Letní projekty KFPPzobrazit předchozí rok (2012/2013), další rok (2014/2015)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Přihlášky na podzimní SFG je třeba podat do 15. listopadu 2013, na jarní SFG je třeba podat do 15. května 2014, na letní projekty KFPP se hlaste v červnu a v průběhu prázdnin 2014, ostatní projekty průběžně.
Letní projekty KFPP
Studentské projekty Elektrická kytara ve vakuu — strunový vakuometr (info: RNDr. Tomáš Gronych, CSc., RNDr. Ladislav Peksa, CSc.)
Nanostrukturní katalyzátor a bakterie — kdo s koho? (info: RNDr. Kateřina Veltruská, CSc., Mgr. Martin Dubau)
Jaký profil má laserový svazek? (info: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D., Mgr. Petr Dohnal, Ph.D.)
Určete stupeň ionizace výbojového plazmatu a ionizační potenciál argonu pomocí sondy. (info: Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.Doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr., Mgr. Michal Zanáška)
Jak změřit tlak plynu metrem a stopkami? (info: RNDr. Ladislav Peksa, CSc., RNDr. Martin Jeřáb, Ph.D.)
Modelové katalyzátory pod mikroskopem (info: Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D., Mgr. V. Stetsovych)
Kolik najdete družic v prostoru okolo Země, které pozorují současně přepojování magnetického pole? (info: Prof. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc., Mgr. Jakub Enžl)
Existuje taková meziplanetární rázová vlna, kterou některé družice vidí a některé ne? A za jakých podmínek? (info: Prof. RNDr. Jana Šafránková, DrSc., Oleksandr Goncharov)
Nakresli si svého mikro - :) elektronovým svazkem (litografie v SEM) (info: Doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr., Šárka Chlupová)
Jak popsat jednodimensionální nanostrukturu pomocí elektronové difrakce? (info: Doc. RNDr. Karel Mašek, Dr., Mgr. Romana Pavlíková)
Komunikace vakuové měrky s řídícím software napouštění plynů (info: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D., Andrii Tovt)
Infračervená spektroskopie povrchů při nízkých teplotách (info: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.)
Studium biokompatibilních materiálů metodami fyziky povrchůVedoucí: Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr.
Konzultant: Mgr. Ivan Jirka CSc. (Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR)
Anotace:
Biokompatibilní materiály mají důležitou funkci v moderní medicíně (kloubní náhrady, zubní implantáty, cévní výztuhy a další). Jedná se o materiály skládající se z prvků, které tělo dokáže přijmout bez alergické reakce, která může zkomplikovat nebo znemožnit celý léčebný proces. Pro biokompatibilitu materiálů je zásadní stav povrchu daného materiálu (t.j. jeho chemické složení a vhodná modifikace povrchu). Volba optimálního materiálu není zatím vyřešena. K nejatraktivnějším patří v současnosti materiály na bázi slitin titanu (Ti).
Nejčastěji používaná je slitina skládající se kromě Ti z hliníku (Al) a vanadu (V): Ti-6Al-4V. Tento materiál má velmi vhodné mechanické vlastnosti, ovšem přítomné prvky Al a V představují určitá zdravotní rizika, například vyšší pravděpodobnost vzniku Alzheimrovy nemoci. Proto se v současnosti hledají kovy, které by s Ti tvořily slitiny podobných mechanických vlastností, ale nepřinášely by výše zmíněná rizika. V současné době bylo prokázáno, že takovým kovem je niob (Nb).
Důležitá je modifikace povrchu materiálů pomocí nejrůznějších technologií (termická, anodická, ve výboji a další), která ovlivňuje rozdělení náboje mezi povrchovými atomy. Elektronová struktura, kterou lze přímo studovat metodou Rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS), ovlivňuje interakci povrchu s molekulami plynů (dá se sledovat metodou Termodesorpční spektroskopie (TDS). Výzkum vlastností povrchu těchto materiálů představuje zajímavý fyzikální problém, ale současně se jedná o téma s možností širokých praktických aplikací. Navrhovaná práce má experimentálními metodami (XPS, TDS) nalézt charakteristické vlastnosti povrchu TiNb a porovnat chování různě připravených vzorků z hlediska vhodnosti pro medicínské využití.
Vzorky bude připravovat RNDr. I. Jirka (konzultant). Předpokládáme, že ve Fyziologickém ústavu ČAV bude současně probíhat testování interakce vzorků s biologickými látkami. Tím se může vypsaná práce stát základem delší mezioborové spolupráce a přinést prakticky využitelné výsledky.
Předpokládaný rozsah práce:
1) Přípravná část: Seznámit se s metodami XPS a TDS. (Prakticky bychom to provedli tak, že by se uchazeč (uchazeči) účastnili některého našeho experimentu.)
2) Praktická část: Pomocí metod XPS a TDS porovnat stav různě modifikovaných povrchů vzorků TiNb a jejich adsorpční vlastnosti. Sledovat změnu povrchu po interakci s adsorbující látkou.
3) Zpracování: Získané výsledky interpretovat a sepsat ve formě zprávy o studentském vědeckém projektu.
Literaratura (týká se hlavně metod, není nutné ji znát před zapojením se do projektu):
1) L. Eckertová a kol., Fyzikální elektronika pevných látek, Univerzita Karlova, Praha, 1992. (Fyzika povrchů).
2) Ch. Kleint, K.-D. Brzoszka, Čs. čas. fyz. A 25 (1975) 345. (Termodesorpční spektroskopie, adsorpce).
3) D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990. (Elektronová spektroskopie).
Studium struktury povrchů metodami řádkovacích mikroskopií SEM a AFM s vysokým rozlišenímVedoucí: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Konzultant: Doc. Mgr. Iva Matolínová, Dr., Mgr. Ivan Khalakhan, PhD
Anotace:
Řádkovací mikroskopie atomárních sil (AFM – atomic force microscopy) a řádkovací mikroskopie sekundárních elektronů (scanning secondary electron microscopy – SEM) patří v současné době mezi nevýznamnější metody studia struktury povrchů pevných látek. Katedra FPP získala v poslední době dva mikroskopy SEM MIRA 3, Tescan, a AFM Multimode 8, Bruker. Oba mikroskopy patří k současné k technologicky nejvyspělejším na světě, SEM je vybaven autoemisní katodou (tzv. FEG SEM) a dosahuje rozlišení jednoho nanometru. AFM je vybaven novým měřícím modem Peak Force tapping, který umožňuje měřit několik povrchových parametrů současně, např. tvrdost povrchu, a to i s atomárním rozlišením. Navíc umožňuje provádět měření v kapalinách, což je důležité pro studium např. biologických vzorků, a nebo pro elektrochemii.
Studentská vědecká práce bude zaměřena na studium struktury pokročilých katalyzátorů pro vodíkové technologie metodami SEM a AFM. Především se zaměříme na studium vlivu interakce povrchů s kapalinami, představujícími potenciálně významné zdroje energie jako jsou metanol nebo kyselina mravenčí. Jako katalyzátory použijeme vrstvy směsných oxidů Ce-Sn-Ox dopované platinovými ionty.
Poznámka, práci je možno začít řešit ihned, tj, před oficiálním zahájením studentských projektů pro školní rok 2013/2014. Další informace mohou uchazeči získat na adrese matolin@mbox.troja.mff.cuni.cz
Vývoj kinetického Monte Carlo kódu pro simulaci interakce organických molekul na orientovaném povrchuVedoucí: RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.
Anotace:
Pomocí moderní chemické syntézy je možné vyrobit organické molekuly s definovanými reaktivními ligandy, ovlivňujícími interakci molekul s okolím. Pro studium vzájemných interakcí je výhodné použít jednoduchý systém - povrch orientovaného krystalu. Deponované molekuly na takových površích se pomocí difůze organizují v uspořádaných strukturách, což je možné experimentálně pozorovat pomocí řádkového tunelového mikroskopu. Cílem projektu bude napsat v jazyce C++ kód pro simulaci samouspořádání molekul v rámci jedné molekulární vrstvy na povrchu anizotropického krystalu.
Zásady pro vypracování:
1) Naprogramování kódu v jazyce C++ pro interakci organických molekul, zahrnující: anizotropní difúzi, otáčení molekul, atraktivní/repulzivní interakci mezi ligandy molekul. Kód umožní simulaci interakce obecně obdélníkových molekul zaujímajících m x n buněk povrchu.
2) Testování modelu – simulace samouspořádávání molekul, vliv parametrů.
3) Úprava kódu dle aktuálních potřeb.
Seznam literatury:
[1] I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla, Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum 2003.
[2] Kotrla M.: Comp. Phys. Communication 97, 82 (1996).
[3] Články v odborných časopisech podle doporučení vedoucího práce.
Modifikace scanneru STM pro kombinované STM/ AFM měřeníVedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Anotace:
Použití techniky skenovací tunelové mikroskopie (STM) je omezeno na vodivé povrchy. Měření silové interakce mezi hrotem a povrchem místo tunelového proudu toto omezení obchází a technika mikroskopie atomárních sil (AFM) je použitelná pro zobrazování povrchů s atomárním rozlišením bez ohledu na vodivost vzorku. Mikroskopie AFM využívající laserového paprsku pro odměřování změny polohy senzoru nad povrchem však komplikuje řízení sběru dat. „Bezkontakní“ měření síly pomocí elektrické odezvy kmitajících senzorů (piezoelektrických křemenných prvků – „ladiček“) však umožňuje jednoduchou integraci silového senzoru do měřicí hlavy STM a možnost různých kombinací současného měření pomocí obou technik.
Projekt vychází ze zkušeností laboratoře s vývoje a realizace několika zařízení STM. Úkolem bude upřesnění návrhu a realizace kombinované STM/AFM měřící hlavy a otestování měření pomocí senzoru síly využívajícího změnu frekvence kmitů, jejich amplitudy a fáze.
Projekt dává možnost detailního seznámení s technikami mikroskopií v blízkém poli a praktickým využitím řady znalostí ze základního kurzu fyziky. Práce na projektu se může stát solidním východiskem pro řešení fyzikálního problému s využitím STM techniky v rámci bakalářské práce.
Zařízení pro měření odezvy a analýzu náhodných signálůVedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Anotace:
Cílem projektu je oživení dvoukanálového digitálního „osciloskopu“ PicoScope“ pro současný záznam – navzorkování - časového průběhu dvou signálů a provedení testovacích měření. Zařízení sestává z obvodů pro vzorkování signálů spojených s řídicím PC. Programové vybavení dále umožňuje řadu operací pro zpracování signálu. Zařízení bude určeno především pro měření odezvy elektrických systémů na definované buzení a měření charakteristik náhodných signálů.
Student bude mít možnost prostřednictvím praktického přístupu proniknout do základů měření a zpracování elektrických, časově proměnných signálů. Získá řadu zkušeností, které lze uplatnit při měřeních zasahujících do řady nejrůznějších fyzikálních problémů a které se řadí k univerzálně požadovaným dovednostem v moderních laboratořích.
Možnosti zařízení budou testovány při analýze fluktuací autoemisního proudu ze studených katod, měření odezvy impedančních dvojpólů a fluktuací tunelového proudu ve skenovacím tunelovém mikroskopu (STM).
Projekt je určený pro studenty 2. a 3. ročníku bakalářského studia fyziky. Představuje vhodné doplnění bakalářské práce zaměřené na využití techniky STM pro studium ve fyzice povrchů a tenkých vrstev.
Studium elektromagnetických událostí typu MLR z dat družice DEMETERVedoucí: RNDr. František Němec, Ph.D.
Anotace:
Magnetosférické čárové záření patří mezi doposud neobjasněné elektromagnetické jevy ve vnitřní magnetosféře Země. Jedná se o intenzivní emise na frekvencích několika kHz pozorované jak na povrchu Země, tak družicemi s nízkou drahou letu. Cílem projektu je studium událostí tohoto typu s využitím dat družice DEMETER. Pochopení vlastností těchto emisí by mělo usnadnit identifikaci jejich zdrojového mechanismu.
Cíle projektu:
1) Vytvoření kompletní databáze událostí typu MLR z dat družice DEMETER.
2) Základní statistika událostí typu MLR (lokální čas výskytu, souvislost s geomagnetickou aktivitou, parametry slunečního větru, případně slunečním cyklem).
3) Srovnání poloh výskytu událostí s tokem „vysypávajících se“ (precipitating) částic a diskutování vlivu Jihoatlantické anomálie (South Atlantic Anomaly, SAA).
Seznam odborné literatury:
1) Gurnett, D. A., and Bhattacharjee, A.: Introduction to Plasma Physics: With Space and Laboratory Applications, Cambridge University Press, 2005.
2) Články v odborných časopisech doporučené vedoucím projektu.
Analýza dat z neuronové sítě pro automatickou detekci hvizdů na palubě družice DEMETERVedoucí: RNDr. František Němec, Ph.D.
Anotace:
Hvizdy jsou elektromagnetické emise generované bleskovými výboji, které se šíří plazmatickým prostředím v okolí Země téměř podél magnetických siločar. Pro jejich automatickou identifikaci na palubě družice DEMETER byla vyvinuta a implementována neuronová síť. Cílem projektu je analýza dat pocházejících z této neuronové sítě.
Cíle projektu:
1) Konstrukce geografických/geomagnetických map četnosti hvizdů.
2) Studium vlivu polohy plazmapauzy na výskyt a disperzi hvizdů.
3) Určení podílu hvizdů na celkové intenzitě elektromagnetických emisí.
Seznam odborné literatury:
1) Gurnett, D. A., and Bhattacharjee, A.: Introduction to Plasma Physics: With Space and Laboratory Applications, Cambridge University Press, 2005.
2) Helliwell, R. A.: Whistlers and Related Ionospheric Phenomena, Stanford University Press, 1965.
3) Články v odborných časopisech doporučené vedoucím projektu.