Nabídka témat studentských projektů ve šk. roce 2025/2026

zobrazit předchozí rok (2024/2025), další rok (2026/2027)

Přihlášky na podzimní SFG je třeba podat do 15. listopadu 2025, na jarní SFG je třeba podat do 15. května 2026, na letní projekty KFPP se hlaste v červnu a v průběhu prázdnin 2026, ostatní projekty průběžně.

Proč zkusit projekt na KFPP?

• příležitost nezávazně si vyzkoušet vědu — projekty souvisí s aktuálním výzkumem
• rozsah je typicky 14 dní v létě (letní projekty) nebo během semestru (např. 1 odpoledne týdně) pro ostatní projekty
• zajímavé a zpracovatelné téma — všechno potřebné vás naučíme
• možnost navázání — z projektu může být základ bakalářky
• finanční odměna v podobě stipendia — může to být příjemná letní brigáda
• chcete u nás dělat projekt, ale z nabídky projektů vás nic nezaujalo? Napište J. Pavlů a něco spolu vymyslíme...

Letní projekty KFPP

Studentské fakultní granty (zadané na jaře)

Studentské fakultní granty (zadané na podzim)

Detaily:

Jeden vzorek, různá složení: kombinatorická příprava multimetalických vrstev (info: Doc. Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.)
Navrhni si vlastní „knihovnu“ slitin na jednom větším substrátu a zjisti, jak se mění složení v prostoru. Připravíš tenkou vrstvu pomocí magnetronového naprašování z více terčů a pomocí EDX zmapuješ, jaké slitiny vznikly v různých částech vzorku.

Komprese v elektrolyzéru: kdy se to zlomí? (info: RNDr. Tomáš Hrbek, Ph.D.)
Elektrolyzér vody je zařízení, které umožňuje levnou a čistou produkci vodíku rozkladem čisté vody. Tato zařízení jsou extrémně kompaktní, což na jednu stranu výrazně zvyšuje jejich komerční potenciál, ale na druhou je to činí citlivými na vnější podmínky. Jedním z klíčových, ale často podceňovaných parametrů při sestavování elektrolyzérů vody je komprese celého zařízení. Přítlak mezi jednotlivými vrstvami článku ovlivňuje elektrický kontakt, transport vody a plynů i mechanické namáhání katalytické vrstvy a membrány. Příliš malá komprese vede ke špatnému kontaktu a vyšším odporům, příliš velká naopak může způsobit omezení transportu, lokální přetížení komponent a urychlenou degradaci. Zvlášť důležitá je skutečnost, že tlak není v článku rozložen homogenně: pod žebry flow fieldu bývá vyšší než v oblastech kanálků, což vede k nehomogenním reakčním podmínkám v rámci jediné aktivní plochy. Cílem projektu je studovat lokální rozložení mechanického tlaku v elektrolyzéru pomocí speciální tlakové fólie Fujifilm a propojit jej s výkonem a degradací katalyzátoru i dalších komponentů článku pomocí skenovací elektronové mikroskopie, případně pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Projekt se zaměří na hledání odpovědi na otázku, kdy přítlak ještě pomáhá, a kdy už začíná systému škodit. Jde o zdánlivě jednoduchý, ale ve skutečnosti velmi aktuální problém, se kterým se potýkají jak malé výzkumné laboratoře, tak i největší světoví průmysloví hráči.

PM-IRRAS v akci: podílej se na spuštění a testování nového infračerveného spektroskopu (info: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.)
Chceš být u zrodu nové experimentální aparatury? Přidej se k projektu zaměřenému na spuštění a testování špičkového PM-IRAS spektroskopu v laboratoři chemické a strukturní analýzy na KFPP UK. Během léta se zapojíš do prvních měření na nově instalované aparatuře. Naučíš se, jak se „ladí“ experiment od nuly – od testování systému přes optimalizaci podmínek experimentu až po měření reálných vzorků. Zaměříš se na studium molekul adsorbovaných na površích důležitých katalyticky aktivních monokrystalických materiálů jako jsou Pt, Ni a Cu. Čeká tě práce s moderními metodami povrchové vědy, interpretace spekter a možnost vidět, jak vznikají experimentální postupy, které budou využívat další výzkumníci. Projekt je ideální pro zvídavé studenty, kteří chtějí získat praktické zkušenosti, proniknout do reálného výzkumu a být u něčeho nového od samého začátku.

Navrhni katalyzátor budoucnosti: Mikroskopický pohled na globální výzvy (info: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.)
V dnešním světě jsou katalyzátory klíčové pro snižování znečištění i rozvoj udržitelné energetiky. Jak ale vznikají materiály, které opravdu fungují? A nejsou jen velmi drahým kompromisem? V tomto projektu se podíváš na katalyzátor zblízka, až na úroveň jednotlivých atomů. Zaměříme se na modelové systémy na bázi oxidu ceru (CeO₂) dopovaného přechodovými kovy (Co, Ni, Cu, Zn, …), které mohou nahradit drahé katalytické materiály a zvýšit tak jejich dostupnost pro širší aplikace. Čeká tě práce se špičkovými experimentálními metodami: STM pro zobrazení povrchu s atomárním rozlišením, LEED pro určení krystalové struktury a XPS pro sledování chemických změn. Projekt je ideální pro zvídavé studenty, kteří chtějí pochopit, jak se z mikroskopických detailů rodí funkční materiály, rádi pracují s vizuálními daty a nebojí se experimentální práce.

Od emisí k palivu: Cesta k pochopení Sabatierovy reakce (info: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.)
Sabatierova reakce umožňuje přeměňovat oxid uhličitý na syntetická paliva, čímž řeší dvě klíčové výzvy dneška: snižování emisí CO₂ a hledání udržitelné náhrady fosilních paliv. Navzdory jejímu významu však stále plně nerozumíme jejímu mechanismu. V tomto projektu se na reakci podíváš zblízka: budeš zkoumat modelový povrch niklu, nejpoužívanějšího katalyzátoru pro tuto reakci, za podmínek blízkých průmyslu. Využiješ přitom špičkové techniky, jako jsou skenovací tunelová mikroskopie, fotoelektronová a infračervená spektroskopie. Čeká tě reálná práce v laboratoři: příprava vzorků, měření i analýza dat. Ideální příležitost vyzkoušet si skutečný vědecký výzkum.

Platina vs. zlato: proč se podobné kovy chovají odlišně (info: Yevheniia Lobko, Ph.D.)

Zkoumání molekulární adsorpce na atomově čistém povrchu (info: Doc. Mgr. Michael Vorochta, Ph.D.)

Anotace

Migrace defektů v perovskitech indukovaná elektrickým polem

Vedoucí: Doc. Mgr. Martin Setvín, Ph.D.

Anotace:
Perovskity jsou materiály s chemickým složením ABO₃ s kubickou krystalickou strukturou, kde A je typicky alkalický kov a B je přechodový kov. Jedná se o širokou třídu materiálů se zajímavými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, které je možné dále upravovat dopováním. Možnost dopování není vždy výhodou, ale v těchto materiálech stopová množství dopantů často vedou ke špatně definovaným vlastnostem a problémům s reprodukovatelností experimentů. V předchozích experimentech s BaTiO₃ jsme si všimnuli, že je možné nečistotami v krystalu pohybovat pomocí elektrického pole za vhodně zvolené teploty. Tímto způsobem se podařilo výrazně zlepšit vlastnosti materiálu pro řadu experimentů. Cílem tohoto projektu je zkusit, jestli by bylo možné dosáhnout podobných výsledků pro SrTiO₃ a KTaO₃ a najít optimální kombinace elektrického pole a teploty.

Úkoly:

2) Zkoumat vliv vysokého napětí na monokrystaly SrTiO₃, BaTiO₃ a KTaO₃ při různých teplotách. Zkoumat vývoj iontového proudu s časem a vývoj optických vlastností krystalu.

3) Vybrané krystaly přesunout do vakuové aparatury, rozštípnout je a zkoumat atomární strukturu takto získaného povrchu.

Dekódování slunečního větru: Limity Taylorovy hypotézy při pozorování vesmírné turbulence

Vedoucí: Mgr. Alexander Pitňa, Ph.D.

Anotace:
Sluneční vítr představuje unikátní laboratoř turbulentního plazmatu, kde klíč k pochopení jeho dynamiky leží v interpretaci fluktuací elektromagnetických polí a parametrů plazmatu měřených in-situ. Standardní analýza těchto dat se historicky opírá o Taylorovu hypotézu „zamrzlé turbulence“, která předpokládá, že sonda pouze pasivně vzorkuje Dopplerovsky posunuté prostorové struktury proudící nadzvukovou rychlostí kolem ní. Průlomová mise Parker Solar Probe, která jako první v historii prolétá horními vrstvami sluneční koróny, však toto paradigma zásadně mění. Tím, že sonda operuje hluboko v sub-alfvénickém režimu, se rychlost plazmatu stává srovnatelnou s charakteristickými rychlostmi šíření vln, což vede k selhání Taylorovy aproximace a vyžaduje zcela nové přístupy k interpretaci měřených dat na pomezí fyziky plazmatu a teorie signálu. Hlavním úkolem studenta bude prozkoumat fenomén „jednorozměrného maskování“. Zatímco turbulence v prostoru je popsána 3D vlnovým spektrem S(k ⃗), sonda letící po určité trajektorii vzorkuje pouze 1D řez tímto objemem. Cílem práce je pomocí analytických výpočtů demonstrovat, jak mohou různé fyzikální modely 3D spektra (např. s různou mírou anizotropie nebo odlišným složením vlnových módů) vést k překvapivě podobným pozorovaným spektrům S(f). Tento projekt nabízí unikátní vhled do aktuálních problémů kosmické fyziky, které jsou kritické pro předpovídání kosmického počasí a ochranu budoucích misí k Měsíci a Marsu. Práce kombinuje teoretickou eleganci spektrální analýzy s prací na reálných datech z moderních družic. Student získá základní znalosti v oblasti turbulence v plazmatu a naučí se kriticky interpretovat data, u nichž na první pohled nemusí být jasné, zda odrážejí skutečnou fyzikální realitu, nebo jsou jen artefaktem způsobeným pohybem pozorovatele.

Frequency and Amplitude of Dayside Magnetopause Oscillations

Vedoucí: Gilbert Pi, Ph.D.

Anotace:
The Sun continues to emit not only light but also the "Wind," known as the solar wind, which includes plasma with a magnetic field. When the solar wind encounters the Earth's magnetosphere, the magnetopause forms and adjusts its position and shape in response to upstream solar wind conditions. The magnetopause motion can be separated into two categories: global expansion (compression) and local oscillations. This project will investigate magnetopause motion and oscillations, an active research field with broader implications for energy transport into the magnetosphere. While the magnetopause position is primarily determined by the balance of pressures, its motion is often more complex than simple global compression, involving features like large-scale vortices. The project aims to characterize the oscillatory behavior of this boundary, specifically on the dayside, to determine how the subsolar region and the dawn/dusk flanks differ and how these motions correlate with the upstream conditions. The student will utilize a massive, pre-existing database of over 50,000 magnetopause crossing events recorded by satellite missions such as THEMIS and MMS. By processing these experimental data using IDL or Python, the project will involve calculating oscillation frequencies from single-satellite multiple crossings and estimating maximum amplitudes from multi-satellite observations to provide a physical interpretation of the results.

Je sluneční vítr i v extrémních podmínkách v blízkosti Slunce stále gyrotropní, nebo je to jen mýtus?

Vedoucí: Mgr. Tereza Ďurovcová, Ph.D.

Anotace:
Zpracování dat z monitorů slunečního větru obvykle spoléhá na několik zjednodušujících předpokladů, které usnadňují vyhodnocení parametrů plazmatu. Jedním z nich je předpoklad, že rozdělení rychlostí iontů ve slunečním větru jsou gyrotropní, tedy symetrická okolo magnetického pole. Díky srážkám a dalším procesům probíhajícím ve slunečním větru během jeho cesty od Slunce k Zemi je tento předpoklad dobře splněn ve větších vzdálenostech od Slunce. V blízkosti Slunce je však plazma mladší a družice operující v této oblasti (jako jsou Parker Solar Probe a Solar Orbiter) často pozorují mnohem komplexnější rozdělení rychlostí, než jaké známe z okolí Země. V těchto podmínkách již předpoklad gyrotropie nemusí být splněn. Cílem tohoto projektu je využít nejnovější data z mise Solar Orbiter a ověřit, za jakých podmínek je gyrotropie blíže ke Slunci stále platná a kdy naopak tento předpoklad již není možné použít. Výsledky práce tak pomohou určit, zda dosavadní dostupná data o slunečním větru z blízkosti Slunce jsou dostatečná, nebo zda vyžadují zásadní přepracování.

Senzory pro mikroskopie STM/AFM s atomárním rozlišením na površích pevných látek.

Vedoucí: Prof. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.

Anotace:

Skenovací tunelová mikroskopie (STM) a mikroskopie atomárních sil (AFM) jsou dnes nepostradatelnými technikami ve fyzice povrchů. Průlomem v jejich vývoji se stalo použití tzv. q-plus senzoru, který umožnil kombinaci obou technik v jednom měřicím systému. Jde o spojení s řadou výhod a nových možností při zkoumání struktury povrchů a procesů na površích pevných látek v podmínkách ultra-vakua. Q-plus senzor lze připravit i v laboratorních podmínkách a jeho použití umožňuje modifikace stávajících STM systémů na kombinovanou STM/AFM verzi – jako v případě jednoho ze systémů na našem pracovišti.

Téma studentského fakultního grantu (SFG) se týká optimalizace několika vybraných postupů při přípravě q-plus senzoru na přenosné, magneticky uchycené kapsli umožňující výměnu senzoru v experimentální komoře. Jde zejména o přípravu miniaturních wolframových hrotů a postupů při kontaktování křemenného rezonátoru. Práce zahrnuje i testování připravených senzorů, které měří silové působení na základě posunutí rezonanční frekvence. Součástí projektu je porozumění fyzikálním principům STM a AFM a seznámení se s technikami měření a zobrazování povrchových struktur. Během řešení bude mít student možnost prakticky poznat ultra-vakuová zařízení, přípravu experimentů a měření.

Náplň a cíle projektu pro návrh SFG budou upřesněny „na míru“ v rámci setkání se zájemcem.

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.