Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2023/2024 následující témata bakalářských prací.zobrazit předchozí rok (2022/2023), další rok (2024/2025)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2023/2024 následující témata bakalářských prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Vedoucí: 
Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
Konzultant: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.
Anotace:
Výzkum interakcí iontů a molekul za nízkých teplot je důležitý pro pochopení procesů v mezihvězdném prostoru. Při zmíněných reakcích mohou vznikat zajímavé složitější molekuly včetně organických. V naší laboratoři používáme iontovou past zchlazenou až na 10 K pro výzkum široké škály ion-molekulových reakcí. Pro dosažení ještě větší citlivosti aparatury chceme studovat rozložení velkého množství iontů v pasti za co nejnižších teplot. K tomu využijeme laser, jehož záření způsobí odtržení elektronů od aniontů zachycených v pasti.
Vedoucí: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
Konzultant: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.
Anotace:
V roce 2006, byly pozorovány první záporné ionty v mezihvězdném prostoru, kde se podílejí na vývoji chemického složení oblak chladného plynu. Jejich reakce však ještě nejsou dobře prostudovány. V naší pražské laboratoři je dostupná unikátní aparatura s 22 pólovou radiofrekvenční iontovou pastí, kterou je možno zchladit na 10 K. Tato sestava umožňuje experimenty v podmínkách vhodných ke studiu reakcí relevantních pro astrofyziku chladných oblaků plynů v mezihvězdném prostoru.
Studovány budou procesy formování molekulárních aniontů v širokém rozsahu teplot od desítek kelvinů do 300 K. Zaměříme se na formování aniontu OH–. Student se zapojí do experimentální práce v kolektivu dalších výzkumníků. Řešené téma je podporováno z několika grantů.
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. Studium reakcí jednoduchých iontů s molekulami a elektrony v nízkoteplotním plazmatu umožňuje hlouběji pochopit chemické procesy např. v atmosférách planet či mezihvězdných oblacích plynu. Experimentálně zjištěné rychlostní koeficienty reakcí také poskytují zpětnou vazbu pro kvantově mechanické výpočty a umožńují interpretovat nejnovější poznatky získané pomocí astronomických pozorování. Parametry plazmatu (translační, rotační a vibrační teplota iontů, jejich koncentrace atd.) se mohou měnit v rozsahu mnoha řádů a pro jejich určování se používá široká škála diagnostických technik. Předmětem bakalářské práce bude seznámení se s vysoce citlivou metodou diagnostiky nízkoteplotního plazmatu: Cavity Ring Down optickou spektroskopií a jejím použitím při studiu rekombinace iontů s elektrony.
Vedoucí: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D. - A133, tel. 2333
Anotace:
Účelem hmotové spektrometrie je identifikace a kvantifikace molekul na základě jejich atomové hmotnosti. K analýze zředěných plynů, typické pro výzkum ve vakuových podmínkách, se nejčastěji používá kvadrupólový hmotový spektrometr (QMS). Typické spektrum QMS však kromě signálu původních molekul obsahuje i příspěvky jejich fragmentů, které vznikají při procesu ionizace původně neutrálních molekul. Výsledné spektrum je tedy konvolucí skutečného složení měřené směsi plynů s jejich fragmentačními vzorci. Intenzity jednotlivých peaků ve spektru se navíc běžně liší i o několik řádů, v úvahu je také potřeba vzít omezený rozsah měřených hmot a šum i offset přítomný v měřeném signálu.
Analýza hmotových spekter a jejich kvantitativní zpracování proto můžou být časově náročné procesy, vyžadující příslušný matematický aparát. Výrazné usnadnění a jednoznačnější interpretaci a kvantifikaci QMS dat může přinést sotware, který bere v úvahu výše zmíněné efekty a s minimem potřebných uživatelských vstupů dokáže zpracovat hmotová spektra nebo jejich časový vývoj a realisticky vyhodnotit míru spolehlivosti výstupu. K tomu je potřeba implementovat vhodné algoritmické postupy, případně částečně využít existujících nedávno vyvinutých rutin (viz seznam literatury) a dát jim podobu uživatelsky přístupného software, neboť zpracování bude muset být zřejmě poloautomatické (tj. s částečným vstupem ze strany uživatele), nikoliv plně automatické.
Tato práce je zaměřena spíše teoreticky, ale k jejímu zvládnutí je potřeba získat i praktické zkušenosti s kvadrupólovou hmotovou spektrometrií a ultravysokým vakuem. Kromě zpracování již existujících spekter bude součástí práce také změření spekter vlastních a případné otestování vyvinuté metody na běžícím experimentu.
Vedoucí: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D. - A133, tel. 2333
Anotace:
Materiály ve formě deponovaných tenkých vrstev s dobře definovanou strukturou nachází uplatnění v celé řadě oborů jako základ elektronických prvků, fotovoltaiky, katalyzátorů, detektorů plymů, ochranných vrstev, nebo supravodičů. V případě využití v heterogenní katalýze jsou podstatné souvislosti mezi fyzickou strukturou a složením materiálu, vzájemnou elektronickou interakcí jeho jednotlivých složek a interakcí povrchu s okolními molekulami. Podrobné znalosti tohoto typu jsou typicky získávány prostřednictvím kombinace tzv. modelových experimentálních studií a teoretických výpočtů. Potřebnou vazbu mezi zjištěnými elementárními jevy a skutečným chováním reálných systémů pracujících v méně ideálních a hůře definovaných podmínkách pak můžou zprostředkovat tzv. operando metody. Tyto metody dovolují pozorovat reakce přímo v jejich průběhu za kontrolovaných realistických podmínek na stále ještě poměrně dobře definovaných površích.
Předmětem této práce bude primárně využití kombinace infračervené vibrační spektroskopie (RAIRS) a hmotnostní spektrometrie (QMS) ke sledování průběhu chemických reakcí na heterogenní katalyzátorech založených na kombinaci přechodových kovů (příp. jejich slitin) a tzv. reducibilních oxidů. Konkrétní typ vzorků a studovaných reakcí budou aktuálně vybrány v návaznosti na probíhající výzkum ve skupině fyziky povrchů. Měření reaktivity dle potřeby doplní charakterizace vzorků pomocí prvkové a chemické analýzy (metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie, XPS) a rastrovací elektronové mikroskopie (SEM).
V případě zájmu uchazeče se počítá s možností pokračovat na projektu v rámci navazující diplomové práce.
Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D. - A145, L067, tel. 2733, 2763
Anotace:
Palivové články s polymerní membránou (PEMFC) patří mezi nejslibnější zdroje čisté energie. Kromě aktivity a nákladů je životnost katalyzátoru použitého v PEMFC považována za jeden z klíčových problémů jeho úspěšné komercializace. Testování katalyzátoru ve skutečných palivových článcích je však časově náročné a vyžaduje velké množství materiálu. Proto pro testování stability katalyzátoru byly vyvinuty takzvané akcelerované zátěžové testy (AST), které využívají potenciodynamické cyklování v elektrolytu uvnitř elektrochemické cely. Elektrochemická cela se skládá ze tří elektrod: pracovní elektrody (WE), pomocné elektrody (CE) a referenční elektrody (RE) ponořené do elektrolytu. Klíčovou složkou takového sestavení je WE, na kterou se nanáší katalyzátor a na které dochází ke sledované reakci. Komerční elektrochemická cela používá jako WE sklovitý uhlík ve tvaru vysokého válečku/tyčky, což komplikuje charakterizaci katalyzátoru na jejím povrchu před a po AST pomocí běžných spektroskopických a mikroskopických technik kvůli jejich nekompatibilitě se vzorkem tyčkovitého tvaru. Vývoj spolehlivé, přenosné a snadno použitelné elektrochemické cely využívající ploché pracovní elektrody je tedy zásadní.
Tato práce se zaměří na vývoj speciální elektrochemické cely vhodné pro charakterizaci tenkovrstvého katalyzátoru nanášeného na plochou elektrodu pomocí magnetronového naprašování. Spolehlivost takové cely bude testována na bimetalických slitinch na bázi Pt, které mají v současnosti nejvyšší potenciál jako katalyzátor pro PEMFC. Morfologie a složení katalyzátorů budou monitorovány skenovací elektronovou mikroskopií (SEM) a energeticky disperzní rentgenovou spektroskopií (EDX) před a po AST.
Cílem práce je navrhnout, vyrobit a otestovat elektrochemickou celu pro charakterizaci tenkovrstvých katalyzátorů.
Vedoucí: Michael Vorochta, Ph.D.
Anotace:
Navrhovaná práce bude zaměřena na studium vlivu vodní páry na chemicky stav katalyzátoru na bázi oxidu ceru dopovaného rutheniem, a její vliv na aktivitu katalyzátoru vůči oxidaci propanu. Studium se bude provádět na modelových katalyzátorech. Tenkovrstvé modelové katalyzátory se budou připravovat napařováním tenkých vrstev oxidu ceru s následovnou depozicí malého množství kovového ruthenia, a se budou hlavně studovat metodou vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie (NAP-XPS), která umožňuje získání kompletní informace o chemickém stavu povrchu katalyzátoru a meziproduktech chemické reakce vyskytující se na povrchu katalyzátoru přímo za podmínek blízkých reálným pracovním podmínkám. Získané informace pomohou pochopit mechanizmy a cesty, kterými probíhá daná chemická reakce a jaký je vliv vodní páry, a v důsledku by měly vést ke zjištění způsobu přípravy a složení katalyzátoru s maximálním účinkem pro eliminaci nebezpečných těkavých organických látek (VOC) ze spalin.