Letní projekty KFPPzobrazit předchozí rok (2023/2024), další rok (2025/2026)
Přihlášky na podzimní SFG je třeba podat do 15. listopadu 2024, na jarní SFG je třeba podat do 15. května 2025, na letní projekty KFPP se hlaste v červnu a v průběhu prázdnin 2025, ostatní projekty průběžně.
Letní projekty KFPP
Studentské fakultní granty (zadané na jaře) Tak podobné, a přitom jiné. Sestav si a porovnej elektrolyzér vody s protonově vodivou membránou a s aniontově vodivou membránou. (info: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.)
Předběžní zájemci: Samuel Budziňák
Na našem pracovišti se již dlouhá léta zabýváme elektrolyzéry vody s protonově vodivou membránou (PEM-WE). V kontextu vodíkového hospodářství se jedná o velmi perspektivní technologii, která umožňuje přeměňovat energii z obnovitelných zdrojů na vodík – v současnosti je celosvětově instalováno přibližně 450 MW PEM-WE. Tyto elektrolyzéry však obsahují katalyzátory z drahých kovů, jejichž zásoby jsou omezené. Naproti tomu elektrolyzéry s aniontově vodivou membránou (AEM-WE) pracují s dostupnějšími katalyzátory, typicky na bázi Ni, Fe a Co. Tato technologie je však teprve v počáteční fázi vývoje a je nutné vyřešit ještě řadu výzev, než bude možné ji průmyslově využít.
Cílem projektu je seznámit se s oběma technologiemi, připravit jednoduché katalytické vrstvy, sestavit jak PEM, tak AEM elektrolyzér a vyhodnotit jejich účinnost v testovacích stanicích.
Zkoumání mechanizmů chemických reakcí na atomově čistém povrchu (info: Doc. Mgr. Michael Vorochta, Ph.D.)
Při realizaci tohoto projektu bude mít student možnost pracovat v moderní vědecké laboratoři provádějící experimentální výzkum v oblasti katalýzy. Student se seznámí s ultravysokým vakuem a různými experimentálními metodami čištění a charakterizace ultračistého povrchu platiny a prostuduje mechanismus jednoduchých reakcí na něm (2CO+O2=2CO2, 2H2+O2=2H2O atd.).
Impedanční spektroskopie – okno do nitra elektrochemických systémů (info: Hrbek Tomáš)
Elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS) představuje důležitou metodu hojně využívanou při výzkumu a charakterizaci elektrochemických systémů, jako jsou elektrolyzéry vody, baterie nebo palivové články, a to jak v akademickém výzkumu, tak v průmyslové praxi. Princip metody spočívá v aplikaci střídavého napětí nebo proudu na studovaný systém a následném měření frekvenční závislosti získané elektrochemické odezvy. S aplikací této techniky se však pojí několik praktických výzev, především správné nastavení amplitudy signálu a rozsahu měřených frekvencí, ale také volba a interpretace vhodných ekvivalentních elektrických obvodů využívaných k simulaci a zpracování naměřených dat. Cílem tohoto projektu je detailně porozumět využití EIS při studiu elektrolyzéru vody, optimalizovat měřicí parametry (amplitudu a frekvenční rozsah) s ohledem na charakter zkoumaného systému a provést předběžnou analýzu naměřených dat pomocí simulací ekvivalentních obvodů.
„Butterfly effect“ aneb odhal tajemství motýlích křídel (info: Mgr. Jaroslava Nováková, Ph.D.)
Barva předmětu vzniká tím, jak odráží světlo. Tento proces zahrnuje dvě hlavní složky: pigmentovanou barvu a strukturní barvu. Jak vlastní pigmenty, tak povrchové struktury v mikroměřítku ovlivňují, jak se nám objekt jeví, ale barvu vytvářejí velmi odlišným způsobem.
Pigmenty vytvářejí barvu absorbováním určitých vlnových délek (nebo barev) světla. Například chlorofyl je pigment, který dodává rostlinám jejich barvu tím, že absorbuje všechny barvy kromě zelené (obrázek 1A). Zbývající zelené světlo se odráží od rostliny do našich očí.
Na druhé straně strukturální barva vzniká selektivním odrazem nebo absorpcí určitých barev v důsledku interakce světla s mikroprvky, jako jsou difrakční mřížky, fotonické krystaly a plasmonické metamateriály (obrázek 1B). Strukturální barva je zodpovědná za zářivé barvy pavích per, motýlích křídel, opálů a barevného skla.
Některá zvířata jako chobotnice a chameleoni dosahují adaptivního maskování změnou jak pigmentů, tak mikrotextur jejich kůže. Vědci doufají, že tento fenomén využijí k návrhu mikrostruktur, které vylepšují, stíní nebo manipulují se světlem pro pokročilé technologie, jako je kamufláž, maskování a technologie proti padělání.
Cílem projektu bude pozorovat strukturu motýlích křídel nebo páví peří pod skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM) a korelovat mikrostrukturu s emitovanou barvou.
Pokročilá příprava tenkých vrstev magnetronovým naprašováním – automatizase naprašovacího procesu (info: Hrbek Tomáš)
Předběžní zájemci: Dávid Dzuba
Magnetronové naprašování je perspektivní metoda přípravy tenkých vrstev, kterou ve Skupině nanomateriálů využíváme k tvorbě katalytických materiálů pro vodíkové technologie. Současné manuální ovládání naprašovacích parametrů (napětí/proud) omezuje naši flexibilitu, zejména při přípravě multimetalických vrstev, kde je výhodné dynamicky řídit rychlosti naprašování jednotlivých prvků. Cílem projektu je pomoci s automatizací procesu naprašování a v případě úspěchu připravit touto metodou tenké vrstvy odlišných vlastností a zhodnotit možné limity tohoto přístupu.
Z čeho jsou vyrobené mince? (info: Doc. Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.)
Pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM) a analýzy EDX zjisti, jaké prvky obsahují různé mince z různých zemí nebo období. Vyzkoušíš si práci se vzorky, měření složení a porovnávání materiálů v závislosti na stáří nebo původu mince.
Seznámení s vodíkovými palivovými články (info: RNDr. Michal Václavů, Ph.D.)
Vodíkové palivové články mají své místo mezi "čistými" zdroji energie. V rámci projektu se řešitel seznámí s problematikou vodíkových palivových článků s polymerní membránou, vyzkouší si např. sestavení testovací cely, charakterizaci různými metodami, testování s vodíkem a zátěžové testy.
Vývoj interakčních regionů ve slunečním větru (info: Mgr. Tereza Ďurovcová, Ph.D.)
Proudy slunečního větru vycházející z odlišných zdrojů na Slunci mají různé rychlosti a jejich vzájemným působením vznikají rozsáhlé interakční regiony. Cílem projektu je provést případovou studii, která porovná interakční regiony v počátcích jejich vývoje v blízkosti Slunce s již plně vyvinutými regiony běžně pozorovanými družicemi v okolí Země.
Experimentální výroba ledových prachových zrn (info: RNDr. Libor Nouzák, Ph.D.Doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D.)
Ledová prachová zrna pocházející především z gejzírů měsíce Enceladu jsou nedílnou součástí prachových prstenců Saturnu. Během letních měsíců projektu se pokusíme tato prachová zrna vyrobit v experimentálních podmínkách naší prachové laboratoře.
Optimalizace energetického rozlišení v XPSVedoucí: Doc. Mgr. Martin Setvín, Ph.D.
Anotace:
XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) je metoda určená k chemické analýze vzorků. Pomocí rentgenky je generováno charakteristické rentgenové záření, kterým je ozařován vzorek. Ze vzorku jsou emitovány elektrony podle pravidel Einsteinova fotoelektrického jevu. Energie těchto elektronů je analyzována hemisférickým analyzátorem, což umožňuje určení chemického složení vzorku.
Cílem této práce je popsat závislost mezi energetickým rozlišením našeho systému a intenzitou signálu. Energetické rozlišení je dáno dvěma hlavními parametry: Velikostí vstupní štěrbiny hemisférického analyzátoru a parametrem nazývaným „pass energy“, tj, kinetickou energií elektronů v analyzátoru. Kromě toho vstupuje do hry několik dalších parametrů, které lze optimalizovat. Zlepšování energetického rozlišení vždy nevyhnutelně vede ke snížení intenzity signálu a nutnosti měřit delší dobu. Úkolem je optimalizovat nastavení přístroje a charakterizovat vztah mezi energetickým rozlišením a intenzitou signálu.
Dobrovolná možnost: Otestovat ozařování vzorku UV světlem a udělat analýzu podobnou předchozímu bodu. Zde by bylo potřeba použít UV diodu a pomocí standardních optických komponentů světlo fokusovat na vzorek. Emitované fotoelektrony v tomto případě mají energie v řádu jednotek elektronvoltů a je možné je použít ke studiu valenčního pásu a elektronových stavů v okolí Fermiho meze.
Optimalizace prostorového rozlišení v XPSVedoucí: Doc. Mgr. Martin Setvín, Ph.D.
Anotace:
XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) je metoda určená k chemické analýze vzorků. Pomocí rentgenky je generováno charakteristické rentgenové záření, kterým je ozařován vzorek. Ze vzorku jsou emitovány elektrony podle pravidel Einsteinova fotoelektrického jevu. Energie těchto elektronů je analyzována hemisférickým analyzátorem, což umožňuje určení chemického složení vzorku.
Cílem této práce je optimalizace prostorového rozlišení našeho experimentálního zařízení (viz. obrázek níže). Rentgenové záření je generováno pomocí rentgenky a prostřednictvím monochromátoru je fokusováno na vzorek. Monochromátor je v principu eliptické zrcadlo, které navíc využívá Braggův zákon k výběru jedné vlnové délky RTG záření. Je možné ladit zhruba 10 parametrů (pozice rentgenky, zrcadla monochromátoru, pozice vzorku, elektrická napětí na různých komponentech). Úkolem je dosáhnout optimální fokusace daného systému, tj. měřit vzorek s prostorovým rozlišením cca. 1 mm a zároveň získat maximální intenzitu signálu.
Poloha plazmapauzy na základě vlnových měření Vedoucí: Prof. RNDr. František Němec, Ph.D.
Anotace:
Plazmapauza je hranice oddělující husté plazma uvnitř zemské plazmasféry od výrazně řidčího plazmatu vně. Její poloha je významná - mimo jiné - s ohledem na šířící se elektromagnetické vlny, které podstatným způsobem ovlivňuje. Poloha plazmapauzy může být určena buď přímo z hustotních měření nebo na základě skokové změny pozorovaných vln na této hranici. Předmětem projektu je identifikace polohy plazmapauzy ve vlnových datech, její charakterizace v závislosti na relevantních parametrech a srovnání s in-situ měřenými koncentracemi plazmatu.
Hvizdy generované sopečnými erupcemiVedoucí: Prof. RNDr. František Němec, Ph.D.
Anotace:
Hvizdy, tedy elektromagnetické vlny šířící se plazmatickým prostředím zemské magnetosféry, běžně vznikají díky bleskovým výbojům v běžných atmosférických bouřkách. K elektrickým výbojům nicméně může docházet i v důsledku sopečných erupcí. Odpovídající vlny, jejich vlastnosti a možnost šíření magnetosférou zůstávají nicméně prakticky neprozkoumány. Náplní projektu je využití dat globální bleskové detekční sítě a družicových vlnových dat pro identifikaci a analýzu možných vln pocházejících z výbojů generovaných během sopečných erupcí.