Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2015/2016 následující témata diplomových prací.zobrazit předchozí rok (2014/2015), další rok (2016/2017)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2015/2016 následující témata diplomových prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Vedoucí: 
Prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc. - A236, A241, tel. 2328, 2344
Anotace:
Kompozitní vrstvy struktury kov-dielektrikum jsou tvořeny kovovými zrny umístěnými v dielektrické matrici. Vlastnosti takových systémů velmi silně závisejí na koncentraci kovové složky — pro malé koncentrace jsou kovové objekty od sebe zcela izolovány a vrstva má dielektrický charakter, naopak pro velké koncentrace kovové složky se jedná o kovovou vrstvu s dielektrickými oblastmi. Fyzikálně mimořádně zajímavá a i prakticky dobře aplikovatelná je přechodová oblast, kdy se původně izolovaná zrna k sobě přibližují a je možný přenos náboje mezi nimi.
Pro studium procesů nukleace a růstu kovových objektů je velmi vhodné používat kombinaci počítačového modelování a počítačové analýzy experimentálních dat. Vhodné metody počítačové fyziky jsou: metoda molekulární dynamiky pro fázi nukleace, metoda Monte Carlo pro fázi růstu a slévání objektů a metody založené na teorii matematické morfologie a na fourierovské optice pro analýzu obrazu.
Mechanismem přenosu náboje je nejprve tunelový jev a při dalším zvýšení koncentrace kovové složky v kompozitu i přímá ohmická vodivost. Tato oblast se nazývá přechod dielektrikum–kov nebo také perkolační práh a k jejímu studiu lze využít teorii perkolace.
Zásady pro vypracování:
1. Seznámení s problematikou.
2. Navržení modelu růstu vrstev založeného na kombinaci metody molekulární dynamiky a metody Monte Carlo.
3. Generování kompozitních systémů pro různé hodnoty modelových parametrů a vyhodnocování jejich morfologie technikami zpracování obrazu.
4. Studium transportních vlastností vytvořených systémů - nalezení perkolačních trajektorií procházejícího proudu a diskuse vazby mezi tvarem vzniklých vodivostních klastrů, odporem kompozitní vrstvy a její morfologií.
Seznam odborné literatury:
R. Hrach: Počítačová fyzika I, Ústí nad Labem 2003.
R. Hrach: Počítačová fyzika II, Ústí nad Labem 2003.
J. Šimek: Doktorská dizertační práce, MFF UK 2006.
R. Hrach, S. Novák, M. Švec, J. Škvor: Study of Electron Transport in Composite Films below the Percolation Threshold, Lecture Notes in Computer Science 3991 (2006), 806.
M. Švec: Doktorská dizertační práce, MFF UK 2007.
Další literatura po dohodě s vedoucím diplomové práce.
Vedoucí: Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr. - A134, A141, tel. 2776, 2751
Anotace:
V literatuře byl studován a poměrně detailně popsán inverzní katalyzátor CeO2/Rh(111). Byly publikovány údaje o jeho přípravě a růstu a o interakci molekul CO s jeho povrchem [1, 2]. V odborné literatuře se ale nevyskytují publikace, které by popisovaly růst a chování vrstev oxidu ceru na monokrystalickém povrchu Rh(110). Samotný povrch rhodia této orientace vykazuje vyšší reaktivitu v porovnání s Rh(111), protože má „hrubší strukturu“, na které dochází snadněji k adsorpcím molekul plynů a případně k disociaci víceatomových molekul a jejich reakci.
V naší laboratoři zkoumáme katalytické vlastnosti systémů obsahujících rhodium a oxid ceru již dlouho. Věnujeme se různě připraveným vzorkům (napařování Rh na polykrystalické i monokrystalicky povrchy, současná depozice oxidu ceru i rhodia pomocí magnetronového naprašování, chemické metody přípravy a další). Smyslem tohoto výzkumu je najít základní mechanizmy chování systémů Rh-CeO2, který je zajímavý z hlediska základního výzkumu (interakce kov-oxid, přenos náboje, změna tvaru valenčního pásu a s ní spojená katalytická aktivita) a který je současně jednou z nejvýznamnějších složek automobilových detoxikačních katalyzátorů, tedy systém v praxi velmi důležitý.
Ve vypsané diplomové práci budou připravovány vrstvy oxidu ceru vakuovým napařováním ceru v atmosféře O2. Jako podložku použijeme monokrystal Rh(110). Bude sledován oxidační stupeň oxidu ceru po depozici, případně jeho změny po ohřevu vzorku a po interakci s molekulami CO a O2. Vrstvy budou po jednotlivých experimentálních krocích charakterizovány metodou Rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS). Metodami Termodesorpční spektroskopie (TDS) a Molekulárních svazků (MB) bude studována adsorpce a oxidace CO na připravených systémech. Pokusíme se připravit epitaxní vrstvu oxidu ceru (struktura povrchu vzorku bude sledována metodou LEED), čímž bychom získali velmi zajímavý modelový systém.
Práce navazuje na výsledky, které byly ve skupině dosaženy. Bude prováděna na existující aparatuře, která v současné době nevyžaduje žádnou úpravu.
[1] S. Eck, C. Castellarin-Cudia, S. Surnev, M. G. Ramsey, F. P. Netzer, Surf. Sci. 520 (2002) 173.
[2] S. Eck, C. Castellarin-Cudia, S. Surnev, K. C. Prince, M. G. Ramsey, F. P. Netzer, Surf. Sci. 536 (2003) 166.
Cíle práce:
1) Seznámit se s Rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS), Difrakcí pomalých elektronů (LEED) a metodou Termodesorpční spektroskopie (TDS).
2) Seznámit se s problematikou přípravy tenkých vrstev v podmínkách ultravysokého vakua.
3) Připravit nespojitou vrstvu CeO2/Rh(110) s různým množstvím oxidu ceru na povrchu. Pokusit se najít podmínky pro epitaxní (orientovaný) růst této vrstvy.
4) Deponovanou vrstvu charakterizovat metodou XPS.
5) Metodami TDS a MB sledovat interakci připravených vzorků s plyny pomocí adsorpce a oxidace CO. Stanovit závislost katalytických vlastností povrchu na množství a struktuře deponovaného oxidu ceru.
Literatura:
L. Eckertová a kol., Fyzikální elektronika pevných látek, Univerzita Karlova, Praha, 1992.
Ch. Kleint, K.-D. Brzoszka, Čs. čas. fyz. A 25 (1975) 345.
D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990.
C. T. Campbell, Surf. Sci. Rep. 27 (1997) .
Články v odborných časopisech podle dohody studenta s vedoucím práce včetně citací [1, 2].
Vedoucí: Prof. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc. - A226, tel. 2301
Konzultant: Prof. RNDr. Jana Šafránková, DrSc. - A226, tel. 2301
Anotace:
Sluneční vítr je možno považovat za bezesrážkové plazma pohybující se rychlostí 300–800 km/s radiálně směrem od Slunce. Jeho koncentrace se mění v rozmezí 1–100 cm–3 a teplota se pohybuje v rozsahu 1–30 eV. Ve hmotovém spektru převažují protony (~0,96) a jádra helia (~0,04), podíl těžších prvků je pro naše účely zanedbatelný. Ve slunečním větru jsou poměrně často pozorovány až řádové změny jeho parametrů na různých časových škálách. Vznik a vývoj diskontinuit byl prozatím popsán jen pro některé specifické typy (např. výrony koronální hmoty, rázové vlny). Úkolem diplomové práce je vyhledávání a klasifikace náhlých změn toku (koncentrace, velikost a směr rychlosti) slunečního větru v datech přístroje BMSW, který měří tyto parametry s časovým rozlišením v řádu sekund, a sledování šíření takto rychlých nestabilit na dráze Slunce-Země. K tomu bude použito porovnání s pozorováními dalších družic, např. SOHO, Wind, ACE, Cluster a Themis.
Zásady pro vypracování:
1) Seznámení se s problematikou variací parametrů slunečního větru.
2) Vyhledání a klasifikace změn parametrů slunečního větru v datech BMSW na různých časových škálách.
3) Vyhledání odezvy těchto změn (hlavně rychlých) na jiných družicích.
4) Sledování postupného vývoje struktur na ose Slunce-Země.
5) Porovnání jejich šíření s již známými jevy (ICME, meziplanetární rázové vlny, CIR, MC).
6) Diskuze příčin jejich vzniku.
Literatura:
[1] F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha, 1984.
[2] J. A. Bittencourt: Fundamentals of Plasma Physics, Springer-Verlag, New York, 2004.
[3] M. G. Kivelson, C. T. Russell: Introduction to Space Physics, University Press, Cambridge 1995.
[4] Safrankova, J; a kol., Fast solar wind Monitor (BMSW): Description and First Results, Space Sci. Rev., 175 (1-4): 165–182, 2013.
[5] Další literatura po dohodě s vedoucím práce.
Vedoucí: RNDr. Tomáš Gronych, CSc. - A337, tel. 2227, 2730
Konzultant: RNDr. Ladislav Peksa, CSc. - A336, tel. 2310
Anotace:
Přenos impulsu molekulami plynu za sníženého tlaku patří k základním procesům v plynech. Závislosti přenosu impulsu na tlaku je využito v tzv. viskózních vakuometrech. Přesná měření přenosu impulsu za různých podmínek (tlak, druh plynu, povrch, teplota) by měla zpřesnit předpoklady o interakci molekul plynů s povrchy pevných látek.
Cílem diplomové práce bude změřit přenos impulsu pomocí dvou typů viskózních vakuometrů: a) vakuometru s rotující kuličkou - SRG (kulička levitující v magnetické poli je roztočena, poté je sledován pokles jejích otáček vlivem interakce s okolním plynem); b) strunového vakuometru (kovový pásek napnutý v magnetickém poli je rozkmitán, poté je snímán pokles amplitudy kmitů). Zatímco u SRG se jedná o přenos tangenciální složky impulsu, u strunového vakuometru dochází k přenosu normálové složky. Jde tedy o měření komplementární. Porovnání akomodačních koeficientů charakterizujících přenos impulsu umožňuje získat komplexnější popis tohoto jevu.
Experiment bude prováděn v kalibrační aparatuře vybavené oběma typy viskózních měrek, referenčními absolutními vakuometry, systémem napouštění čistých kalibračních plynů a systémem počítačového řízení experimentu. Teoretická část diplomové práce bude spočívat v dopracování teorie strunového vakuometru a srovnání s teorií SRG, může obsahovat i počítačovou simulaci mechanismu přenosu impulsu. Očekává se získání publikovatelných výsledků.
Zásady pro vypracování:
1) Studium literatury, bibliografická rešerše.
2) Dopracování teorie strunového vakuometru.
3) Dokončení nové konstrukce strunového vakuometru.
4) Úprava vakuového kalibračního systému.
5) Měření kalibračních křivek SRG a strunového vakuometru.
6) Porovnáni experimentálních dat s teorií.
Literatura:
[1] J. M. Lafferty: Foundations of Vacuum Science and Technology, J. Wiley & Sons, New York, 1998, ISBN 0-471-17593-5.
[2] J. F. O’Hanlon: A User’s Guide to Vacuum Technology, J. Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2003, ISBN 0-471-27052-0.
[3] M. Wutz, H. Adam, W. Walcher: Theory and Practice of Vacuum Technology, F. Vieweg & Sohn, Braunschweig / Wiesbaden, 1989, ISBN 3-528-08908-3.
[4] T. Gronych, et al.: Measurements of the relative momentum accommodation coefficient for different gases with a viscosity vacuum gauge, Vacuum 73 (2): 275-279 (2004).
[5] A. Agrawala, S. V. Prabhu: Survey on measurement of tangential momentum accommodation coefficient, J. Vac. Sci. Technol. A 26 (4): 634-645 (2008).
[6] Další časopisecká literatura dle dohody s vedoucím práce.