Disertační práce je experimentálně zaměřená, cílem práce je studovat vlastnosti materiálů, a to především s ohledem na dynamiku krystalové mříže. Pro výzkum budou použity především metody rentgenové difrakce a také Mössbauerovy spektroskopie., kdy metoda rezonanční Mössbauerovy spektroskopie poskytuje cenné informace o velikosti Lamb-Mössbauerova faktoru, který nese informace o kmitech mříží. Vlastnosti materiálů budou korelovány s metodami přípravy složením a vnitřní strukturou zkoumaných látek.

Seznam publikací

• Heger, V.; Kopp. J.; Procházka, V.; Novák, P.; Polymorphism of anhydrous iron(II) oxalate. Chemical Papers xxx, doi:10.1007/s11696-023-03122-6,

Propojování formálního a neformálního vzdělávání, jeden ze strategických cílů vzdělávací politiky České republiky. K naplňování tohoto cíle může docházet také v science centrech, vzdělávacích institucích založených na popularizaci vědy, badatelsky orientované výuce, zážitkové pedagogice, interdisciplinárních přístupech nebo transdisciplinární didaktice. Disertační práce se zabývá například těmito otázkami. Jaké formáty neformálního vzdělávání jsou využívány v science centrech? Jak jsou inovativní přístupy ke vzdělávání zakomponovány do vzdělávacích programů? Dochází pod vlivem výuky v science centrech ke změnám v přírodovědném vzdělávání? Jaký je rozdíl mezi výukou ve formálním a neformálním prostředí? Jaké jsou postoje učitelů k neformálnímu vzdělávání realizovaném v science centrech? Jak reaguje na vznik nových institucí legislativa? To vše na příkladu českých science center, avšak v mezinárodní perspektivě.

Seznam publikací

• Chvátal, R.: Výroba želatinových optických prvků jako nástroj badatelsky orientované výuky, Československý časopis pro fyziku, 2020
• Chvátal, R.; Krčmářová, A.; Kubínek, R.: Science centre as a part of the education system in the Czech Republic, Journal of Physics: Conference Series 1929, 012094, doi:10.1088/1742-6596/1929/1/012094, 2021
• Chvátal, R.; Krčmová, S.: Možnosti neformálního vzdělávání v science centrech, Pedagogika, 2020
• Janošíková, K.; Chvátal, R.: Ze Země do vesmíru, 2019
• Krčmářová, A.; Chvátal, R.; Holubová, R.: Analysis of some selected FCI tasks using eye-tracking, Journal of Physics: Conference Series 1929, 012021, doi:10.1088/1742-6596/1929/1/012021, 2021
• Janošíková, K.; Chvátal, R.: Zachrání GMO planetu?, 2020
• Chvátal, R.; Krčmářová, A.; Lang, V.; Nováková, A.; Šroub, J.: Využití termokamer nejen ve výuce fyziky, Československý časopis pro fyziku, 2020

Hlavním cílem disertační práce bude testovat účinnost odbourání aktuálně problémových polutantů užitím vzorků s obsahem železanu (zejména K₂FeO₄), železičnanu anebo železičitanu (tzv. ferátů). K experimentům se využijí jednak komerčně dostupné vzorky ferátů, jednak vzorky, které budou připraveny na Katedře experimentální fyziky pomocí tepelně indukovaných reakcí. Všechny vzorky budou podrobeny komplexní fyzikálně chemické charakterizaci, zejména z hlediska chemického a prvkového složení, krystalové struktury, velikosti krystalů, valenčního stavu železa, stability na vzduchu a ve vodě atd. Klíčovými metodami pro charakterizaci budou ⁵⁷Fe Mössbauerova spektroskopie, RTG prášková difrakce a skenovací elektronová mikroskopie s energiově disperzní spektroskopií. Bude studován vliv vlastností vzorků ferátů s různým původem syntézy na účinnost a kinetiku odbourání vybraných polutantů. Stěžejní výsledky budou publikovány v impaktovaném časopise.

Seznam publikací

• Kopp, J.; Kalusová, K.; Procházka, V.; Novák, P.: Thermally induced solid-state reaction of Fe₂(SO₄)₃ with NaCl or KCl: a route to β-Fe₂O₃ synthesis. Chemical Papers xxx, doi:10.1007/s11696-023-02762-y, IF 2,46, SJR 0,365, AIS 0,258; P 30,45

Studium fázových přechodů v povrchových vrstvách ocelových dílů indukované zářením. Ke zhotovení ocelových dílů bude využita nerezavějící a nástrojová ocel a díly budou vyrobeny selektivním laserovým tavením. K vyvolání fázových změn bude využito vysokoenergetické laserové záření, vysokoenergetické záření gama, ozařování vysokoenergetickými těžkými ionty. K experimentálnímu studiu budou dominantně využity rentgenová difrakce, Mössbauerova spektroskopie, skenovací elektronová mikroskopie, rentgenová fluorescenční analýza.

Seznam publikací

• Ivanova, T.; Kořenek, M.; Mašláň, M.; Svačinová, V.: Mössbauer study of thermal behavior of CL20ES and CL50WS steel powders used in selective laser melting, Chemical Papers xxx, doi:10.1007/s11696-023-02854-9, IF 2,46, SJR 0,365, AIS 0,258; P 30,45

V několika posledních letech je věnována zvýšená pozornost aplikacím poznatků z optiky na oblast gama záření. Experimenty v této oblasti jsou zpravidla realizovány pomocí synchrotronového záření. Nicméně je možné využít i radioaktivní zdroje záření. Práce je zaměřena na přípravu zářičů, gamaoptických prvků a jejich využití pro experimenty jaderné kvantové optiky. Součástí práce je i vyhodnocení, analýza a interpretace těchto experimentů.

Konzultační hodiny

Út: 12:00 – 14:00
St: 10:00 – 12:00

Hlavním cílem práce je příprava železo obsahujících MOF (metal organic framework) materiálů, která bude prováděna především hydrotermální syntézou. Důraz při realizaci bude kladen na optimalizaci přípravy materiálů se sledováním všech parametrů, které mají vliv na kvalitu vzniklých produktů. Produkty přípravy budou analyzovány na vybraných měřicích technikách (XRD, MS, BET, SEM, EDX).

Konzultační hodiny

Út: 10:00 – 12:00
Čt: 12:00 – 14:00

Seznam publikací

• Lisníková S, Novák P, Kopp J 2022 Nickel-iron and Zinc-iron bimetal oxalates: Preparation, characterization and thermal decomposition to spinel ferrites Chemical papers (25. 9. 2023 – v recenzi)
• Bilovol V, Sikora M, Lisníková S, Żukrowski J, Berent K, and Gajewska M 2023 “Occupancies of Tetra- and Octahedral Sites in CoFe₂O₄ Nanoparticles: The Effect of the Sintering Temperature.” Journal of Applied Physics 2023, 134 (9)
• Lisníková S, Kopp J, Vrba V, Novák P 2022 Single-phase precursors for the preparation of spinel ferrites via oxalate route: the study of cobalt ferrite synthesis Chem. Eur. J. 2022, 28, e202104331
• Kopp J, Novák P, Lisníková S, Vrba V and Procházka V 2021 Co-Precipitation of Fe−Cu Bimetal Oxalates in an Aqueous Solution and Their Thermally Induced Decomposition Eur. J. Inorg. Chem. 2021, 3886–3895

Práce v laboratoři je primárně zaměřena na syntézu bimetalického nanokompozitu tvořeného jednak anorganickou částí, jež sestává ze zlatých nanoklastrů (AuNCs) vykazujících luminiscenci v blízké infračervené oblasti (NIR) a ze superparamagnetických nanočástic oxidů železa (SPIONs) vykazujících vlastnosti magnetické, jednak částí organickou, kterou je transportní protein hovězí sérový albumin (BSA) sloužící současně jako matrice a redukční činidlo. Optimalizací syntézy tohoto nanokompozitu bylo dosaženo duálního (optického a magnetického) kontrastu jak při zobrazování in vitro, tak i in vivo. Výhodou této přípravy je jednak její jednoduchost, jednak není užito nadbytečných chemikálií nebo energeticky náročných procesů. Obrovskou výhodou je rovněž i vysoká biokompatibilita výsledného nanokompozitu, a to i při aplikaci vyšších koncentrací. Referencí pro tento systém je monometalický nanokompozit tvořený pouze AuNCs a samozřejmě BSA. Nynější snahou je vylepšit bimetalický systém o schopnost zobrazování určitých typů buněk (např. nádorových pro jejich odstranění nebo konkrétních zdravých pro jejich transplantaci). Dalším cílem je rozšířit aplikovatelnost systému o možnost terapie (tzv. teranostika). Kromě biologického zaměření je snahou aplikovat systém i v environmentální oblasti (např. detekce konkrétních polutantů a případně jejich odstranění z kontaminované vody).

Seznam publikací

• Ostruszka, R.; Zoppellaro, G.; Tomanec, O.; Pinkas, D.; Filimonenko, V.; Šišková, K.: Evidence of Au(II) and Au(0) States in Bovine Serum Albumin-Au Nanoclusters Revealed by CW-EPR/LEPR and Peculiarities in HR-TEM/STEM Imaging. Nanomaterials 2022, 12, 1425, doi:10.3390/nano12091425
• Ostruszka, R.; Půlpánová, D.; Pluháček, T.; Tomanec, O.; Novák, P.; Jirák, D.; Šišková, K.: Facile One-Pot Green Synthesis of Magneto-Luminescent Bimetallic Nanocomposites with Potential as Dual Imaging Agent. Nanomaterials 2023, 13, 1027, doi:10.3390/nano13061027

Flexibilní piezoelektrické generátory mají velký aplikační potenciál a v současné době je jim věnován velký zájem např. v oblastech získávání elektrické energie, biomedicíně či monitoringu staveb a strojů. Vybrané polymerní materiály mají i výrazné piezoelektrické vlastnosti, které lze při výrobě zesílit jejich mikrostrukturováním nebo dopací různými nanostrukturovanými materiály. Takovéto generátory budou vytvořeny elektrostatickým zvlákňováním a odléváním do forem. Elektrostatickým zvlákňováním budou připraveny vrstvy neuspořádaných i uspořádaných mikrovláken dopovaného i nedopovaného PVDF a jiných vybraných polymerů. Odléváním do forem budou připraveny hladké i mikrostrukturované fólie dopovaného i nedopovaného PVDF a jiných vybraných polymerů. Výsledné generátory budou testovány jako samostatné fólie, či v sendvičovém provedení vhodných elektrod a zpevňujících vrstev. Pro určování vlastností výsledných součástek budou použity nano- a mikro- materiálové analytické metody, ale i makroskopická elektrická/elektronická měření.

Cílem disertační práce je připravit nanostruktury ušlechtilých kovů v bio/polymerních matricích, především s využitím hovězího sérového albuminu (BSA). Nejprve se připraví bimetalické Au-Ag nanostruktury, u nichž bude studována jejich struktura a optické vlastnosti. Následně budou syntetizovány trimetalické nanokompozity obsahující Au-Ag luminiscenční nanoklastry (Au-Ag NCs) a superparamagnetické nanočástice oxidů železa (SPION). Tyto nanokompozity by měly vykazovat magnetický kontrast a luminiscenci v NIR pro biologické zobrazování, díku tomu mohou být využity jako duální zobrazovací sondy v in vivo experimentech. Také bude studována možnost použití těchto nanokompozitů pro detekci a případné odstranění polutantů z kontaminované vody.

Nedostatečná hlasová technika často způsobuje poruchu hlasu u amatérských (sborových) zpěváků, stejně jako u profesionálních zpěváků. V současnosti používaná měření hlasu obvykle berou v úvahu pouze aspekty vydávaného akustického signálu a nezaměřují se na další relevantní faktory, jako jsou (a) fyziologie a biomechanika tvorby hlasu a (b) vjem výsledného zvuku. Práce bude studovat nové možnosti fyziologických a akustických měření produkce zpěvního hlasu, s využitím metod (a) in silico na dvojrozměrně redukovaném výpočetním modelu hlasového ústrojí; (b) ex vivo na preparátech hrtanů; a (c) in vivo na měření zpěváků. Kromě lepšího pochopení mechanismů produkce zpěvního hlasu se očekává, že vyvíjené metody budou také uplatnitelné pro klinické hodnocení mluvního hlasu.

Cílem práce je příprava, charakterizace a využití tenkých vrstev. Vrstvy budou připraveny pomocí PVD magnetronového naprašování s hlavním zaměřením na nerezovou ocel, oxid titaničitý (TiO2) a oxid niobečný (Nb2O5). K analýze tenkých vrstev z nerezové oceli se využívá Mössbauerova spektroskopie, skenovací elektronová mikroskopie (SEM) a rentgenová difrakční analýza (XRD). Vrstvy budou připravovány a analyzovány v různých konfiguracích s cílem potenciálního využití v průmyslu. V další části budou připraveny tenké vrstvy z TiO2 a Nb2O5 pro aplikace při fotokatalytickém rozkladu různých kontaminantů. Výsledné vrstvy a rozložené kontaminanty budou analyzovány pomocí SEM, XRD a UV-VIS spektroskopie.

Videolaryngoskopie je základní vyšetřovací metoda ve foniatrii a laryngologii. Videokymografie je originální česko-nizozemská optická metoda používaná foniatry a laryngology jako doplňková metoda pro podrobné vyšetření kmitání hlasivek a pro zlepšení diagnostiky poruch hlasu. Metoda využívá laryngoskop a speciální videokameru, která je schopna pracovat ve dvou modech - standardním a vysokofrekvenčním. Ve standardním modu kamera poskytuje klasický laryngoskopický pohled na hlasivky a hrtan a ve vysokofrekvenčním modu kamera zaznamenává tvar kmitání hlasivek jedním vybraným řádkem kamery. Cílem projektu je využití videolaryngoskopie a videokymografie pro podrobnější stanovení diagnostických kategoríí chování hlasivek u hlasových poruch. Součástí projektu je charakterizace a objektivizace nálezů ve videokymografických záznamech pacientů, včetně digitalizace záznamů, extrakce reprezentativních nálezů jednotlivých pacientů a obrazová analýza nálezů.

Cílem práce je studium a popis strukturních změn v železo obsahujících materiálech po ozáření různými typy záření. Ozařování obecně je velmi exotický způsob, jak modifikovat vlastnosti materiálu. Srážky nabitých částic a terče mohou mít celou řadu projevů, které silně závisí na hmotnosti nabité částice a její energii. S nízkými energiemi se nabitá částice elasticky odrazí . Se zvyšující energiemi může docházet k ohřevu terče, emisi fotonů z IČ-VIS-UV oblasti, elektronů nebo vytrhávání atomů z povrchu terče až k poruchám krystalické mřížky. Typickými důsledky ozáření je např. u ocelí fázová změna, u oxidů železa transformace na oxid s jiným oxidačním číslem a mnoho dalších. V neposlední řadě jde o jeden ze způsobů, jak vytvořit kovové sklo – destabilizovat krystalickou mřížku kovu a vytvořit v něm amorfní strukturu.

Seznam publikací

• Kuzman, E.; Nomura, K.; Stichleutner, S.; Nakanishi, A.; Pechoušek, J.; Machala, L.; Homonnay, Z.; Vondrášek, R.; Skuratov, V. A.; Krupa, L.; Malina, O.; Ingr, T.; Kubuki, S.: Swift heavy ion irradiation‑induced amorphous iron and Fe–Si oxide phases in metallic ⁵⁷Fe layer vacuum deposited on surface of SiO₂/Si, Journal of Materials Research 38, 1061–1073, 2022, doi:10.1557/s43578-022-00767-z
• Kuzmann, E.; Stichleutner, S.; Machala, L.; Pechoušek, J.; Vondrášek, R.; Smrčka, D.; Kouřil, L.; …; Varga, L. K.: Change in Magnetic Anisotropy at the Surface and in the Bulk of FINEMET Induced by Swift Heavy Ion Irradiation, Nanomaterials 12(12)1962, 2022, doi:10.3390/nano12121962
• Pechoušek, J.; Kuzman, E.; Vondrášek, R.; Olina, A.; Vrba, V.; Kouřil, L.; Ingr, T.; Král, P.; Mašláň, M.: Successive Grinding and Polishing Effect on the Retained Austenite in the Surface of 42CrMo4 Steel, Metals 12(1)119, 2022, doi:10.3390/met12010119 
• Kouřil, L.; Pechoušek, J.; Kohout, P.; Jiruš, M.; Vondrášek, R.: Improvement of gas proportional counter performance by registration krypton and argon escape peaks in Mössbauer spectroscopy, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 511, 75–83, 2022, doi:10.1016/j.nimb.2021.11.017