Letní projekty KFPPzobrazit 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.
Letní projekty KFPP
Studentské fakultní granty (zadané na jaře)
Studentské fakultní granty (zadané na podzim) 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.)
Předběžní zájemci: {Škombárová Ema Lola}[948]
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.)
Předběžní zájemci: {Beňačková Kristína}[947]
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
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 adsorpci jednoduchých molekul na něm (CO, CO2, O2, H2, CH3OH, atd.).
Annotation
During the implementation of this project, the student will have the possibility to work in a modern scientific laboratory performing experimental research in the field of catalysis. The student will get familiar with ultra-high vacuum and different experimental methods for cleaning and characterization of ultra-clean surface of platinum and study the adsorption of simple molecules on it (CO, CO2, O2, H2, CH3OH, etc.).
Můžeme získávat energii bez plamene? (info: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D.)
Po několik staletí lidstvo získává mechanickou energii a teplo především spalováním paliv. Tento přístup vedl k významnému technologickému pokroku, je však zásadně omezen Carnotovou účinností a je odpovědný za vysoké emise skleníkových plynů. Je ale spalování jediným způsobem, jak přeměňovat chemickou energii na užitečnou práci?
Elektrochemické reakce probíhající v palivových článcích představují přesvědčivou alternativu ke klasickým spalovacím technologiím. Na rozdíl od tepelné oxidace umožňují palivové články přímou přeměnu chemické energie na energii elektrickou prostřednictvím elektrochemické oxidace, a to s minimální produkcí tepla. Při tomto procesu jsou elektrony odtrženy od molekul paliva a vedeny vnějším elektrickým obvodem, kde mohou vykonávat užitečnou práci.
V rámci tohoto projektu student sestaví funkční palivový článek a bude jej provozovat s různými palivy, jako jsou vodík, methanol a ethanol. Výkon různých konfigurací palivových článků bude systematicky hodnocen a výhody i omezení jednotlivých přístupů budou diskutovány jak z praktického, tak ze základního fyzikálně chemického hlediska.
Náplň projektu
sestavení elektrochemického palivového článku;
provoz s různými typy paliv (vodík, methanol, ethanol);
měření a analýza proudově napěťových (I–V) charakteristik;
porovnání účinnosti, stability a praktických omezení různých systémů;
vypracování stručné technické zprávy shrnující výsledky a závěry.
Dá se naprášit MoS2? Příprava tenkých vrstev katalyzátoru pro vývoj vodíku (info: RNDr. Tomáš Hrbek, Ph.D.)
Vodíkové technologie patří mezi důležité směry budoucí udržitelné energetiky, jejich širší využití je ale stále limitováno cenou a dostupností účinných katalyzátorů. Sulfid molybdeničitý, MoS2, je zajímavou alternativou k drahým kovům, protože je levný, relativně stabilní a může vykazovat aktivitu pro vývoj vodíku.
Cílem projektu bude ověřit, zda lze MoS2 připravit v podobě tenké vrstvy pomocí magnetronového naprašování. Student připraví několik vzorků za různých základních depozičních podmínek a pomocí dostupných metod ověří, zda vzniklá vrstva skutečně obsahuje molybden a síru ve vhodném poměru. Charakterizace bude zahrnovat především skenovací elektronovou mikroskopii, případně i testy v reálném elektrolyzéru vody s protonově vodivou membránou (PEM-WE).
Projekt odpoví na jednoduchou, ale prakticky důležitou otázku: funguje naprašování MoS2 v našem systému dostatečně dobře na to, aby mělo smysl tento směr dále rozvíjet? Výsledkem bude základní experimentální přehled vhodný jako odrazový můstek pro navazující bakalářskou nebo diplomovou práci.
Obvod pro modulaci anodového napětí plasma thrusteru (info: Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.)
Zváni jsou všichni uchazeči se základními znalostmi z elektroniky a zájmem o atraktivní aplikaci.
Popis projektu:
Pro korekci polohy některých satelitů se používají motory založené na principu elektrického výboje, tzv. plasma thrustery. Jedním z často používaných typů thrusteru je tzv. Hall-Effect thruster, viz obrázek. Tah motoru zprostředkovávají ionty urychlené elektrickým pole v toroidální komoře. Termionická katoda výboje je umístěna mimo komoru a elektrony z ní zároveň slouží k neutralizaci iontového svazku.
Úkolem studenta by bylo:
1) Prostudovat vlastnosti firemního operačního zesilovače APEX MP38.
2) Navrhnout modulační obvod s využitím tohoto zesilovače.
3) Sestavit tabulku potřebných mechanických (například chladič, skřínka apod.) a elektronických součástek.
4) Zkonstruovat obvod a otestovat jej s použitím externích napájecích zdrojů a externího zdroje signálu. Při zkouškách bude výboj thrusteru reprezentován odporem s vhodnou velikostí a výkonovým zatížením.
5) Připravit prezentaci na seminář KFPP o letních projektech začátkem zimního semestru.
K dispozici je vlastní operační zesilovač MP38, osciloskop, digitální voltmetr, signální generátor, a potřebné napájecí zdroje.
Migrace defektů v perovskitech indukovaná elektrickým polemVedoucí: 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.
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 turbulenceVedoucí: 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 OscillationsVedoucí: 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.
