Katedra fyziky povrchů a plazmatu

Nabídka témat bakalářských prací pro šk. rok 2019/2020

zobrazit předchozí rok (2018/2019), další rok (2020/2021)

POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.

cepice Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok 2019/2020 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 deexcitace metastabilních atomů helia v nízkoteplotním plazmatu
Study of deexcitation of metastable helium atoms in low temperature plasma


Vedoucí: RNDr. Petr Dohnal, Ph.D.
Konzultant: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237

Anotace:

Nízkoteplotní plazma se vyskytuje ve sluneční soustavě, mezihvězdných oblacích plynu, ionosféře Země a planet sluneční soustavy a používá se v plazmatických technologiích. Předmětem bakalářské práce je studium deexcitace metastabilních atomů helia v reakci s argonem a molekulárním vodíkem v dohasínajícím plazmatu při teplotách pod 80 K. Koncentrace nejnižšího metastabilního stavu atomu helia bude měřena pomocí vysoce citlivé Cavity Ring-Down optické spektroskopie a koncentrace elektronů z posuvu rezonanční frekvence mikrovlnného resonátoru. Student se take seznámí s dalšími metodami diagnostiky nízkoteplotního plazmatu používanými v laboratoři.

Zásady pro vypracování

  1. Studium literatury a seznámení se s principy diagnostických metod používaných v laboratoři.
  2. Seznámení se s experimentem.
  3. Studium deexcitace metastabilních atomů helia ve stacionárním dohasínajícím plazmatu.
  4. Vyhodnocení naměřených dat a jejich srovnání s teorií a jinými experimenty.

Seznam odborné literatury

  1. Hutchinson I.H., Principles of Plasma Diagnostics, Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-80389-6.
  2. P. F. Bernath, Spectra of Atoms and Molecules, Oxford University Press, 2005, ISBN-13 978-0-19-517759-6.
  3. G. Berden, R. Engeln, Cavity Ring-Down Spectroscopy: Techniques and Applications, John Wiley & Sons, 2009, ISBN: 9781405176880.
  4. Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.

Adsorpce molekul ftalocyaninů na pasivovaném povrchu křemíku
Adsorption of phtalocyanine molecules on passivated silicon surface


Vedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc. - A325, A327, A332, tel. 2336, 2342, 2346

Anotace:

Ftalocyaniny (Pc) s atomem různých kovů a případnou substitucí vodíkových atomů ve vnějších cyklech jsou planární molekuly, které mohou tvořit dvourozměrné struktury na vhodných površích. Volba molekul a jejich uspořádání ve struktuře určuje elektronické vlastnosti struktury. Souvislost mezi architekturou molekulárních nízkodimenzionálních struktur a elektronickými vlastnostmi je motivací výzkumu a hledání vhodných stavebních jednotek pro molekulární elektroniku. Vývoj aktivních elektronických prvků na molekulární bázi a pracujících na nových principech je velkou výzvou při hledání alternativního řešení ke standardním polovodičovým technologiím. Z hlediska výhodné návaznosti na rozvinuté křemíkové technologie je zkoumání adsorpce a vzájemné interakce molekul Pc na površích křemíku v popředí zájmu. Studium se opírá o experimentální data získaná zejména pomocí skenovací tunelové mikroskopie (STM), která dokáže zobrazit povrch pevné látky s atomárním rozlišením. STM lze využít také pro zkoumání povrchové elektronové struktury a pro záznam povrchových procesů. 

Téma práce vychází z  výsledků získaných v laboratoři STM při studiu ftalocyaninů na kovem (In, Sn, Tl) pasivovaných površích křemíku. Molekuly Pc jsou při pokojové teplotě na pasivovaných površích značně pohyblivé a adsorbují výlučně na povrchových defektech. Nicméně i v adsorpční pozici nemusí být při pokojové teplotě molekula vázána stabilně a zobrazuje se v STM „rozmazaně“. Pro zkoumání mechanismu samouspořádání a stability molekul v adsorpční pozici je potřebné mít informaci o vazbě molekuly k povrchu. Po depozici vhodného množství molekul na povrch je možné pomocí STM zobrazovat a zkoumat povrch s atomárním rozlišením. Ochlazení vzorku dále umožní zmenšení pohyblivosti a „zviditelnění“ molekul Pc na povrchu a detailní zkoumání molekul adsorbovaných na defektech.

Úkoly:

  1. Porozumět principu měření pomocí STM a interpretaci obrazu. 
  2. Seznámení se s průběhem ultravakuového experimentu (příprava vzorku s pasivovaným povrchem, chlazení vzorku a měření pomocí STM). 
  3. Příprava a měření pro vybranou kombinaci Pc a povrchu. 
  4. Analýza získaných výsledků.

Literatura:

  1. Metody analýzy povrchů: iontové, sondové a speciální metody. Editoři: L. Frank, J. Král, Academia, Praha 2002. 
  2. Chen C.J., Introduction to Scanning Tunneling Microscopy, Oxford Univ. Press, Oxford 1993 
  3. Další literatura podle doporučení vedoucího práce

Studium růstu molekulárních vrstev pomocí difrakce pomalých elektronů
Growth of molecular layers studied by low-energy electron diffraction.


Vedoucí: Doc. RNDr. Pavel Kocán, Ph.D. - A330, A327, A332, tel. 2349, 2342, 2346
Konzultant: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc. - A325, A327, A332, tel. 2336, 2342, 2346

Anotace:

V nedávné době byl pozorován růst překvapivě uspořádaných organických molekul (PTCDA) na povrchu Ge(100) bez potřeby povrchové pasivace. Takový systém představuje ideální rozhraní mezi anorganickým a organickým polovodičem a má potenciální využití v hybridní elektronice. Z hlediska dnešního průmyslu by bylo ještě výhodnější nahradit povrch germania křemíkem – tyto možnosti však zatím nebyly dostatečně zkoumány. Náplní práce bude porovnání růstu organických vrstev na obou strukturně podobných površích pomocí difrakce pomalých elektronů.

Zásady pro vypracování

  1. Bibliografická rešerše
  2. Seznámení se s technikou přípravy vzorků Si(100) a Ge(100) a depozicí
  3. molekulárních vrstev
  4. Seznámení se s technikou difrakce pomalých elektronů (LEED)
  5. Příprava molekulárních vrstev (PTCDA, NTCDA) na studovaných površích a
  6. porovnání jejich uspořádanosti pomocí metody LEED

Literatura

  1. John A. Venables, Introduction to Surface and Thin Film Processes,
  2. Cambridge University Press, 2000.
  3. D. Phil Woodruff, Modern techniques of surface science, Cambridge
  4. University Press, 2016.
  5. Články v odborných časopisech podle doporučení vedoucího práce.

„On-surface synthesis“ definovaných molekulárních nanostruktur pro molekulární elektroniku.
On-surface synthesis of ordered molecular nanostructures for molecular electronics.


Vedoucí: Doc. RNDr. Pavel Sobotík, CSc. - A326, A327, A332, tel. 2250, 2342, 2346

Anotace:

Organické molekuly jsou používány pro vytváření organických polovodivých vrstev v OLED diodách, FET tranzistorech i solárních článcích. Pro integraci organických polovodičů do současné polovodičové technologie je stále intenzivněji studována problematika uspořádaného růstu organických molekul na upravených/pasivovaných polovodičových površích. Velmi zajimavé jsou pokusy o samovolný růst/syntézu molekulárních drátů či organických sítí. Pro tyto účely je důležité mít možnost zkoumat lokálně vlastnosti jednotlivých molekul, měnit jejich nábojový stav a charakterizovat transport náboje molekulou. Jako vhodný nástroj se nabízí tunelový mikroskop (STM), který umožňuje nejen atomární zobrazení zkoumaných struktur ale i charakterizaci jejich elektronických vlastností.

Cílem práce je definovaná depozice vybraných molekul (kovové ftalocyaniny, porphyriny a další) na kovem pasivovaný povrch křemíku (In/Sn-Si(111)) a následná charakterizace vzniklých molekulárních vrstev pomocí tunelové mikroskopie.

Zásady pro vypracování:

  1. Detailní seznámení se s metodou STM
  2. Zvládnutí definované depozice kovových ftalocyaninů sublimací z kelímku.
  3. Charakterizace deponovaných struktur pomocí STM
  4. Vyhodnocení experimentů

Literatura:

  1. B. Voigtlaender: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015.
  2. Methods of experimental physics: Scanning tunneling microscopy, ed.by J.A.Stroscio,W.J.Kaiser, Academic Press Ltd.,1993
  3. Aktuální dostupná časopisecká literatura

Obrázek: Molekula CuPC (Me=Cu) a příklad zobrazení s rozlišením molekulárních orbitalů v STM.

Experimentální studium ionosféry Marsu
Experimental studies of the Martian ionosphere


Vedoucí: Doc. RNDr. František Němec, Ph.D. - A243, tel. 2330

Anotace:

Ionosféra, tedy ionizovaná část atmosféry, je na denní straně formována primárně dopadajícím slunečním zářením, na noční straně pak kromě transportních procesů hraje podstatnou roli i ionizace dopadem energetických částic. V případě Marsu, který postrádá globální magnetické pole, hraje ionosféra a proudy v ní klíčovou roli při interakci planety se slunečním větrem. Předmětem práce je využití ionosférických měření družicemi Mars Express a MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) pro studium elektronových koncentrací v ionosféře. Zvláštní pozornost bude věnována charakterizaci dopadajícího slunečního záření a vlivu povrchových magnetických polí.

Cíle bakalářské práce:

  1. Seznámení se s družicemi Mars Express a MAVEN a relevantními datovými produkty
  2. Nastudování základů formování ionosféry a principů jejího radarového pozorování
  3. Charakterizace dopadajícího slunečního záření a jeho vlivu na maximální elektronové koncentrace
  4. Studium vlivu povrchových magnetických polí na formování ionosféry

Seznam odborné literatury:

  1. F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu. Academia, Praha, 1984.
  2. M. G. Kivelson, C. T. Russell: Introduction to Space Physics. University Press, Cambridge, 1995.
  3. G. K. Parks: Physics of Space Plasmas: An Introduction. 2nd ed. Westview Press, 2004.
  4. Články v odborných časopisech doporučené vedoucím práce.

Monitorování slunečního větru: propagace jeho parametrů z Lagrangeova L1 bodu k Zemi
Solar wind monitoring: propagating its parameters from the Lagrangian L1 point toward Earth


Vedoucí: Doc. RNDr. František Němec, Ph.D. - A243, tel. 2330

Anotace:

Sluneční vítr je tvořen plazmatem (primárně protony a elektrony) pohybujícím se radiálně směrem od Slunce rychlostí několik set kilometrů za sekundu. Ačkoli jsou jeho parametry typicky měřeny družicemi v blízkosti Lagrangeova L1 bodu (tj. přibližně 1.5 miliónu kilometrů před Zemí), pro předpověď a studium jeho interakce se Zemí je klíčové znát jeho parametry v blízkosti Země. Předmětem práce je využití dvoubodových měření (v L1 bodě a těsně před zemskou rázovou vlnou) pro studium přesnosti propagování parametrů slunečního větru z L1 bodu k Zemi.

Cíle bakalářské práce:

  1. Seznámení se s družicemi monitorujícími sluneční vítr
  2. Nastudování základů formování slunečního větru
  3. Srovnání parametrů slunečního větru měřených v blízkosti L1 bodu s parametry před rázovou vlnou
  4. Vyhodnocení přesnosti tradičně užívané metody propagování (OMNI data)

Seznam odborné literatury:

  1. F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu. Academia, Praha, 1984.
  2. M. G. Kivelson, C. T. Russell: Introduction to Space Physics. University Press, Cambridge, 1995.
  3. G. K. Parks: Physics of Space Plasmas: An Introduction. 2nd ed. Westview Press, 2004.
  4. Články v odborných časopisech doporučené vedoucím práce.

Svíčkové saze jako nosič katalyzátorů pro palivové články s polymerní membránou
Candle soot as a support for proton exchange membrane fuel cell catalysts


Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.

Anotace:

Palivové články s polymerní membránou patří mezi nejslibnější alternativní zdroje čisté energie. Nicméně, navzdory velkému potenciálu PEMFC jsou však stále daleko od komerční realizace, což je dáno především dvěma problémy: výrobními náklady a špatnou životností. Kromě velkého úsilí vynakládaného při hledání levného a účinného katalyzátoru pro PEMFC by dostatečná pozornost měla být také věnována výzkumu nosiče katalyzátoru, protože nosič může výrazně zvýšit efektivitu katalyzátoru. Hlavní požadavky na nosič katalyzátoru v PEMFC je velké specifická plocha pro zvýšení disperze katalyzátoru, vysoká vodivost elektronů pro zajištění toku elektronů z katalyzátoru na kolektor a dobrá dostupnost paliva.

Svíčkové saze, navzdory tomu že jsou známy po staletí, začaly přitahovat obrovskou pozornost vědců teprve nedávno, a to z pohledu slibných aplikací. Díky svému rychlému a jednoduchému způsobu přípravy, nízkým nákladům, vysokému povrchu, dobré vodivosti a hydrofobnosti jsou saze velmi perspektivním materiálem jako nosiče katalyzátoru v PEMFC. Tato práce bude zaměřena na přípravu a charakterizaci svíčkových sazí jako nosiče katalyzátoru pro PEMFC. Saze budou připravovány přímo z plamene svíčky, na ně bude nanesen katalyzátor pomocí metodou magnetronového naprašování. Morfologie a chemické složení vzorků budou charakterizovány pomocí elektronové mikroskopie (SEM) a fotoelektronové spektroskopie rentgenovského záření (XPS). Měření aktivity bude probíhat v palivovém článku.

Cílem práce je prozkoumat potenciální aplikaci svíčkových sazí v reálném zařízení PEMFC.

Zásady pro vypracování:

1) Rešerše literatury.
2) Seznámení s metodou přípravy tenkých vrstev a jednotlivými zařízeními, které budou využívány v rámci této práce.
3) Příprava katalyzátorů magnetronovým naprašováním na saze.
4) Studium morfologie, složení a aktivity připravených vrstev.
5) Zpracování experimentálních dat a sepsání bakalářské práce.

Literatura:

[1] Handbook of fuel cells: Fundamentals, technology, applications, W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger, Wiley 2003, ISBN: 978-0-471-49926-8
[2] I. Khalakhan et al. Candle soot as efficient support for proton exchange membrane fuel cell catalyst. Fuel cells, 2016, 16, 652-655.
[3] M.R. Mulay et al. Candle soot: Journey from a pollutant to a functional material, Carbon, 2019, 144, 684-712.

English version:

https://is.cuni.cz/studium/dipl_st/index.php?&doo=detail&did=213714

Nové materiály pro anodu elektrolyzéru vody
New materials for the water electrolyzer anode


Vedoucí: Mgr. Jaroslava Nováková, Ph.D.
Konzultant: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Anotace:

Jednou z možností jak redukovat použití fosilních paliv a využívat místo toho obnovitelné zdroje energie může být i tzv. vodíkové hospodářství. Jedná se o ekologicky šetrné řešení, kdy energie získaná z obnovitelných zdrojů (slunce, vítr) je v případě nadprodukce použita k elektrochemické konverzi vody na kapalný vodík prostřednictvím elektrolyzéru. Takto uložený vodík je následně použitý jako palivo pro palivové články.

Předmětem bakalářské práce bude zaměření se na nejvíce kritickou komponentu elektrolyzéru, a to katalyzátor na straně anody. V současnosti je jako katalyzátor používaná platina, to pro její malou dostupnost a vysokou cenu nejsou elektrolyzéry komerčně dostupné široké veřejnosti.

Cílem bakalářské práce bude příprava a studium alternativních katalyzátorů, sloučenin Ir-Ru, které jsou dobrým kandidátem pro vysokoaktivní katalyzátor s core-shell strukturou a sloučenin Ir-C, které vytváří tzv. hollow-structures. Vrstvy budou připravovány magnetronovým naprašováním a následně charakterizovány metodami elektronové mikroskopie SEM a TEM.

Zásady pro vypracování

1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s jednotlivými metodami.
3) Příprava tenkých vrstev metodou magnetronového naprašování.
4) Charakterizace připravených vzorků a studium jejich vlastností.
5) Vyhodnocení výsledků a sepsání práce. 

Literatura

[1] T. Reier, M. Oezaslan, P. Strasser, ACS Catal. (2012), 2, 8, 1765-1772.
[2] E. Antolini, ACS Catal. 2014, 4, 5, 1426-1440
[3] Egerton R., Physical Principles of Electron Microscopy, Springer, New York, USA, (2007), ISBN-13: 978-0387-25800- 0.
[4] D.B. Williams, C. B. Carter, Transmission Electron Microscopy, Springer, New York, USA, (2009), ISBN 978-0-387-77502-0.
[5] Odborné články podle doporučení vedoucí práce.

Studium procesů probíhajících na povrchu katalyzátoru palivového článku za podmínek blízkých jeho reálným pracovním podmínkám
Study of processes taking place on the surface of a fuel cell catalyst under conditions close ti its real working conditions


Vedoucí: Mykhailo Vorokhta, Ph.D.

Anotace:
Navrhovaná bakalářská práce bude zaměřena na studium chemických vlastností reálných katalytických vrstev obsahujících platinu metodou vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Tato moderní povrchová analytická technika umožňuje získání kompletní informace o chemickém stavu povrchu katalyzátoru přímo za podmínek blízkých reálným pracovním podmínkám katalyzátoru. Jedná se o jediné zařízení tohoto typu v celé České republice, na světě jich funguje pouze několik desítek. Cílem práce bude zjistit chemický stav platiny a její roli v procesech probíhajících na povrchu katalyzátoru palivového článku s polymerní membránou.

Zásady pro vypracování:

1. Seznámit se s vysokotlakou rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (NAP-XPS).
2. Příprava nanostrukturovaných tenkovrstvových katalyzátorů na bázi platiny deponovaných metodou magnetronového napašování.
3. Studium interakce připravených vrstev s plyny ve vyšších tlacích metodou NAP-XPS.
4. Vyhodnocení výsledků a sepsání práce

Seznam odborné literatury:

1. Polymer Electrolyte Fuel Cell, editor A. A. Franco, Pan Standford Publishing, Singapore 2013.
2. D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990. (Rentgenová fotoelektronová spektroskopie).
3. M. Salmeron and R. Schlogl, Ambient pressure photoelectron spectroscopy: A new tool for surface science and nanotechnology, Surf. Sci. Rep. 63, 169–199, 2008.
4. Články z odborné literatury dle doporučení vedoucího.

Studium modelového katalyzátoru s iridiem
Ir based model catalyst study


Vedoucí: RNDr. Kateřina Veltruská, CSc. - A131, A132, tel. 2243, 2734, 2732
Konzultant: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Anotace:

V souvislosti s narůstajícími počty zdrojů obnovitelné energie vzniká potřeba uskladnění přebytečné elektrické energie. Jednou z možností je přeměna elektrické energie v energii chemickou. K tomuto účelu je možné použít elektrolýzu vody v zařízení s protonově vodivou membránou (PEM-WE) za vzniku vodíku, který lze uskladnit a v budoucnu přeměnit zpět v energii elektrickou pomocí technologie palivových článků.

Ve skupině nanomateriálů již několik let probíhá výzkum naprašovaných katalyzátorů s obsahem Ir, Pt a Ru, vhodných pro PEM-WE, se snahou minimalizovat množství těchto vzácných kovů. Katalyzátory mají složitou strukturu a morfologii a je obtížné objasnit děje probíhající na jejich povrchu. K tomu slouží tzv. modelové katalyzátory – zjednodušené a velmi dobře definované systémy.

V rámci této práce bude studována depozice Ir na vhodné substráty, jejich vzájemná interakce, bude zkoumán vliv přítomnosti plynů při depozici a vliv teploty. Sledována bude zejména elektronová struktura vzniklých systémů.

Experimenty budou probíhat na aparatuře vybavené metodami fotoelektronové spektroskopie (XPS,UPS, XPD, ARUPS) a difrakcí pomalých elektronů (LEED).

Zásady pro vypracování:

1. Studium literatury
2. Seznámení s měřící aparaturou XPS/UPS/ISS/LEED
3. Depozice Ir - studium vlivu substrátu, vlivu přítomnosti plynů (kyslík, vodík, vodní páry) a teploty
4. Charakterizace vrstev metodami XPS, UPS, LEED
5. Zpracování dat

Literatura:

1. D. Briggs, M.P. Seah: Practical Surface Analysis, vol. 2 - Auger and X-ray Photoelectron spectroscopy, Wiley, 1990, ISBN 0-471-92081-9
2. J. Töpler, J. Lehmann: Hydrogen and Fuel Cell, Springer, 2014, ISBN 978-3-662-44972-1
3. časopisecká literatura po dohodě s vedoucí práce

Vplyv depozičných parametrov pri magnetónovom naprašovaní na morfológiu a účinnosť katalytickej vrstvy použitej v elektrolyzére vody
The influence of deposition parameters during magnetron sputtering on morphology and efficiency of catalytic layers used in water electrolyzers


Vedoucí: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Anotace:
Magnetrónové naprašovanie je jednu z najrozšírenejších a najuniverzálnejších metód depozície tenkých vrstiev. Jeho výhody spočívajú predovšetkým vo variabilite depozičných rýchlostí, výbornej adhézii vrstiev, možnosti operácie pri izbovej teplote, možnosti prípravy rôznych zmesných štruktúr, ako aj schopnosti deponovať jak vodivé, tak aj nevodivé materiály. Zmenou podmienok počas depozície, typicky tlaku, privedeného výkonu, či teploty substrátu, je možné docieliť rôznej morfológie vrstvy pri jej rovnakom chemickom zložení. Cieľom práce bude zoznámiť sa s fungovovaním depozičného zariadenia obsahujúceho tri balancované magnetróny a pripraviť sériu tenkovrstvých irídiových katalyzátorov prášných pri diametrálne odlišných parametroch, pričom ich chemický stav a hrúbka bude zachovaná. Následne sa pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie bude pozorovať miera odlišnosti ich morfológie. Záverom sa vzorky s najrôznorodejšou morfológiou zmerajú v článku elektrolyzéru vody, ktorý využíva irídium, ako katalyzátor jednej zo svojích polreakcií. Ukáže sa teda, ako významne je samotná morfológia vrstvy schopná ovplyvniť účinnosť takéhoto elektrochemického zariadenia, ktoré je kľúčovým pre fungovanie vodíkového hospodárstva.

Zásady pre vypracovanie:

1) Bibliografická rešerš.
2) Zoznámenie sa s jednotlivými experimentálnymi metódami.
3) Príprava série tenkovrstvových katalyzátorov pre PEMWE.
4) Charakterizácia pripravených vzoriek a štúdium ich vlastností.
5) Vyhodnotenie výsledkov.
6) Spísanie bakalárskej práce.

Literatúra:

1) M. Braun, Magnetron Sputtering Technique, Handb. Manuf. Eng. Technol., Springer (2015) 2929–2957. doi:10.1007/978-1-4471-4670-4_28.
2) M. Carmo, D.L. Fritz, J. Mergel, D. Stolten, A comprehensive review on PEM water electrolysis, Int. J. Hydrogen Energy. 38 (2013) 4901–4934. doi:10.1016/j.ijhydene.2013.01.151.

Studium tlakem indukovaných změn monokrystalických povrchů
Study of the pressure-induced changes of single-crystal surfaces


Vedoucí: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.

Anotace:

V povrchové fyzice se monokrystalické povrchy dlouhodobě používají jako zjednodušené modelové systémy pro studium základních povrchových rekonstrukcí a pro studium jednoduchých chemických reakcí. Tyto povrchy a reakce se většinou zkoumají za zjednodušených podmínek: ve vysokém vakuu a za pokojové nebo nižší teploty. Průmyslově důležité chemické reakce ale většinou probíhají za výrazně vyšších tlaků a typicky i za zvýšené teploty.

V nedávném období se ukázalo, že i jednoduché a relativně inertní kovové povrchy, které byly dlouho používané například ve studiích modelových katalyzátorů, mění svou strukturu pod vlivem zvýšeného tlaku plynů [1, 2, 3]. Například katalyticky aktivní povrch platiny (111) hrubne a výrazně rekonstruuje [1, 3]. Tyto změny mají zásadní vliv na chemické reakce probíhající na povrchu.

Náplní této práce bude zkoumání vlivu zvýšeného tlaku jednoduchých plynů (O2, CO, H2 …) na strukturu monokrystalických povrchů Pt(111) a Cu(111). Tlakem indukované změny povrchů budou zkoumané pomocí vysokotlaké skenovací tunelové mikroskopie (NAP-STM) a vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie (NAP-XPS). Výsledky práce budou sloužit jako základ pro další studium složitějších struktur na těchto površích za zvýšeného tlaku plynů.

Zásady pro vypracování:

1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s experimentální metodou NAP-STM.
3) Příprava čistých monokrystalických povrchů Cu(111) a Pt(111) v ultra-vysokém vakuu.
4) Charakterizace připravených vzorků za přítomnosti různých plynů pomocí NAP-STM.
5) Vyhodnocení výsledků.
6) Sepsání bakalářské práce.

Literatura:

[1] Tao F. et al., Science 327, 850-853 (2010)
[2] Eren B. et al., Science 351, 475−478 (2016)
[3] Tao F., Crozier P. A., Chem. Rev. 116, 3487−3539 (2016)
[4] Kittel, Charles, Introduction to Solid State Physics, Wiley (2004)