Katedra fyziky povrchů a plazmatu

Nabídka témat studentských projektů ve šk. roce 2019/2020

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

Přihlášky na podzimní SFG je třeba podat do 15. listopadu 2019, na jarní SFG je třeba podat do 15. května 2020, na letní projekty KFPP se hlaste v červnu a v průběhu prázdnin 2020, ostatní projekty průběžně.

Proč zkusit projekt na KFPP?

Studentský fakultní grant MFF - podzim Studentské fakultní granty (zadané na podzim)

Anomální proudění vodíku v iontové pasti za velmi nízkých teplot. (RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.)
Mapování mechanických vlastností materiálů hrotem AFM (Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.)
Vyzkoušej si experimentální práci na vysokotlakém XPS (Mykhailo Vorokhta, Ph.D.)
Je možné pozorovat příčný řez elektrolyzérem vody s protonově vodivou membránou pomocí skenovacího elektronového mikroskopu? (RNDr. Peter Kúš, Ph.D.)
Studium detekčních mechanismů plynového senzoru metodou vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie (NAP-XPS) (Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.Mykhailo Vorokhta, Ph.D.)
Studium interakce plynů s modelovými povrchy pomocí NAP-STM (RNDr. Peter Matvija, Ph.D.)
Příprava a charakterizace bimetalických katalyzátorů na bázi platiny pro palivové články (Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.)
Meranie hrúbky deponované vrstvy pomocou mikroskopie atomárnych síl (RNDr. Peter Kúš, Ph.D.)
Pokus sa pripraviť dobre definovanú tenkú vrstvu pomocou magnetrónového naprašovania (RNDr. Peter Kúš, Ph.D.)
Příprava a testování miniaturních wolframových hrotů pro senzor typu "q-plus" v kombinované mikroskopii STM a AFM (Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.)
Výroba a kalibrace molekulárního sublimátoru — zdroje pro vakuovou depozici organických polovodičů (Doc. RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.)
Kontrola hustoty monoatomárních schodù na povrchu kovového monokrystalu iontovou erozí (Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.)
Propojení ionizačního vakuoměru s počítačem (RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.)
Simulace termodesorpčních spekter (RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.)
Příprava a zkoumání samoorganizovaných nanostruktur (Doc. RNDr. Karel Mašek, Dr.)
Studium stability dispergovaného Rh v oxidu ceru (aneb jak s ním zacházet, aby na něj molekuly rády sedaly a potom navzájem interagovaly) (Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr.Mgr. Zdeněk Rafaj)
Diagnostika plazmatu s pomocí vysokofrekvenčních metod (Doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr.)
Můžeme ohřívat plazma rekombinací? (RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.)
Kalibrace závislosti vlnové délky laserových diod na proudu a teplotě pro potřeby Cryo-SA-CRDS experimentu (Mgr. Petr Dohnal, Ph.D.)
Jak optimalizovat profil laserového paprsku? (Mgr. Petr Dohnal, Ph.D.)
Kolik iontů se vejde do iontové pasti? (RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.)
Konstrukce radiofrekvenčního obvodu iontové pasti (Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.)
Zesilovače proudu pro sondovou diagnostiku plazmatu (Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.)
Kapesní optická pinzeta (RNDr. Libor Nouzák, Ph.D.Doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D.)
Prach nad Marsem (Mgr. Jakub Vaverka, Ph.D.)
Detekuje družice Cassini opravdu dopady prachových zrn? (Mgr. Jakub Vaverka, Ph.D.)
Mapa rychlých měřeni parametrů plazmatu v magneto-obálce (Mgr. Tereza ĎurovcováProf. RNDr. Jana Šafránková, DrSc.)
Změny turbulence ve vnějších oblastech magnetosféry (Mgr. Alexander PitňaProf. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc.)
Koncentrace plazmatu ve vnitřní magnetosféře (Doc. RNDr. František Němec, Ph.D.)



Detaily:


Studentský fakultní grant MFF - podzim Anomální proudění vodíku v iontové pasti za velmi nízkých teplot.

Vedoucí: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.

Anotace:

Iontová past používaná na našem pracoviští je zařízení pro studium interakcí iontů s neutrálními částicemi za nízkých teplot (10 K), které jsou relevantní pro fyziku mezihvězdného prostoru a zajímavé pro kvantovou teorii.

Cílem projektu je vysvětlení zdánlivého rozporu s teorií teplotní transpirace, který je pozorován při interakci iontů v radiofrekvenční pasti s molekulami H2. Projekt bude řešen numericky Monte Carlo simulací pohybu H2 a experimentálně s pomocí kalibračních reakcí v iontové pasti. Těžiště práce bude spočívat ve vytvoření modelu transportu H2 skrz vstupní elektrody pasti. Součástí modelu bude simulace trajektorií ve vakuu, interakce H2 s povrchem elektrody a případně také migrace H2 po povrchu.



Zásady pro vypracování:
1) Seznámení se s problematikou transportu plynů ve vakuových systémech
2) Rešerše interakce H2 s povrchem kovů
3) Simulace transportu H2
4) Interpretace výsledků a porovnání s experimentálními daty


Studentský fakultní grant MFF - podzim Mapování mechanických vlastností materiálů hrotem AFM

Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.

Anotace:
Mikroskopie atomárních sil (AFM), založená na vyhodnocení síly působící mezi sondou a povrchem, je ideálním nástrojem pro lokální měření mechanických vlastností materiálu včetně pružnosti a přilnavosti a zároveň umožňuje zobrazování topografie povrchu.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Vyzkoušej si experimentální práci na vysokotlakém XPS

Vedoucí: Mykhailo Vorokhta, Ph.D.

Anotace:
V rámci tohoto projektu se student seznámí s prací na zařízení vybaveném metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie pracující v podmínkách tlaků v řádu jednotek mbar, simulujících reálné reakční podmínky. Jedná se o jediné zařízení tohoto typu v celé České republice, na světě jich funguje pouze několik desítek. V tomto zařízení se pokusíme pozorovat dynamiku růstu tenké vrstvy oxidu na povrchu monokrystalu mědi v reálném čase.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Je možné pozorovat příčný řez elektrolyzérem vody s protonově vodivou membránou pomocí skenovacího elektronového mikroskopu?

Vedoucí: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Anotace:
Vodní elektrolyzér s protónově vodivou membránou (PEMWE) umožňuje přeměnu elektrické energie na energii chemickou prostřednictvím elektrochemické reakce 2H2O + elektrická energie -> O2 + 2H2. Srdcem každého PEMWE je membrána PEM, která je z obou stran spojená s nanostrukturovanými katalyzátory a porézními plyn prepouštějícimi vrstvami. V rámci tohto projektu se pokusime pozorovat stavbu funkční MEA pomocí skenovacího elektronového mikroskopu a prozkoumat možnosti realizace netriviálního snímku MEA v příčném řezu.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Studium detekčních mechanismů plynového senzoru metodou vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie (NAP-XPS)

Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.Mykhailo Vorokhta, Ph.D.

Anotace:
Metoda rentgenové fotoelektronové spektroskopie dovoluje pozorovat a určovat chemický stav molekul adsorbovaných na povrchu. Tato měření spolu s měřeními změn elektrického odporu senzoru v závislosti na koncentraci a typu plynu umožňuje zjistit mechanismy detekce tohoto plynu senzorem.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Studium interakce plynů s modelovými povrchy pomocí NAP-STM

Vedoucí: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.

Anotace:
V rámci projektu budou zkoumané definované povrchy kovů (Pt, Cu …) a jejich interakce s plyny (O2, H2, CO …) za tlaků blízkých atmosférickému tlaku. Skenovací tunelový mikroskop (STM) bude využíván především na určení změn morfologie povrchů pod vlivem zvyšujícího se tlaku plynů. Vybrané systémy budou dál zkoumané pomocí rentgenové fotoemisní spektroskopie (XPS).


Studentský fakultní grant MFF - podzim Příprava a charakterizace bimetalických katalyzátorů na bázi platiny pro palivové články

Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.

Anotace:
Palivové články s polymerní membránou patří mezi nejslibnější alternativní zdroje čisté energie. Nicméně komercializace palivových článků je omezena pomalou kinetikou reakce redukce kyslíku (ORR) běžící na katodě. Další překážkou je vysoká cena platiny, která zůstává jediným katalyzátorem pro ORR splňujícím požadavky na katalýzu a stabilitu. Zatím jednou z nejlepších strategií překonání těchto omezení je dopování platiny jinými kovy. Bimetalické slitiny platiny zvětšují elektrokatalytickou aktivitu vůči ORR a současně snižují cenu katalyzátoru. Práce bude zaměřena na přípravu bimetalických katalyzátorů Pt-M (M=Co, Ni, Fe) metodou magnetronového naprašování s ohledem na optimalizaci depozičních parametrů a složení katalytických vrstev


Studentský fakultní grant MFF - podzim Meranie hrúbky deponované vrstvy pomocou mikroskopie atomárnych síl

Vedoucí: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.

Anotace:
Mikroskopia atomárnych síl (AFM) je modernou, všestrannou metódou, určenou na skúmanie povrchových vlastností pevných látok. Topografia vzorky sa získava pomocu veľmi ostrého hrotu ktorý rastruje po jej povrchu a zaznamenáva/reguluje svoju výšku v závislosti na vzájomnom silovom pôsobení atómov vzorky a hrotu. Získané rozlíšenie je v ideálnom prípade v rozsahu jednotiek nm. Na našom pracovisku často pracujeme s tenkými vrstvami, pripravenými pomocou magnetrónového naprašovania. Klúčové je pre nás vedieť určiť rýchlosť depozície vrstiev. Cieľom práce bude preto zoznámiť sa so základnými funkciami AFM a preskúmať možnosti realizácie kontroly hrúbky deponovaných vrstiev metódou maskovania (viď. obrázky nižšie).


Studentský fakultní grant MFF - podzim Pokus sa pripraviť dobre definovanú tenkú vrstvu pomocou magnetrónového naprašovania

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 vrstiev pri diametrálne odlišných parametroch, pričom ich chemický stav a hrúbka bude zachovaná. Následne sa pomocou skenovacej elektrónovej mirkoskopie bude pozorovať miera odlišnosti ich morfológie.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Příprava a testování miniaturních wolframových hrotů pro senzor typu "q-plus" v kombinované mikroskopii STM a AFM

Vedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.

Anotace:

Mikroskopie povrchů s atomárním rozlišením je založena na měření proudu tunelujících elektronů nebo měření sil mezi sondou (hrotem) mikroskopu a zkoumaným povrchem. Skenovací tunelová mikroskopie (STM) se hodí pouze pro měření na vodivých površích. Využití posunu frekvence křemenného rezonátoru s hrotem pro měření atomárních sil otevřelo možnost pro konstrukci kombinovaného senzoru a snadnou modifikaci zařízení STM a jeho využití pro mikroskopii atomárních sil (AFM). V kombinovaném senzoru je miniaturní wolframový hrot upevněn na jedno rameno křemenné ladičky a tak lze podle potřeby provádět STM nebo AFM měření. Navíc je možné využít i nově vzniklé možnosti kombinovaného měření STM/AFM.

Cílem práce je optimalizovat elektrochemickou přípravu měřicího wolframového hrotu přímo na senzoru (ladičce) a získat parametry senzoru (průběh rezonanční křivky) ještě před jeho praktickým využitím.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Výroba a kalibrace molekulárního sublimátoru — zdroje pro vakuovou depozici organických polovodičů

Vedoucí: Doc. RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.

Anotace:
Organické molekuly jsou dnes využívány jako organické polovodiče, v budoucnosti mohou najít využití v nano-elektronických prvcích. Ve skupině se zabýváme růstem molekulárních nanostruktur na površích pevných látek a jejich studiem pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu (STM). V rámci projektu bude vyvinuta a využita kalibrační aparatura pro sublimaci vybraných organických molekul. Student se rovněž seznámí s principem a možnostmi techniky STM.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Kontrola hustoty monoatomárních schodù na povrchu kovového monokrystalu iontovou erozí

Vedoucí: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.

Anotace:
Monoatomární schody silně ovlivňují chemickou reaktivitu povrchů pevných látek. V projektu zkusíme podle známého receptu připravit uspořádané kovové vzorky se zvýšenou hustotou monoatomárních schodů pomocí iontové eroze. Přitom si osvojíme zálkadní experimentální techniky fyziky povrchů (surface science) a zobrazíme povrch s vysokým až atomárním rozlišením pomocí rastrovacího tunelového mikroskopu. Lze použít jako základ pro navazující diplomovou práci v (elektro)chemické reaktivitě systémů kov-oxid. Literatura: Kalff, M.; Comsa, G.; Michely, T. Temperature Dependent Morphological Evolution of Pt(111) by Ion Erosion: Destabilization, Phase Coexistence and Coarsening. Surf. Sci. 2001, 486, 103–135.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Propojení ionizačního vakuoměru s počítačem

Vedoucí: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.

Anotace:
Na vakuové aparatuře kombinující metody STM, TPD, XPS a LEED je pro přípravu vzorků i vlastní experimenty k dispozici přesný napouštěcí systém plynů, řízený programem v LabView. Úkolem bude modifikovat a doplnit řídící program o modul zprostředkovávající čtení tlaků měřených ionizačními vakuoměry přes sériové rozhraní. Uživatel by měl mít možnost snadno přepínat zobrazované jednotky tlaku a případně i číst a řídit další parametry měrek (vypínání/zapínání žhavicího vlákna, změna emisního proudu apod.).


Studentský fakultní grant MFF - podzim Simulace termodesorpčních spekter

Vedoucí: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.

Anotace:
Teplotně desorpční spektroskopie (TPD) slouží primárně ke studiu vazeb mezi povrchem pevné látky a adsorbátem. V TPS spektru je obsažena řada velmi užitečných informací, např. povrchová koncentrace (pokrytí) adsorbátu, energie vazeb a jejich závislost na pokrytí, řád desorpce, kinetika případných povrchových procesů atd. Ty je možné získat pomocí numerické mikrokinetické simulace, kdy jsou simulovaná spektra automaticky porovnávána se změřenými.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Příprava a zkoumání samoorganizovaných nanostruktur

Vedoucí: Doc. RNDr. Karel Mašek, Dr.

Anotace:

V navrhovaném projektu se jedná o přípravu nanostrukturní vrstvy oxidu wolframu na monokrylických površích mědi (110) a (100). Během posledního období byla zkoumána zejména nanostruktura vzniklá na povrchu (110). Na tomto povrchu roste oxid wolframu ve formě téměř jednodimenzionálních struktur (dlouhých rovnoběžných útvarů). Tento systém je možné použít jako modelový pro další výzkum fyzikálně chemických vlastností. Struktura dopovaného oxidu wolframu byla zatím zkoumána pouze ve formě tenkých vrstev. Studium přípravy a vlastností dopovaných nanostrukturních systémů je tedy prvním z kroků k širšímu výzkumu těchto vrstev se speciální morfologií.

Nanostrukturní vrstvy oxidu wolframu budou připravovány v podmínkách ultravysokého vakua (UHV) metodou vakuového napařování v proudu atomárního kyslíku. Případné dopování povrchů těchto vrstev bude prováděno vakuovým napařováním malého množství aktivních kovů. Struktura vrstev bude zkoumána metodou Reflexní difrakce elektronů na odraz (RHEED) a jejich chemické složení a stechiometrie metodou Rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS). Výsledná morfologie vrstev bude změřena pomocí rastrovacího mikroskopu atomárních sil (AFM). Složením výsledků výše zmíněných metod dostaneme kompletní popis struktury a morfologie studovaných vzorků


Studentský fakultní grant MFF - podzim Studium stability dispergovaného Rh v oxidu ceru (aneb jak s ním zacházet, aby na něj molekuly rády sedaly a potom navzájem interagovaly)

Vedoucí: Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr.
Konzultant: Mgr. Zdeněk Rafaj

Anotace:
Metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie a Termodesorpční spektroskopie budeme zkoumat stabilitu systému Rh-CeOx a jeho interakci s molekulami plynů. Jedná se o systém, který je potenciálně využitelný při oxidaci CO, disociaci NO atd., tedy v průmyslových a automobilních katalyzátorech.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Diagnostika plazmatu s pomocí vysokofrekvenčních metod

Vedoucí: Doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Můžeme ohřívat plazma rekombinací?

Vedoucí: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.

Anotace:
Cílem projektu je zjistit, jestli elektron-iontová rekombinace v plazmatu může vést k efektivnímu ohřevu elektronů. Odpověď na tuto otázku budeme hledat numerickým řešením Boltzmannovy kinetické rovnice.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Kalibrace závislosti vlnové délky laserových diod na proudu a teplotě pro potřeby Cryo-SA-CRDS experimentu

Vedoucí: Mgr. Petr Dohnal, Ph.D.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Jak optimalizovat profil laserového paprsku?

Vedoucí: Mgr. Petr Dohnal, Ph.D.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Kolik iontů se vejde do iontové pasti?

Vedoucí: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.

Anotace:
Cílem práce bude experimentálně zjistit, kolik iontů dokážeme maximálně udržet v radiofrekvenční iontové pasti v závislosti na podmínkách pasti a metodě plnění. Experimentální výsledky budou konfrontovány s jednoduchými výpočetními modely.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Konstrukce radiofrekvenčního obvodu iontové pasti

Vedoucí: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Zesilovače proudu pro sondovou diagnostiku plazmatu

Vedoucí: Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.

Anotace:
Předmětem projektu je porozumět zapojení již sestaveného a funkčního zesilovače, a sestavit aparaturu pro proměření rychlosti jeho odezvy v impulzním provozu. Provést měření, a navrhnout a případně i vyzkoušet úpravy zapojení, které by vedly ke zrychlení jeho odezvy v impulzním provozu. Práci studenta odhaduji zhruba na 3-4 týdny. Student by měl znát alespoň základy elektronických obvodů.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Kapesní optická pinzeta

Vedoucí: RNDr. Libor Nouzák, Ph.D.
Konzultant: Doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D.

Anotace:
Princip tzv. optické pinzety je již dobře znám. V praxi se používá k manipulaci buněk a nanočástiv v mikroskopech. Cílem projektu je návrh realizace takové pinzety z běžných dílů v laboratoři, abychom mohli manipulovat studovanými prachovými zrnky.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Prach nad Marsem

Vedoucí: Mgr. Jakub Vaverka, Ph.D.

Anotace:
Analýza dat z družice MAVEN, která obíhá Mars od roku 2014.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Detekuje družice Cassini opravdu dopady prachových zrn?

Vedoucí: Mgr. Jakub Vaverka, Ph.D.

Anotace:
Ověření, že detekovaný signál odpovídá dopadu prachových zrn pomocí analýzy dat z dipolové a monopolové antény.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Mapa rychlých měřeni parametrů plazmatu v magneto-obálce

Vedoucí: Mgr. Tereza Ďurovcová
Konzultant: Prof. RNDr. Jana Šafránková, DrSc.

Anotace:
Matfyzácký přístroj BMSW monitoruje rychlé změny parametrů plazmatu v okolí Země. Cílem projektu je vytvořit interaktivní mapu jeho rychlých měření pro další využití.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Změny turbulence ve vnějších oblastech magnetosféry

Vedoucí: Mgr. Alexander Pitňa
Konzultant: Prof. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc.

Anotace:
Obrázek: Přístroj BMSW postavený na KFPP. V současné době nejrychlejší přístroj měřící rychlostní rozdělení iontů ve slunečním větru.


Studentský fakultní grant MFF - podzim Koncentrace plazmatu ve vnitřní magnetosféře

Vedoucí: Doc. RNDr. František Němec, Ph.D.