Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2013/2014 následující témata bakalářských prací.zobrazit předchozí rok (2012/2013), další rok (2014/2015)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2013/2014 následující témata bakalářských prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Vedoucí: 
Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr. - A134, A141, tel. 2776, 2751
Anotace:
Znalost složení povrchů pevných látek (do hloubky několika nm) je důležitý parametr, který se uplatňuje při mnoha technologických procesech. Jmenujme například interakci plynů s povrchem a s ní související heterogenní katalýzu - proces významný v praxi i intenzivně studovaný v laboratořích základního i aplikovaného výzkumu či problematiku přechodu elektronu z jedné pevné látky do druhé, která se týká funkce většiny elektronických součástek a která souvisí s chemickým složením povrchu.
Kvantitativní analýzu povrchů pevných látek je možno provádět nejrůznějšími metodami, které jsou založeny na určité odezvě, kterou pevná látka reaguje na působení konkrétního primárního činidla. V naší laboratoři používáme metodu Rentgenové fotoelektronové spektroskopie - X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). V ní sledujeme spektrum fotoelektronů, které jsou emitovány pomocí měkkého rentgenového záření dopadajícího na vzorek. Vyhodnocujeme polohu, tvar a intenzitu získaných fotoelektronových píků. Z nich můžeme provést kvalitativní analýzu vzorku (chemické složení), kvantitativní analýzu (koncentrace jednotlivých složek) a dokonce i stanovit chemický stav jednotlivých prvků ve vzorku obsažených.
Získané fotoelektronové spektrum je ovšem ovlivněno "přístrojovou funkcí" analyzátoru, hlavně transmisní funkcí (závislost intenzity elektronů procházejících analyzátorem na jejich kinetické energii) a dalšími efekty. Pro správnou kvantitativní analýzu vzorku je třeba tyto parametry znát a do interpretace změřených spekter zahrnout. V roce 2001 provedl kompletní analýzy námi používaného analyzátoru energií elektronů Omicron EA 125 Tomáš Skála ve své diplomové práci. Vypsaná bakalářská práce má za úkol část jeho měření zreprodukovat a zjistit, nakolik jsou dosud platné jeho závěry, zejména co se týká transmisní funkce. Případné odchylky mohly nastat díky několika opravám analyzátoru, stěhování aparatury, opotřebování provozem atd.
Práce umožní seznámit se detailně s funkcí elektronově optického sytému - analyzátoru energií. Pro její vypracování je potřeba provést víceméně standardní měření, ovšem s dostatečnou přesností a pečlivostí. Případnému zájemci o studium povrchů metodami elektronové spektroskopie pomůže získat praktické zkušenosti potřebné pro kvantitativní analýzu povrchu.
Zásady pro vypracování
1) Seznámit se s principem funkce hemisférického analyzátoru energií elektronů.
2) Seznámit se s principy kvantitativní analýzy povrchu prováděné metodou XPS.
3) Provést kontrolní měření na vybraných kovech (Au, Ag, Cu) v různých modech analyzátoru, při různých průletových energiích Epas atd.
4) Vyhodnotit získaná spektra, stanovit transmisní funkci analyzátoru, závislosti intenzity signálu a rozlišení na Epas atd.
5) Získané výsledky porovnat s měřeními provedenými v roce 2001, zhodnotit „opotřebení“ analyzátoru.
6) Získané výsledky sepsat ve formě bakalářské práce.
Literaratura
1) D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990.
2) EA 125 Energy Analyser – manuál firmy Omicron.
3) Tomáš Skála, Diplomová práce, KEVF MFF UK, 2001.
4) Články v odborných časopisech podle dohody studenta s vedoucím práce.
Vedoucí: Doc. RNDr. Ondřej Santolík, Dr. - A232, tel. 2302
Anotace:
Aurorální sykot jsou elektromagnetické vlny šířící se kosmickým plazmatem nad oblastmi vzniku polárních září (tzv. aurorálními oblastmi). Tyto vlny vznikají ve výšce 2 až 4 poloměrů Země na frekvencích stovek Hz až desítek kHz. Pro jejich detekci je vhodné používat družice s polární dráhou letu. Po převedení zaznamenaného elektrického signálu na akustický vzniká příznačný syčivý zvuk, podle toho také vznikl název aurorální sykot (angl. auroral hiss).
Součástí bakalářské práce je studium dat zaznamenaných družicemi CLUSTER evropské kosmické agentury. Tyto výsledky budou použity k upřesnění rozsahu oblasti, ve které je aurorální sykot pozorován a k objasnění statistických vlastností jeho šíření. Podstatnou součástí práce je studium existující literatury a sepsání jejího souhrnu. Na práci lze navázat v následném magisterském, případně doktorském studiu.
Zásady pro vypracování:
1) Studium literatury, sepsání přehledu výzkumu aurorálního sykotu
2) Studium přístrojového vybavení družic CLUSTER a dostupných programů pro analýzu vlnových dat této družice (http://os.matfyz.cz/PRASSADCO/).
3) Analýza měření aurorálního sykotu zaznamenaných družicemi CLUSTER.
Seznam odborné literatury:
T. H. Stix: Waves in plasmas, AIP New York,1992.
F.F. Chen: Introduction to plasma physics and controlled fusion, vol.1: Plasma physics,
Plenum press, New York, 1984.
Časopisecká literatura dle dohody s vedoucím práce
Vedoucí: RNDr. František Němec, Ph.D. - A243, tel. 2330
Anotace:
Současné měření několika různých složek elektromagnetického pole umožňuje provést detailní vlnovou analýzu pozorovaných elektromagnetických vln (tj. určení směru vlnového vektoru, polarizace, atd.). Cílem práce je provést systematickou studii vlnových vlastností pozorovaných ve výškách okolo 700 km družicí DEMETER. Výsledky práce by měly přispět k určení zdrojů pozorovaných vln a odhadu jejich relativní důležitosti. Téma může být dále rozvinuto v rámci magisterského studia. Podrobnější informace osobně.
Cíle bakalářské práce:
1. Seznámení se s družicí DEMETER, zvládnutí základní práce s daty.
2. Seznámení se s metodami vlnové analýzy.
3. Úprava a využití stávajícího softwaru pro vlnovou analýzu pro účely statistické studie.
4. Vyhodnocení a diskuze pozorovaných závislostí.
Seznam odborné literatury:
[1] Gurnett, D. A., and Bhattacharjee, A.: Introduction to Plasma Physics: With Space and Laboratory Applications, Cambridge University Press, 2005.
[2] F.F. Chen: Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Vol.1: Plasma Physics, Springer, 1984.
[3] Články v odborných časopisech doporučené vedoucím práce.
Vedoucí: RNDr. Daniel Mazur, Ph.D. - A 135, tel. 2749
Konzultant: Khalakhan Ivan
Anotace:
Laboratoř fyziky povrchů provádí úspěšný výzkum v oblasti katalyzátorů pro vodíkové palivové články a její záběr sahá od čistě modelových studií až k velmi praktickým. Vyvinuli jsme zvlášť slibný materiál na bázi oxidu ceru (CeO2), který připravujeme ve vakuu buďto ve formě modelových, krystalograficky definovaných struktur, nebo ve formě porézních polykrystalických vrstev. Tyto mají díky mnohonásobně zvětšenému efektivnímu povrchu skvělé vyhlídky na uplatnění v praxi. Od konce roku 2012 vedeme evropský projekt zaměřený na uplatnění katalyzátorů s nízkým obsahem drahých kovů v planárních miniaturizovaných palivových článcích pro zabudování do integrovaných obvodů.
Pro přenos poznatků základního fyzikálního výzkumu pevných látek je třeba prozkoumat jejich vlastnosti, tedy morfologii, stabilitu a reaktivitu, v prostředí blízkém podmíknkám skutečného nasazení v praxi. K tomu slouží třída tzv. operando metod, mezi něž patří i nový elektrochemický mikroskop atomárních sil (EC-AFM, MultiMode 8 firmy Bruker) v laboratoři fyziky povrchů. Tento výrobce, je v současnosti jediný na světě, který u svých mikroskopů umožňuje paralelního zobrazení morfologie s mapami nanomechanických vlastností (adheze, pružnosti, tvrdosti) pomocí patentovaného módu Peak Force Tapping. Mimoto obsahuje celu pro měření elektrochemických vlastností (vodivosti, reaktivity, změn způsobených probíhajícími reakcemi) v kapalinách. Zprovozněný v květnu 2013 se ihned, a v souladu s očekáváním, stal platným nástrojem zkoumání katalytických vrstev.
Cílem vypisované práce bude zkoumání nanomechanických a elektrochemických vlastností katalytických vrstev, zejména oxidu ceru dopovaného malým množstvím platiny, a jejich změny způsobované cyklickou oxidací a redukcí povrchu. Měření budou probíhat na vzduchu a v kapalinách – ve vodě a elektrolytech simulujících prostředí nízkoteplotních palivových článků. Student se bude spolupodílet na přípravě vrstev katalyzátorů (zejména metodou magnetronového naprašování) a bude mít na starosti jejich měření, oxidačně-redukční cyklování a analýzu obrazových dat.
Cíle práce:
- detailní obeznámení s mikroskopem atomárních sil (AFM), jeho dostupnými měřicími módy a metodou cyklické voltametrie;
- seznámení s metodou přípravy vrstev magnetronovým naprašováním;
- příprava vrstev katalyzátorů, jejich cyklování a měření pomocí EC-AFM;
- analýza obrazových dat, interpretace a prezentace.
Literatura:
[1] Metody analýzy povrchů: iontové, sondové a speciální metody, Editoři L. Frank a J. Král, (Academia, Praha, 2002).
[2] Introduction to Bruker’s ScanAsyst and PeakForce Tapping AFM Technology, Application Note #133, Bruker.
[3] M. Vorokhta et al., Nanostructured Pt–CeO2 thin film catalyst grown on graphite foil by magnetron sputtering, Appl. Surf. Sci. (2013), 267 (1), pp 119–123.
Vedoucí: RNDr. Daniel Mazur, Ph.D. - A 135, tel. 2749
Anotace:
Struktura povrchu pevné látky spoluutváří a často určuje kinetiku interakcí tohoto povrchu s plynným a kapalným okolím. V případě katalyzátorů zkoumaných ve skupině fyziky povrchů je informace o struktuře potřebná k odhalení kinetiky reakcí s jednoduchými molekulami a následné optimalizaci povrchů vzhledem k žádoucím a nežádoucím reakčním cestám.
Vypisovaná bakalářská práce bude mít za cíl zkoumat strukturu redukovaných tenkých vrstev na bázi oxidu ceru od povrchu do hloubky několika atomárních vrstev. Vrstvy budou připravované a zkoumané na zařízení vybavené pro měření povrchových struktur metodami rozptylu pomalých elektronů (IV-LEED) a řádkovací tunelové mikroskopie (STM). Student bude v týmu spolupracovat na přípravě vzorků a bude mít na starosti měření a modelování metody IV-LEED u vybraných vzorků. Výpočetní část práce – modelování IV-LEED – bude zajištěno na výpočetním clusteru laboratoře. Práce bude součástí výzkumného programu laboratoře fyziky povrchů zaměřeného na katalyzátory pro konverzi energie ve vodíkových palivových článcích.
Cíle práce:
- Seznámení s metodou IV-LEED (experimentální a výpočetní část) a postupy přípravy modelových povrchů oxidu ceru v ultravysokém vakuu;
- Příprava modelové uspořádané tenké vrstvy redukovaného oxidu ceru, adsorpce H2O a CO;
- Měření povrchu pomocí elektronové difrakce a iterativní určování struktury prostřednictvím modelování dynamické teorie difrakce;
- Prezentace výsledků.
Literatura:
[1] M.A. Van Hove, W.H. Weinberg, C. M. Chan (1986). Low-Energy Electron Diffraction. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York.
[2] N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Solid State Physics (Saunders College, 1976).
[3] A. Trovarelli, Catalysis by ceria and related materials (Imperial College Press, London, 2002).
[4] V. Stetsovych et al. Epitaxial Cubic Ce2O3 Films via Ce–CeO2 Interfacial Reaction, JPC Letters (2013), 4, pp 866–871.