická elektronová difrakce (LEED), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a skenovací tunelová mikroskopie (STM).

Cílem práce bude zjistit, jestli je povrch Al2O3/Ni3Al(111) možné využít jako vzor pro růst uspořádaných klastrů oxidu ceru s definovanou velikostí. Získané poznatky mohou sloužit jako základ dalšího studia CeO2-Al2O3 systému v reakčních podmínkách, tj. za přítomnosti reaktivních plynů, za zvýšené teploty apod.

Zásady pro vypracování:

1) Bibliografická rešerše. 2) Seznámení se s dostupnými experimentálními metodami. 3) Příprava monokrystalického substrátu v ultra-vysokém vakuu. 5) Depozice Ce na připravený povrch. 6) Charakterizace připravených vzorků pomocí dostupných experimentálních metod. 7) Vyhodnocení výsledků. 8) Sepsání bakalářské práce.

Literatura

[1] A. Trovarelli (Ed.), Catalysis by Ceria and Related Materials. Imperial College Press, London (2002), ISBN: 978-1-78326-131-4 [2] B. Voightlaender, Scanning Probe Microscopy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2015), ISBN: 978-3-662-45240-0 [3] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013), ISBN: 978-3-642-27381-0 [4] S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265 [5] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935 [6] G.M. Mullen et al. React. Chem. Eng., 3, 75-85 (2018) [7] M. Schmid et al. PRL 99, 196104 (2007) [8] G. Hamm et al. Nanotechnology 17, 1943 (2006)