Letní projekty KFPPzobrazit předchozí rok (2019/2020), další rok (2021/2022)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Přihlášky na podzimní SFG je třeba podat do 15. listopadu 2020, na jarní SFG je třeba podat do 15. května 2021, na letní projekty KFPP se hlaste v červnu a v průběhu prázdnin 2021, ostatní projekty průběžně.
Letní projekty KFPP Něco pro hračičky (info: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.)
Musí to pevně držet, topit až na 1000 oC, být elektricky i tepelně izolované a nesmí z toho nic koukat. Co to je? Držák vzorku pro experimenty ve fyzice a chemii povrchů. V rámci projektu budeme existující držák vzorku adaptovat na montáž vzorků SrTiO3 a zkusíme si prohlédnout jejich povrch rastrovacím tunelovým mikroskopem. Držák má rozměr 20 x 20 x 5 mm3 a asi 50 součástek. Odměnou za trpělivost je zajímavý výzkum, viz např. M. Setvín et al., Science 359, 572-575 (2018).
Povrch pod tlakem (info: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.)
Krystalické povrchy kovů patří mezi jedny z nejvíce prozkoumaných systémů povrchové fyziky. Tyto povrchy se častokrát využívají jako katalyzátory v průmyslově důležitých chemických reakcích (například v heterogenní katalýze), nebo slouží jako podklad pro růst dalších nanostruktur. Aby byla dosažena vyšší rychlost katalyzovaných reakcí, používá se v průmyslu vysoká teplota a vysoký tlak reaktantů. Naopak, modelové studie se provádí za zjednodušených podmínek, tj. za ultra-vysokého vakua a za pokojové nebo za snížené teploty.
V nedávném období se ukázalo, že i jednoduché a relativně inertní kovové povrchy, které byly dlouho používány například ve studiích modelových katalyzátorů, mění svou strukturu pod vlivem zvýšeného tlaku plynů [1, 2, 3] a pod vlivem zvýšené teploty (za operando podmínek). Například katalyticky aktivní povrch platiny (111) hrubne a výrazně rekonstruuje [1, 3]. Tyto změny mají zásadní vliv na chemické reakce probíhající na povrchu.
V rámci projektu se student seznámí s metodami STM (skenovací tunelová mikroskopie), AFM (mikroskopie atomárních sil), XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie) a LEED (difrakce nízkoenergetických elektronů). Těmito metodami se pokusíme určit chemickou a atomární strukturu povrchu Pt(111) za podmínek vysokého vakua. Následně využijeme metodu NAP-STM pro pozorování změn připraveného povrchu pod vlivem zvýšeného tlaku plynu CO.
Python pro chemickou kinetiku (info: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.)
Chemická kinetika je vědní obor, který se zabývá časovým vývojem chemicky interagujících systémů, ať už jde od plazma v mezihvězdném prostoru, ionty v iontové pasti, nebo třeba technologické plazma v reaktoru. Jedním ze základních úkolů chemické kinetiky je, na základě známých chemických rovnic sestavit soustavu diferenciálních rovnic popisujících časový vývoj koncentrací jednotlivých složek systému a následné řešení této soustavy.
Cílem projektu je provést rešerši dostupných softwarových knihoven v jazyce Python pro řešení problémů chemické kinetiky a následně otestovat jejich vhodnost pro použití v naší laboratoři pro on-line vyhodnocování experimentálních dat z iontové pasti. V závislosti na zájmu a schopnostech řešitele bude vybrané řešení případně integrováno do měřicího systému iontové pasti v jazyce LabView.
Záření elektrické sítě pozorované družicí (info: Doc. RNDr. František Němec, Ph.D.)
Elektrické rozvodné sítě na povrchu Země vyzařují elektromagnetické vlny na harmonických frekvencích základní frekvence (50 nebo 60 Hz). Tyto vlny se mohou šířit skrz ionosféru do kosmického prostoru a následně být detekovány vlnovými přístroji na družicích, eventuálně ovlivňovat globální intenzitu plazmových vln a potažmo i toky energetických částic zachycených v radiačních pásech. Předmětem projektu je využít dostupná vlnová měření vybrané družice s nízkou drahou letu (cca 700 km) pro systematickou identifikaci a statistiku výskytu a vlastností těchto vln.
Laserová absorpční spektroskopie ve směsi plynů (info: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.)
Absorpční spektroskopie s využitím polovodičových laserů umožňuje snadno zjišťovat absolutní množství jednotlivých typů molekul ve směsích plynů. V naší laboratoři studujeme reakce iontů a molekul probíhající v mezihvězdném prostoru. Pro naše experimenty potřebujeme zjistit zastoupení molekuly HCN ve speciální kalibrační směsi, kterou budeme používat. Během řešení letního projektu sestavíme jednoduchou optickou aparaturu a pro řízení laseru použijeme systém LabVIEW.
Sestavení laserového systému pro zjištění rozložení iontů v nízkoteplotní pasti (info: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.)
Pro studium reakcí iontů a molekul v podmínkách podobných mezihvězdným oblakům plynu využíváme iontovou past. Při experimentech s aniony můžeme laserovým svazkem vyvolat odtržení elektronu a určit rozložení iontů v naší pasti. Sestavíme optický systém, který umožní zaostřeným laserovým svazkem skenovat prostor iontové pasti ve dvou rozměrech se sub-milimetrovou přesností. Budeme řídit dvě zrcadla na motorizovaných mikro-posuvech pomocí systému LabVIEW.
Oxidace a redukce KTaO3 (info: Doc. Mgr. Martin Setvín, Ph.D., Dominik Wrana, Ph.D.)
Oxidy kovů při zahřátí v redukujících nebo oxidujících podmínkách ztrácí nebo doplňují část kyslíku z krystalické mřížky. Chybějící nebo přebývající kyslík funguje jako dopant typu n nebo p. To vede k výrazné změně fyzikálních a chemických vlastností materiálu: Barvy, elektrické vodivosti a řady dalších vlastností. Cílem tohoto projektu je zkoumat tento efekt v monokrystalech KTaO3 a jeho variacích.
[1] M. Setvin, M. Wagner, M. Schmid, G. S. Parkinson, and U. Diebold, Chem. Soc. Rev. 46, 1772 (2017)
Srážka kosmické sondy s velmi rychlým prachovým zrnem (info: RNDr. Jakub Vaverka, Ph.D.)
Kosmický prostor je plný malých prachových zrn, která se mohou velkou rychlostí srazit nejen s planetkami, ale i s vědeckými sondami. Při těchto srážkách obvykle vzniká oblak plazmatu, který může následně ovlivnit vědecké přístroje na palubě této sondy.
Cílem projektu je studium těchto událostí převážně pomocí dat z přístrojů na měření elektrického pole.
Mapování mechanických vlastností materiálů hrotem AFM (info: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.)
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.
Chceš merať mikroskopom atomárnych síl s hrotom tenkým len niekol’ko nanometrov? (info: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.)
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).
Uřízni kus nanosendviče (info: Mgr. Jaroslava Nováková, Ph.D.)
Uřízni plátek sendvičové struktury používané ve vodíkových palivových článcích pomocí iontového svazku duálního mikroskopu SEM/FIB a zobraz jednotlivé vrstvičky, ať věcem přijdeme na kloub.
Nejmenší molekula s obrovskými možnostmi: vodík v palivovém článku (info: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D.)
Předběžní zájemci: Martin Vaněk
Lidstvo dnes vyžaduje zdroj čisté a udržitelné energie. Vodík se jeví jako budoucí nosič energie díky své vynikající hustotě energie a vlastnostem šetrným k životnímu prostředí. Cílem tohoto letního projektu je ukázat, jak lze chemickou energii vodíku přeměnit na elektřinu pomocí palivového článku. Během projektu bude získáno porozumění elektrochemickým procesům poskytujícím elektrickou energii. Účastník projektu se naučí, jak lze sestavit palivový článek, připraví a otestuje palivový článek. Zvláštní pozornost bude věnována přípravě vrstvy katalyzátoru.
Nanočástice v Monte Carlo (info: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.)
Baví Vás to s počítačem? Skriptovat, vizualizovat, hledat souvislosti? Zkuste si práci s kinetickým Monte Carlo modelem růstu kovových nanočástic. V principu jde o jednoduchou hříčku, která se Vám ale může odměnit odkrytím nečekaných souvislostí rozhodujících o efektivitě a životnosti průmyslových technologií, například katalyzátorů pro konverze energie.
Reklamní relaxace (info: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.)
Dobré zboží se chválí samo. Ale co když je všechno zboží dobré, a navíc je ho tak mnoho, jako je článků ve vědeckých časopisech? Jedním ze způsobů, jak zajistit práci zvýšenou pozornost, je vytvoření tzv. “cover image“, který bude v případě úspěchu v redakci otištěn na titulní straně časopisu. Přijďte si tvorbu cover image vyzkoušet! Podaří se Vám přetavit strohá data v poutavý obrazový příběh?
Polohy rázové vlny a magnetopauzy: jak přesné jsou dostupné magnetohydrodynamické modely? (info: Doc. RNDr. František Němec, Ph.D.)
Přesečení dvou klíčových hranic vznikajících při interakci slunečního větru se Zemí (rázová vlna, magnetopauza) lze kromě družicových dat identifikovat i ve výstupech globálních magnetohydrodynamických modelů. Náplní projektu je srovnat polohy reálně pozorovaných přesečení s polohami modelovými a vyhodnotit, do jaké míry se tyto shodují.