1 / 60 D - Předměty studijního programu Fakulta: PRF Akad.rok: 2014 N1407-Chemie Obor: Specializace: Aprobace: Typ studia: Forma studia: Interní forma: Interní specifikace: Etapa: Verze: 1407T007-Materiálová chemie 00 99 Navazující Prezenční Není Není 1 A
2 / 60 KEF/MMM Moderní mikroskopické metody Advanced Microscopic Methods Povinný 3 Kolokvium Doc. RNDr. Roman Kubínek, CSc. Světelná mikroskopie. Metoda fázového kontrastu, UV a IČ mikroskopie, Fluorescenční mikroskopie, Polarizační mikroskopie, Interferenční mikroskopie (Nomarského interferenční kontrast, Hofmanův modulační kontrast), Konfokální laserová mikroskopie, Optická skenovací mikroskopie v blízkém poli.elektronová mikroskopie. Transmisní elektronová mikroskopie, Rastrovací elektronová mikroskopie, Nízkonapěťová elektronová mikroskopie, Elektronová mikroskopie s vysokým rozlišením, Elektronová mikroskopie s volitelným vakuem (biologické aplikace).mikroskopie skenující sondou. Skenující tunelová mikroskopie, Mikroskopie atomárních sil, Mikroskopie magnetických sil, Mikroskopie elektrostatických sil, Mikroskopie laterálních sil, Skenovací kapacitní mikroskopie, Skenovací teplotní mikroskopie, Skenovací optická mikroskopie v blízkém poli. Vůjtek, M., Kubínek, R., & Mašláň, M. Nanoskopie. V Olomouci: Univerzita Palackého, 2012. ISBN 978-80-244-3102-4. Kubínek, R. Experimentální metody biofyziky-rastrovací elektronová mikroskopie. UP Olomouc, 1986. Kubínek, R., Mašláň, M., Vůjtek, M. Mikroskopie skenující sondou. UP Olomouc, 2002. Kubínek, R. Materials in PDF form. (available online at http://apfyz.upol.cz/ucebnice/prehled.html). Murphy, D.B. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imagine. Wiley, 2001. Reimer, L. Scanning Electron Microscopy.Physics of Image Formation and Microanalysis. Springer, 1998.
3 / 60 KFC/CMMV Cvičení z metod materiálového výzkumu Practice in Methods of Material Research Povinný 4 Cvičení 5 HOD/TYD Zápočet Doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc. RNDr. Karolína Machalová Šišková, Ph.D. Doc. RNDr. Robert Prucek, Ph.D. Prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. Součástí cvičení je vlastní měření vybraných vzorků, zpracování a vyhodnocení získaných dat. Praktická cvičení: 1. Velikostní a morfologická charakterizace nanočástic pomocí mikroskopie atomárních sil 2.Studium mechanismu teplotní dekompozice vybraných solí železa s využitím TG/DTA 3.Stanovení plochy povrchu nanokrystalických a porézních materiálů 4.Měření a vyhodnocení základních magnetických charakteristik vybraných oxidů kovů 5.Měření a vyhodnocení Mössbauerových spekter vybraných minerálů a solí železa 6.Měření distribuce velikosti části koloidního Ag s využitím dynamického rozptylu světla 7.Rtg-prášková difrakční analýza při studiu fázového složení vybraných polykrystalických vzorků 8.Využití transmisní elektronové mikroskopie pro velikostní, morfologickou a strukturní charakterizaci materiálů 9.IČ spektroskopie při charakterizaci některých povrchově modifikovaných nanočástic - zpracování dat, vyhodnocení 10.Ramanova spektroskopie při charakterizaci některých povrchově modifikovaných nanočástic - zpracování dat, vyhodnocení 11.Studium nanokrystalických slitin s využitím mikroskopie magnetických sil E.A.BOUDROUX, L.N.MULAY. Theory and applications of molecular paramagnetism. Wiley&Sons N.Y.,, 1976. F.Březina a kol. Stereochemie a některé fyzikálně-chemické metody studia anorganických látek. Scrpt. UP Olomouc, 1988. F.E.MABBS, D.J.MACHIN. Magnetism and Transition Metal Complexes. Chapman and Hall, London,, 1973. http://www.upol.cz/resources/exfyz/bf/expmet1.htm. J. ROSICKÝ. Termická analýza. Praha, 1989. Jiří Fišer. Úvod do molekulové symetrie (Aplikace teorie grup v chemii) : Mikroskopie skenující sondou. Vydavatelství UPOlomouc, 2002. K. Györyová, V. Bálek. Termická analýza. Košice, 1992. L.Reimer. Scanning Electron Microscopy - Physics of Image Formation and Microanalysis. Springer, 1988. V.Prosser. Experimentální metody biofyziky. Academia Praha, 1989.
4 / 60 KFC/COM Vědecká komunikace Scientific Communication Povinný 1 Seminář 1 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. 1. týden Předmět vědecká komunikace. Formy komunikace. Písemná komunikace. Odborný článek - publikace. 2. týden Grafická úprava. Citování literárních odkazů. Od rukopisu k vytištění publikace. Ústní (verbální) komunikace. Organizační formy ve vědecké a odborné komunikaci. 3. týden Ústní sdělení - přednáška. Technika projevu. Fonetické prostředky. Publikum a jeho aktivizování. 4. týden Příprava přednášky. Plán vystoupení. Průběh vystoupení. Nejčastější chyby při přednášce. Řízení zasedání a diskuse. 5. týden Plakátové sdělení (poster). Diskuse u posteru. Oponentský posudek na odbornou práci. Mimoslovní (nonverbální) komunikace. 6. - 12. týden Praktické nacvičování přednesu krátkého sdělení a řízení diskuse. 13.týden Zásady psaní diplomové práce (název, obsah, struktura a členění do kapitol, prezentace experimentálních dat a výsledků, tabulky, grafy, vzorce, citace literatury, souhrn), technická realizace (napsání textu, vazba). Dohalská M., Hůrková-Novotná J., Pařízek V., Špalek V, Vymětal, J. Mluvím, mluvíš, mluvíme. Horizont, Praha, 1985. Hubáček J. Jak mluvit a přednášet. Profil, Ostrava, 1983. Mandel S. Jak úspěšně vystupovat. Linde, Praha, 1993. Šalda J. Od rukopisu ke knize a časopisu. SNTL, Praha, 1983. Thiel E. Mluvíme tělem. Knižní klub, Praha, 1997. Vymětal E., Váchová M. Úvod do studia odborné literatury. Orac, Praha, 2000. Vymětal J. a kol. Úvod do studia odborné literatury v chemii. Orac, Praha, 2001.
5 / 60 KFC/DP1 Diplomová práce 1 Diploma Thesis 1 Povinný 5 Cvičení 5 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. podle tématu diplomové práce According to given topic of the Thesis. KFC/DP2 Diplomová práce 2 Diploma Thesis 2 Povinný 10 Cvičení 10 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. práce na zadaném tématu According to given topic of the Thesis.
6 / 60 KFC/DP3 Diplomová práce 3 Diploma Thesis 3 Povinný 15 Cvičení 15 HOD/TYD Zápočet Prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc. sumarizace výsledků získaných v rámci diplomové práce According to given topic of the Thesis. KFC/DP4 Diplomová práce 4 Diploma Thesis 4 Povinný 20 Cvičení 20 HOD/TYD Zápočet Prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc. sumarizace výsledků získaných v rámci diplomové práce According to given topic of the Thesis.
7 / 60 KFC/HS Heterogenní systémy Heterogenous Systems Povinný 2 Zkouška Doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc. Na základě podrobného rozboru pojmu povrchová energie je vystavěn popis povrchových jevů a jejich praktických aplikací včetně základních měřících metod. Důležitá část přednášky je věnována problematice adsorpce a povrchově aktivních látek. Další část přednášky se zabývá základy problematiky vzniku a růstu nové fáze a kinetiky heterogenních reakcí. Poslední část je věnována aplikaci získaných poznatků na popis vzniku a fyzikálně chemických vlastností koloidních soustav.povrchová energie a mezimolekulární interakce v kondenzované fázi. Vliv zakřivení povrchu na rovnováhu v jednosložkové soustavě. Metody stanovení povrchové energie. Termodynamika adsorpce - Gibbsova rovnice, struktura a vlastnosti adsorpčních vrstev. Adsorpce na povrchu pevné fáze, izoterma BET, rtuťová porozimetrie. Povrchová energie v třífázové soustavě, smáčení. Klasifikace povrchově aktivních látek a jejich využití při řízení procesu smáčení. Homogenní nukleace a heterogenní nukleace, kinetika vzniku zárodků nové fáze. Základy kinetiky heterogenních reakcí. Termodynamika tvorby micel, solubilizace. Vznik a stabilita koloidních soustav. Molekulárně kinetické, optické, elektrické a reologické vlastnosti koloidů. 1. E. D. Ščukin, A.V. Percov, E. A. Amelinová :. Koloidní chemie. Academia Praha, 1992. 2. J. Mollin :. Heterogenní systémy II., skripta UP Olomouc. Olomouc. 3. P. C. Hiemenz :. Principles of colloid and surface chemistry,. Marcel Dekker, 1988. 4. R. Brdička, J. Dvořák :. Základy fysikální chemie. Academia, Praha, 1977. 5. R. J. Hunter :. Foundations of Colloid Science. Oxford, 2001.
8 / 60 KFC/MVM Mechanické vlastnosti materiálů Mechanicals Properties of Materials Povinný 2,Seminář + 1 HOD/TYD Zkouška Doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc. Mimo základů reologie je tak probíraná látka zaměřena i na základní popis viskózního chování kapalné fáze a elastického či viskoelastického chování pevné fáze. Mimo teoretické poznatky z těchto oblastí popisu chování reálných systémů je část přednášky věnována seznámení s experimentálními metodami studia mechanických vlastností látek a praktickým metodám testování materiálů z hlediska jejich použití v průmyslové praxi.sylabus:1. Základní pojmy reologie jako nauky o mechanických vlastnostech materiálů. Vztah napětí - deformace v reálných látkách.2. Základní typy reologického chování materiálů a jejich reologické modely.3. Hydrodynamika reálné kapaliny. Laminární a turbulentní proudění. Viskozita.4. Měření viskozity kapalin a její projevy v praktických aplikacích.5. Vztah napětí - deformace v pevném tělese. Hookův zákon. Moduly pružnosti. 6. Mechanismy deformace. Elastické a plastické chování pevných materiálů.7. Základy popisu lineární a nelineární elasticity pevných látek. 8. Plastická deformace pevných látek. Superplasticita. Materiály s tvarovou pamětí.9. Mechanismus tečení pevných látek. Příčný skluz a tažnost pevných látek. 10. Poruchy krystalové mřížky a jejich vliv na mechanické vlastnosti a pevnost krystalů.11. Mechanismy porušení pevných látek. Základní principy lomové mechaniky.12. Experimentální metody zkoušení pevnosti a tvrdosti tuhých látek. Únavové testy. Goodwin, J.W., Hughes, R.W. Rheology for chemists. RSC, 2000. Wein, O. Úvod do rheologie. VUT, Brno, 1996. Lukáč, P. Mechanické vlastnosti pevných látek. SNTL, Praha, 1982. Pluhař, J. a kol. Nauka o materiálech. SNTL/Alfa, Praha, 1989.
9 / 60 KFC/NNM1 Nanomateriály 1 Nanomaterials 1 Povinný 3 Zkouška Prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. 1. Vymezení základních pojmů a definic v oblasti nanomateriálů a nanotechnologií, klasifikace nanomateriálů. 2. Fyzikálně-chemické vlastnosti nanomateriálů: strukturní, optické, magnetické, elektronické, katalytické, sorpční vlastnosti. 3. Porovnání vlastností nanostrukturních objektů s vlastnostmi atomů, molekul a mikrokrystalických struktur. Reaktivita nanomateriálů. 4. Metody syntézy nanomateriálů. Sol-gel metody, sonochemické syntézy, mechanochemické syntézy, prekurzorové metody, kondenzace z plynné fáze, metody přípravy koloidních nanočástic, jiné syntézy. Řízení velikostní distribuce a morfologie částic. 5. Přehled metod analýzy nanomateriálů: mikroskopické metody, metody spektroskopické, metody analýzy rozměrů a povrchových vlastností nanočástic, magnetické a elektrochemické metody. 6. Nanočástice a nanoprášky. Přírodní nanokrystaly. Polovodičové nanočástice. Nanočástice kovů a oxidů kovů. Magnetické nanočástice. Koloidní nanočástice. Povrchová úprava nanočástic. Nanočástice v katalýze. 7. Uhlíkové nanotrubičky - příprava, struktura, elektrické, vibrační, mechanické vlastnosti. Přehled aplikací - katalyzátory, chemické senzory, palivové články. 8. Jiné uhlíkové nanostruktury - uhlíkové nanoklastry, fuleren a jeho vlastnosti, větší a menší fulereny. 9. Kvantové jámy a dráty, kvantové tečky. Příprava kvantových nanostruktur, velikostní efekty, Fermiho plyn, excitony. Vybrané aplikace - IČ detektory, laserové aplikace. 10. Biologické nanomateriály. Stavební bloky a nanostruktury v biosystémech. Polypeptidy jako nanodráty. Proteinové nanočástice. DNA dvojité nanodráty. Samouspořádavající se systémy. 11. Nanokompozity - magnetické nanokompozity, kompozity nanočástic se silikátovou a zeolitovou matricí, syntéza, vlastnosti, aplikace. Multifunkční materiály. Kompozitní systémy nukleových kyselin, proteinů a nanočástic. 12. Nanovrstvy, nanofilmy - Vrstvy polovodičových nanokrystalů. Uspořádané monovrstvy kovových nanočástic. Multivrstevnaté struktury. Tenké filmy. Borisenko, V., E., Ossicini, S.:. What is What in the Nanoworld. A Handbook of Nanoscience and Nanotechnology. Wiley-VCh, Weinheim, 2004. G. Schmid (ed). Nanoparticles, from Theory to Application. Wiley-VCh,Wenheim, 2004. Liz-Marzán, L.M., Kamat, P.V. (eds). Nanoscale Materials. Kluwer Academic Publishers, Boston, 2002. Poole, CH.P., Owens, F.J. Introduction to Nanotechnology. Wiley-VCh, New Jersey, 2003.
10 / 60 KFC/NNM2 Nanomateriály 2 Nanomaterials 2 Povinný 3 Zkouška Prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. 1. Mechanické vlastnosti nanostrukturních materiálů. 2. Nanoelektronika. Polovodičové nanočástice. Využití uhlíkových nanostruktur. Nanočásticová architektura. 3. Nanoelektromechanické systémy, nanoroboty. 4. Nanostrukturní magneticky měkké a tvrdé materiály. 5. Využití magnetických nanomateriálů. Nanomagnety. Magnetické kapaliny. Ferrofluidní technologie. Magnetokalorické chlazení. Magnetická záznamová média. 6. Optické vlastnosti nanostrukturních materiálů, nanopigmenty. 7. Nanomateriály pro uchování energie, palivové články. 8. Nanokrystalické oxidy kovů jako plynové senzory. 9. Nanomateriály ve fotoelektrochemických aplikacích. 10. Biomagnetické a magnetické separační a purifikační procesy s využitím nanočástic. 11. Využití nanomateriálů v medicíně. Kontrastní látky pro MRI. Detoxikační procesy. Využití magnetických nanočástic v léčbě nádorových onemocnění (hypertermie). Antimikrobiální účinky nanočástic. Magnetické nosiče. 12. Zdravotní, ekologické a sociální dopady nanotechnologií. Borisenko, V., E., Ossicini, S. What is What in the Nanoworld. A Handbook of Nanoscience and Nanotechnology. Wiley-VCh, Weinheim, 2004. G. Schmid (ed). Nanoparticles, from Theory to Application. Wiley-VCh,Wenheim, 2004. Poole Ch. P, F.J.Owens. Introduction to Nanotechnology. Wiley-VCh, New Jersey, 2003. Wolf, E.L. Nanophysics and Nanotechnology. An Introduction to Modern Concepts in Nanoscience. Wiley-VCh Weinheim, 2004.
11 / 60 KFC/OSE1 Oborový seminář 1 Branch Seminar 1 Povinný 1 Seminář 1 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. Referáty a moderovaná diskuse o aktuálních významných článcích v odborných časopisech. Prezentace výsledků výzkumu a vývoje hostů, pracovníků i studentů katedry. Atkins, P. Physical Chemistry. Oxford University Press, Oxford, 1998. KFC/OSE2 Oborový seminář 2 Branch Seminar 2 Povinný 1 Seminář 1 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. Referáty a moderovaná diskuse o aktuálních významných článcích v odborných časopisech. Prezentace výsledků výzkumu a vývoje hostů, pracovníků i studentů katedry. Atkins, P., W. Physical Chemistry. Oxford Univ. Press, 1998. F. A. Cotton, G. Wilkinson. Anorganická chemie. Academia, Praha, 1973.
12 / 60 KFC/OSE3 Oborový seminář 3 Branch Seminar 3 Povinný 2 Seminář 1 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. Referáty a moderovaná diskuse o aktuálních významných článcích v odborných časopisech. Prezentace výsledků výzkumu a vývoje hostů, pracovníků i studentů katedry. Atkins, P., W. Physical Chemistry. Oxford Univ. Press, 1998. KFC/OSE4 Oborový seminář 4 Branch seminar 4 Povinný 1 Seminář 1 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. Referáty a moderovaná diskuse o aktuálních významných článcích v odborných časopisech. Prezentace výsledků výzkumu a vývoje hostů, pracovníků i studentů katedry. Atkins, P., W. Physical Chemistry. Oxford Univ. Press, 1998. F. A. Cotton, G. Wilkinson. Anorganická chemie. Academia, Praha, 1973.
13 / 60 KFC/PLC1 Pokročilé laboratorní cvičení 1 Advanced Laboratory Practise 1 Povinný 5 Cvičení 5 HOD/TYD Zápočet Doc. Mgr. Barbora Lapčíková, Ph.D. Doc. RNDr. Aleš Panáček, Ph.D. TERMOCHEMIE. Enthalpiometrické stanovení reakčního tepla.fázové ROVNOVÁHY. Studium isobarického fázového diagramu soustavy dvou neomezeně mísitelných kapalin.elektrochemie. Studium mechanismu průběhu elektrodových reakcí.reakční KINETIKA. Studium kinetiky "rychlé" reakce metodou stop-flow. FOTOCHEMIE. Chemiluminiscence luminolu - kalibrace luminometru. 4. Laidler, K.J.:. The World of Physical Chemistry. Oxford Univ. Press,, 1993. 1. R. Brdička, J. Dvořák :. Základy fysikální chemie. Academia Praha, 1977. 2. W. J. Moore :. Fyzikální chemie. SNTL Praha, 1981. 3. P. Atkins :. Elements of Physical chemistry. Oxford University Press, 1996. 5. Logan, S.R.:. Fundamentals of Chemical kinetics. A.W. Longmann, Edinburg,, 1996. 6. T. Nevěčná a kol. vičení z fyzikální chemie I., skripta PřF UP. Olomouc, 1996. 7. T. Nevěčná :. Praktikum z fyzikální chemie, skripta PřF UP. Olomouc, 1990.
14 / 60 KFC/RTGM RTG metody studia materiálů X-ray methods for characterization of nanomaterials Povinný 2,Seminář 1 HOD/TYD + 1 HOD/TYD Kolokvium Mgr. Jan Filip, Ph.D. Prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. 1. Úvod do zdrojů RTG záření, charakter RTG záření, úprava RTG svazku s ohledem na použití v instrumentálních analytických metodách, základy radiační ochrany. 2. Difrakce RTG záření na periodické atomové mřížce, základní přehled krystalografie, základy monokrystalové RTG difrakce, RTG prášková difrakce - teoretické základy, instrumentace, příprava vzorků, vyhodnocení difrakčních záznamů, kvantitativní fázová analýza, Rietveldova analýza, specifika při studiu nanostruktur, vysokoteplotní/nízkoteplotní RTG difrakce, analýza tenkých vrstev, vztahy s elektronovou a neutronovou difrakcí. 3. Maloúhlový rozptyl RTG záření (SAXS) - teoretické základy, instrumentace pro anorganické a organické systémy, standardizace, příprava vzorků, vyhodnocení výsledků. 4. RTG fluorescenční spektroskopie - teoretické základy, instrumentace (energiově-disperzní, vlnově disperzní spektrometry), standardizace, příprava vzorků, vyhodnocení výsledků, další využití fluorescenčních spektrometrů (elektronová mikroanalýza, přenosné spektrometry apod.). 5. RTG fotoelektroná a Augerova spektroskopie - teoretické základy, základní rozbor analýzy povrchů, instrumentace, příprava vzorků, vyhodnocení spekter, úhlově-rozlišená RTG fotoelektronová spektroskopie, hloubkové profilování, ultrafialová spektroskopie. 6. RTG absorpční spektroskopie - teoretické základy, instrumentace a varianty měření (XANES, EXAFS), příprava vzorků, standardizace, vyhodnocení výsledků. Cahn, R.W., Haasen, P. & Kramer, J. (Eds.). Materials science and technology, a comprehensive treatment. Vol. 2a/2b: Characterization of materials. - WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (2005)., 2005. Pecharsky, V.K. & Zavalij, P.I. Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials. Springer Science+Business Media, LLC, 2009. ISBN 978-0-387-09578-3. Clearfield, A., Reibenspies, J.H. & Bhuvanesh, N. (Eds.). Principles and Applications of Powder Diffraction. Blackwell Publishing Ltd., 2008. ISBN 978-1- 405-16222-7. Hofmann, S. Auger- and X-ray Photoelectron Spectroscopy in Material Science. Springer Series in Surface Sciences 49, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2013.
15 / 60 KFC/SP Studium povrchů Study of Surface Povinný 2 Zkouška Doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc. Stranou nezůstávají ani konkrétní aplikace související se specifickými vlastnostmi povrchů ať již ve výzkumné chemické praxi (např. SERS) tak i v oblasti průmyslových technologií (např. katalýza, smáčení).sylabus:1. Atomární struktura povrchů.2. Spektroskopické metody strukturní analýzy povrchů.3. Mikroskopické metody studia struktury povrchů.4. Termodynamický popis fázových rozhranní.5. Smáčení pevných povrchů a možnosti jeho ovlivnění.6. Metody měření povrchové energie a smáčivosti povrchů.7. Adsorpce látek na fázovém rozhranní.8. Povrchové monomolekulární a vícevrstvé (LB) filmy.9. Chemisorpce a katalýza.10. Adsorpční metody studia povrchů.11. Povrchový plazmon a jeho využití v praxi (SERS).12. Praktické metody přípravy anorganických a organických povrchových filmů. Adamson, A.W., Gast, A.P. Physical Chemistry of Surfaces. Wiley, New York, 1997. Hudson, J.B. Surface Science. New York, 1998. Holmberg, E.:. Applied Surface and Colloid Chemistry I, II. Wiley, New York, 2002. Prasad, P.N. Nanophotonics. Wiley, New Jersey, 2004.
16 / 60 KFC/SPM1 Spektroskopické metody 1 Spectroscopic Methods 1 Povinný 3 Zkouška Prof. Dr. Martin Hof, Ph.D. Následně jsou přednášky věnovány jednotlivým spektroskopiím - UV, IČ, Ramanova, NMR, ESR, Mössbauerova, emisní spektroskopie, fluorescenční spektroskopie - zvláštní důraz je kladen na interpretaci spekter a použití jednotlivých spektroskopií pro konkrétní účely. V průběhu přednášek jsou studenti seznamováni rovněž i s nejmodernější poznatky vědy v každém druhu spektroskopií.1. Spektrum - pojem, základní veličiny a vztahy. Absorpční spektra - úvod.2. Spektroskopie v UV a viditelné oblasti. Instrumentace a interpretace spekter.3. Absorpční spektra a struktura látek.4. IČ spektroskopie. Úvod, základní vibrace. Instrumentace pro IČ spektroskopii.5. IČ spektra - struktura látek. Ramanova spektroskopie - úvod.6. Ramanova spektroskopie - použití ke studiu struktury biologických makromolekul.7. Resonanční Ramanova spektroskopie.8. Mössbauerova spektroskopie. Úvod do NMR a ESR.9. NMR spektra - instrumentace a aplikace. Spektra ESR.10. Emisní spektra. Fluorescenční spektroskopie - instrumentace.11. Steady- state a časově rozlišená fluorescence. Příklady aplikací ke studiu struktury látek a jejich interakcí.12. Fluorescenční korelační spektroskopie /FCS/, relaxace solvátových vrstev.13. Chirooptické metody /ORD,CD/. Studium struktury biologických makromolekul.
17 / 60 KFC/SZZFY Fyzikální chemie Physical Chemistry Povinný 0 Státní závěrečná zkouška Prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D. 1. Skupenské stavy. Popis stavového chování ideálních a reálných plynů. Vlastnosti a struktura kapalin a tuhých látek. 2. I.věta termodynamiky a její praktický význam. Objemová práce. Tepelné kapacity. Termochemie. Kalorimetrie. 3. II. věta termodynamiky a její praktický význam. Entropie a její výpočet podle III. věty termodynamiky. Gibbsova energie a její význam při popisu rovnováh. 4. Fázové rovnováhy a jejich popis. Fázové diagramy jednosložkových soustav. Fázové přeměny. 5. Roztoky a jejich fázové diagramy. Raoultův zákon. Ebulioskopie, kryoskopie a osmotický tlak. 6. Dvousložkové soustavy. Soustavy kapalin s různým stupněm mísitelnosti a jejich dělení. Kondenzované soustavy. 7. Chemická rovnováha, její podmínky a popis. Možnosti ovlivnění chemické rovnováhy. 8. Elektrochemie roztoků elektrolytů. Faradayovy zákony. Vedení elektrického proudu v roztocích elektrolytů. Využití vodivostních měření v chemické praxi. 9. Silné a slabé elektrolyty. Disociační konstanta. Autoprotolýza. Kyselost roztoků. Přehled teorií kyselin a zásad. 10. Hydrolýza solí. Pufry, jejich popis a příklady. Málo rozpustné elektrolyty. 11. Elektrody a galvanické články. Nernstova rovnice. Třídění reverzibilních elektrod, jejich příklady a použití. Iontově selektivní elektrody. 12. Chemická kinetika. Kinetická rovnice a související pojmy. Určování řádu reakce. Základní typy simultánních reakcí. 13. Základní pojmy statistické termodynamiky. Soubor, partiční funkce, Boltzmannovo rozdělení, ekvipartiční teorém. Pravděpodobnostní interpretace entropie. 14. Interakce hmoty a záření. Základní metody studia struktur molekul. Teoretické základy spektroskopií 15. Spektroskopické metody. Elektronová spektroskopie, fluorescenční spektroskopie a vibrační spektroskopie, Základy NMR a MS.
18 / 60 KFC/SZZMN Materiálová a nanomateriálová chemie Material and Nanomaterial Chemistry Povinný 0 Státní závěrečná zkouška Prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. 1. Historie nanotechnologií 2. Klasifikace nanostrukturních systémů 3. Výskyt nanočástic v přírodě 4. Nanočástice železa - příprava, reaktivita, využití v technologiích čištění vod 5. Principy měření a interpretace TEM, SEM a AFM 6. Nanočástice stříbra - příprava, využití optických a antimikrobiálních vlastnosti, povrchový plazmon 7. Kvantové tečky a jejich aplikace 8. Principy měření a interpretace UV/Vis, IR a Ramanovy spektroskopie 9. Princip fluorescenční spektroskopie 10. Podstata magnetismu v pevných látkách, princip měření magnetických vlastností 11. Diamagnetické a paramagnetické systémy 12. Hysterezní smyčka, magnetické interakce 13. Feromagnetické, ferimagnetické a antiferomagnetické systémy 14. Superparamagnetismus 15. Aplikace nanočástic v MRI, cíleném transportu léčiv a magnetické fluidní hypertermii 16. Nanokompozitní materiály 17. Principy TG, DTA a DSC 18. Principy měření porozity a plochy povrchu materiálů (BET) 19. RTG metody studia strukturních, povrchových a chemických vlastností nanomateriálů - XRD, XPS, XRF 20. Fuleren - vlastnosti, příprava 21. Uhlíkové nanotrubičky - vlastnosti, metody přípravy, aplikace 22. Grafen - příprava, vlastnosti, aplikace 23. Uhlíkové tečky - příprava, aplikace
19 / 60 KFC/SZZAN Analytická chemie Analytical Chemistry Povinně volitelný 0 Státní závěrečná zkouška Prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D. I. Protolytické rovnováhy - klasifikace rozpouštědel; stupnice kyselosti ve vodném, smíšeném a nevodném prostředí; distribuce složek v rovnovážných systémech. Komplexotvorné rovnováhy - podmínky tvorby a stability komplexů v roztoku, vliv prostředí na posun rovnováh; distribuce složek v rovnovážných systémech; konstanty stability a hlavní metody jejich zjištění; organická činidla v anorganické analýze. Srážecí rovnováhy - podmínky vzniku sraženin, vliv reakčního prostředí na rozpustnost sraženin, selektivní srážení. Oxidačně redukční rovnováhy - podmínky kvantitativního průběhu redoxní reakce; oxidačně redukční potenciál a jeho ovlivnění prostředím. Extrakční rovnováhy v systému kapalina-kapalina. Katalytické a indukované reakce. II. Podmínky chemické analýzy; statistické zpracování výsledků analýzy; citlivost reakcí, detekční limit, mez stanovitelnosti. Gravimetrie, termická analýza a enthalpiometrie; metody a analytická aplikace odměrné analýzy, průběh acidobázických, chelatometrických, srážecích a redoxních titračních křivek; způsoby indikace bodu ekvivalence ve vodném i nevodném prostředí, charakterizace jakosti barevných přechodů indikátorů (včetně systému CIE). Chemická analýza organických látek - třídění na základě rozpustnosti, elementární analýza, analýza funkčních skupin. III. Separační analytické metody - prekoncentrační techniky (HSA, LLE, LSE, SPE, SPME, SFE, destilace/extrakce); teorie chromatografického děje; plynová chromatografie (GLC, GSC, dávkovací systémy, kolony, detektory); kapalinová chromatografie (plošná a kolonová, LLC, LSC, GPC, IEC, chirální separace, detektory); elektromigrační techniky (ITF, CE); spojené techniky (GC, HPLC, CE/MS, FTIR, AAD). Optické a spektrální metody - optická emisní spektrometrie, plazmová spektrometrie, AAS, atomová fluorescenční spektroskopie, rentgenová spektroskopie; molekulová absorpční spektrometrie v oblasti UV/VIS, IČ, Ramanova spektrometrie, NMR, EPR, Mössbauerova spektroskopie; luminiscenční metody; spektropolarimetrie; metody elektronové spektroskopie (ESCA, Augerova aj.); hmotnostní spektrometrie; propojení metod. Elektroanalytické metody - potenciometrie v diskontinuálních a kontinuálních systémech, rovnovážná potenciometrie (včetně ph-metrie), titrace; polarografické a voltametrické techniky (DCP, ACP, SWP, DPP, DMPP; CV), metody s kontrolovanou konvekcí (ASV, CSV, AdSV, PSA), voltametrická detekce v průtokových systémech; chronopotenciometrie; titrace s polarizovanými elektrodami; coulometrie, voltametrické a coulometrické analyzátory; vodivostní metody. IV. Aplikovaná analýza - odběr a úprava vzorků anorganických a organických materiálů, převádění vzorků do roztoku; analýza kovových slitin, silikátů, vod a půd; analýza polutantů životního prostředí, analytika zemědělských laboratoří, analýza potravin; určování struktury a identifikace organických látek.
20 / 60 KFC/SZZHS Heterogenní systémy Heterogeneous Systems Povinně volitelný 0 Státní závěrečná zkouška Doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc. 1. Povrchová energie, popis povrchových jevů, jejich praktická aplikací včetně základních měřících metod. 2. Adsorpce, povrchově aktivní látky. 3. Vznik a růst nové faze, kinetika heterogenních reakcí. 4. Povrchová energie a mezimolekulární interakce v kondenzované fázi. 5. Vliv zakřivení povrchu na rovnováhu v jednosložkové soustavě. 6. Metody stanovení povrchové energie. 7. Termodynamika adsorpce - Gibbsova rovnice, struktura a vlastnosti adsorpčních vrstev. 8. Adsorpce na povrchu pevné fáze, izoterma BET, rtuťová porozimetrie. 9. Povrchová energie v třífázové soustavě, smáčení. 10. Klasifikace povrchově aktivních látek a jejich využití při řízení procesu smáčení. 11. Homogenní nukleace a heterogenní nukleace, kinetika vzniku zárodků nové fáze. 12. Základy kinetiky heterogenních reakcí. 13. Termodynamika tvorby micel, solubilizace. Vznik a stabilita koloidních soustav. 14. Molekulárně kinetické, optické, elektrické a reologické vlastnosti koloidů.
21 / 60 KFC/SZZKV Kvantová chemie a chemická struktura Quantum Chemistry and Chemical Structure Povinně volitelný 0 Státní závěrečná zkouška Prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc. Doc. RNDr. Petr Jurečka, Ph.D. 1) Fyzika atomů a molekul. Kvantování, fotoelektrický jev, částice a vlny, princip neurčitosti. Atomová a molekulová spektra. 2) Základy kvantové mechaniky. Formalismus kvantové mechaniky, operátory, Hamiltonián, vlnová funkce, Schrödingerova rovnice. 3) Povrch potenciální energie. Bornova-Oppenheimerova aproximace, hyperplocha potenciální energie a její topologie, důležité body na hyperploše, optimalizace geometrie. 4) Vlnová funkce. Konstrukce vlnové funkce, orbital, atomové orbitaly, molekulové orbitaly, Bázové funkce a jejich typy, pseudopotenciály, bázová superpoziční chyba (BSSE). 5) HF metoda, jednoelektronová aproximace, metoda self-konzitentního pole (SCF), Slaterův determinant. Koopmansův teorém. Hückelova metoda, semiempirické metody. 6) Elektronová korelace. Korelační energie, metody výpočtu - poruchové metody, Moller-Plesetova metoda, konfigurační interakce (CI), excitované determinanty, metoda vázaných klastrů (CC), multireferenční metody. 7) Metoda funkcionálu hustoty (DFT). Funkcionál hustoty, metody LDA a GGA a hybridní. Popis korelační energie v DFT. Srovnání náročnosti a kvality popisu korelace DFT a metodami vlnové funkce. 8) Mezimolekulové interakce. Rozdělení, základní složky a fyzikální původ. Interakce molekul s rozpouštědlem, solvatace a její popis (kontinuální a explicitní modely). 9) Molekulové modelování. Empirický potenciál, atomové náboje, molekulová mechanika (MM), klasická molekulová dynamika (MD). Hybridní metody QM/MM. 10) Spektroskopie. Excitace molekul, relaxační procesy, Jablonského diagram. Rotační a vibrační spektroskopie, vibrace molekul, energie nulových vibrací (ZPVE), elektronová spektroskopie.
22 / 60 AFC/KSRD Krystalová struktura a rentgenová difrakce Crystal Structure and X-ray Diffraction Povinně volitelný 3 3 HOD/TYD Zkouška Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D. - úvod, historie, rozšíření základních pojmů z krystalografie - nová definice krystalu; mřížka, Millerovy indexy, Bravaisovy buňky, krystalografické soustavy a minimální symetrie, reciproká mřížka - bodová symetrie, stereografická projekce - teorie grup, krystalografické bodové grupy a jejich symbolika - maticové reprezentace operací symetrie - prostorové grupy, symbolika, grafické znázornění - základy krystalochemie, krystalizační procesy, poruchy krystalové struktury - krystalová struktura a chemická vazba - Rentgenovo záření - vznik, druhy, monochromatizace, registrace, jednotky - interakce Rentgenova záření s látkou - difrakce Rtg-záření na krystalech; Laueho a Braggovy rovnice; strukturní faktor F(hkl) - rentgenografické difrakční metody a jejich rozdělení na základě Ewaldovy konstrukce, Laueho metoda - práškové metody - Debye-Scherrerova metoda Práškový difraktometr, indexace práškových snímků, fokusační metody, maloúhlové komory, možnosti využití práškových metod, monokrystalové metody - princip Weissenbergovy a precesní metody, cíle kompletní rentgenostrukturní analýzy látky F. Březina a kolektiv. Stereochemie a některé fyzikálně chemické metody studia anorganických látek. UP, Olomouc, 1994. J. Chojnacki. Základy chemické a fyzikální krystalografie. Academia, Praha, 1979. Kraus, I. Úvod do strukturní rentgenografie. Academia, Praha, 1995. B. Kratochvíl. Základy fyziky a chemie pevných látek. VŠCHT, Praha, 1988. J. Loub. Krystalová symetrie a rentgenová difrakce. UK, Praha, 1982. Z. Žák. Rentgenová difrakce a studium struktury látek. MU, Brno, 1982.
23 / 60 AFC/RTGAX Rentgenostrukturní analýza X-Ray Structural Analysis Povinně volitelný 2 Zkouška Prof. RNDr. Zdeněk Trávníček, Ph.D. " krystalografie a internet, krystalografické časopisy " symetrie látek, vlastnosti krystalů, metody přípravy monokrystalů organických a komplexních sloučenin, výběr monokrystalu " zdroje rentgenového záření - konvenční zdroje vs. zdroje typu rotační anoda, synchrotronové záření, monochromatizace a kolimace rtg. záření " difrakce rtg. záření na krystalu, interakce rtg. záření s látkou (absorpce, Thompsonův a Comptonův rozptyl), interference rozptýlených vln, teplotní faktory " monokrystalové difraktometry, detekce difraktovaného rtg. záření (detektory), redukce dat, korekce, orientační matice " řešení struktury, fázový problém, Pattersonova funkce, Přímé metody " "vypřesnění" dat a jejich interpretace, R-faktory,? " praktické ukázky krystalografického, vizualizačního a "konverzního" software (SHELX, SIR92, XFPA, CRYSTALS, ORTEP, XP, WinGX, BABEL,?), příklad řešení struktury " srovnání experimentálních (X-ray) a teoretických (DFT-výpočty) výsledků (Gaussian03, PC Spartan Pro, HyperChem,?) " práce s CSD (Cambridge Structural Database) C. Giacivazzo. Fundamentals of Crystallography. Oxford University Press, IUCr, 1992. Fázový problém. G. H. Stout & L. H. Jensen. X-Ray Structure Determination : A Practical Guide. John Wiley & Sons, New York, 1989. H. Schenk. Direct Methods of Solving Crystal Structures. Plenum Press, New York, 1991. International Tables for Crystallography, Vol. A, Space Group Symmety. Dordrecht, 1983. International Tables for Crystallography, Vol. B, Reciprocal Space. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1993. International Tables for Crystallography, Vol. C, Mathematical, Physical and Chemical Tables. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1995. J. P. Glusker, M. Lewis & M. Rossi. Crystal Structure Analysis for Chemists and Biologists. VCH Publishers, New York, 1994. Kraus, I. Úvod do strukturní rentgenografie. Academia, Praha, 1995. Krystalografie malých molekul. L. A. Aslanov, G. V. Fetisov and J. A. K. Howard, Edited by J.A.K Howard. Crystallographic Instrumentation. International Union of Crystallography, Oxford University Press, 1998. V. Valvoda, M. Polcarová a P. Lukáč. Základy strukturní analýzy. Univerzita Karlova, Praha, 1992. Všeobecně krystalograficky zaměřená. W. Borchardt-Ott. Crystallography. Springer, 1995.
24 / 60 AFC/TA Termická analýza Thermal Analysis Povinně volitelný 2 Zkouška Prof. RNDr. Richard Pastorek, CSc. " historie termické analýzy, rozdělení termických metod " materiály a zařízení užívané v TA " termogravimetrie " využití TG při stanovení kinetických dat " zvláštní způsoby TG-analýzy " ostatní metody spojené se změnou hmotnosti vzorku " diferenční TA " využití DTA při určování kinetických dat a reakčního tepla " speciální postupy DTA a příbuzné metody " využití TG a DTA v chemii a technické praxi " metody spojené se změnou jiných vlastností vzorku " termické chování některých látek a důležitých minerálů Blažek, A. Termická analýza. SNTL, Praha, 1972. F. Březina a kolektiv. Stereochemie a některé fyzikálně chemické metody studia anorganických látek. UP, Olomouc, 1994. J. Rosický. Termická analýza. Praha, 1989. K. Györyová, V. Bálek. Termická analýza. Košice, 1992. T. Hatakeyama, Zhenhai Liu. Handbook of thermal analysis. New York, 1998. Wendlandt, W. W. Termičeskije metody analiza. Moskva, 1978.
25 / 60 ACH/SEM1 Separační metody 1 Separation Methods 1 Povinně volitelný 1 Kolokvium Doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D. Rozdělení separačních metod. Separace podle velikosti částic na základě rozdílných migračních rychlostí v silových polích (sedimentace, cetrifugace, ultracentrifugace, cyklony, inpaktory, pěnová flotace, termodifúze, elektrostatické a magnetické separace, techniky tokové analýzy-fff), permeační metody (prosévání, filtrace, membránové metody, ultrafiltrace, dialýza, elektrodialýza, reverzní osmoza, elektroultrafiltrace). Fyzikálně-chemické separace (vymrazování, krystalizace a zonální krastalizace, vysolování a srážení, inkluzní sloučeniny, sublimace, lyofilizace, destilace a rektifikace-, azeotropní destilace, ko-destilace, vakuová destilace, molekulární destilace). Selektivní rozpouštění ( L-S extrakce). Kapalinová (L-S) extrakce (odchylky od rozdělovacího zákona, extrakční soustavy jednoduchých molekul, pseudomolekulárních látek, chelátů a iontových asociátů, techniky extrakce, kinetika extrakce). Plynová chromatografie: teorie - Van Deemterova rovnice a charakteristika jednotlivých členů, rovnice pro náplňové a kapilární kolony, rozlišení a jeho ovlivňování, výběr kolon. Dávkovací systémy pro náplňové a kapilární kolony, detektory TCD, FID, AFID (TID, NPD), HeD(ArD), CSD, ECD, PID, elektrochemické detektory, O-FID, kombinované techniky (GC/AED GC/MS, GC/FTIR). Kvalita v GC - retenční data, retenční indexy jejich souvislosti se strukturou, selektivní detekce, derivatizace, reakční plynová chromatografie (abstrakční techniky, hydrogenace, dehydrogenace, chromatografie uhlíkatého skeletu, pyrolýza, identifikační reakce za kolonou). Kvantifikace výsledků v kolonových metodách. J. Churáček a kol.: Analytická separace látek, SNTL Praha, 1990. W. Jennings: Analytical Gas Chromatography. Academic Press, INC. 1987. Modern Analytical Chemistry, D. Harvey, The Mc Graw Hill 2000. Modern Practice of Gas Chromatography Ed. R.L. Grob, E.F. Barry, Wiley- Interssience, 2004. Štulík K. a kol: Analytické separační metody, Karolinum UK Praha 2004.
26 / 60 ACH/SEM2 Separační metody 2 Separation Methods 2 Povinně volitelný 3 Zkouška Prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D. Úvod, kapalinová chromatografie, vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) - historie, základní pojmy, základní veličiny. Separační principy využívané v kapalinové chromatografii - termodynamická stránka separačního děje.transport látek kolonou - kinetická stránka separačního děje, porovnání HPLC a GC. Mimokolonové příspěvky v HPLC. Ovlivnění separačního děje v HPLC (rozlišení, selektivita, kapacita, účinnost).instrumentace v HPLC-vysokotlaká čerpadla, dávkovací zařízení, předkolony, kolony. Detektory, reakční detektory, pomocná zařízení. Záznam a zpracování dat. Spojení HPLC se spektrálními technikami (HPLC-MS, HPLC-FTIR, HPLC-NMR).Tok mobilní fáze kolonou, používané náplně a jejich porovnávání. Chromatografické systémy - popis retence, mechanismus separace, použití. Chromatografie na polárních sorbentech. Chromatografie v systémech s obrácenými fázemi, chromatografie iontových párů. Chromatografie na středně polárních chemicky vázaných fázích. HILIC systémy. Chromatografie v systému kapalina - kapalina.separace chirálních látek. Ionexy v analytické chemii, chromatografie na měničích iontů. Gelová chromatografie. Afinitní chromatografie. Využití dalších rovnováh v HPLC.Volba chromatografického systému, pracovních podmínek a jejich optimalizace.mikrokolonová HPLC, preparativní kapalinová chromatografie. Další uspořádání v kolonové kapalinové chromatografii (středotlaká, nízkotlaká). Kapalinová chromatografie v plošném uspořádání (papírová a tenkovrstvá) - materiály, volba podmínek, detekce, instrumentace, použití.pohyb iontů v elektrickém poli. Pohyblivost iontů. Pohyblivost limitní, aktuální, efektivní. Typy elektromigračních metod. Elektroforetický a elektroosmotický pohyb. Elektrická dvojvrstva, elektrokinetický potenciál. Ovlivnění elektroforetické rychlosti, pohyblivosti a elektroosmózy.zónová elektroforéza. Rozšiřování zón a potlačení difúze stabilizací zón. Zonová elektroforéza v gelech. Analytická a preparativní elektroforéza v plošném uspořádání. Kapilární zónová elektroforéza. Účinnost a rozlišení. Vliv disipovaného tepla, osmózy, adsorpce, elektromigrační disperze na účinnost. Vliv chemické úpravy kapiláry radiálního napětí, volby základního elektrolytu, pracovní napětí. Instrumentální uspořádání.separace neutrálních molekul. Micelární kapilární elektroforéza. Speciální ovlivnění efektivních pohyblivostí. Inkluzní komplexy, crown komplexy, afinitní komplexy, separace optických isomerů. Speciální úpravy s proměnným složením základního elektrolytu.izoelektrická fokusace, charakteristika techniky. Fokusace v gradientu ph, gradientu ligandu. Samozaostřující a koncentrační efekt. Spojení IEF a CZE. Kapilární izotachoforéza, charakteristika techniky. Samozaostřující efekt, izotachoforetická podmínka. Kohlrauschova regulační funkce-podmínka kontinuity. Vedoucí a koncové elektrolyty. Předpověď a výpočet optimálních podmínek separace. Spojení ITP a CZE.On-line prekoncentrační techniky. Aplikace metod na malé molekuly a makromolekuly. D. R. Baker, Capillary electrophoresis, Wiley and sons, 1995. F. Fore, L. Křivánková, P. Boček, Capillary zone electrophoresis, Wiley and sons, 1993. Churáček J. a kol.: Analytická separace látek, SNTL Praha, 1990. Poole C., F., Poole S., K.: Chromatography Today, Elsevier, Amsterdam, 1991. Altria K. D.: Capillary Electrophoresis Guidebook, Methods in Molecular Biology
27 / 60 52, Humana Press Totowa, NJ, USA, 1996. Foret F., Křivánková L., Boček P.: Capillary Electrophoresis (Radola B. J., ed.), VCH Verlagsgesellschaft Weinheim, 1993. Heiger D. N.: High Performance Capillary Electrophoresis? An Introduction, Hewlett-Packard GmbH Waldbronn, 1992. Li S. F. Y.: Capillary Electrophoresis, Journal of Chromatography Library 52, Elsevier Amsterodam, 1993. I. Wilson, C. Poole, M. Cooke: Encyclopedia of separation science. Academic Press, San Diego, London, Boston, New York, Sydney, Tokyo, Toronto 2000. J. P. Landers, Handbook of capillary electrophoresis, CRC Press, 1997. R. E. Ardrey: Liquid Chromatography - Mass Spectrometry: An Introduction. John Wiley & Sons, Chichester 2003. R. Westermeier, Electrophoresis in Practice, A Guide to Methods and Applications of DNA and Protein Separartions, Wiley and sons, 2005.
28 / 60 KEF/PRFA1 Přístrojová fyzika 1 Instrumental Physics 1 Povinně volitelný 2,Cvičení + 1 HOD/TYD Zápočet Prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc. 1. Struktura měřícího řetězce. Převodníky fyzikálních veličin na elektrické. Jejich statické a dynamické charakteristiky a zmenšování chyb. Signály a jejich charakteristiky. 2. Senzory (detektory, převodníky) viditelného světelného záření. Tepelné a fotoelektrické detektory (fotonka, fotonásobič, fotorezistor, fotodioda). 3. Senzory teploty. Odporové, polovodičové, termoelektrické, pyroelektrické teploměry. Teplotní stupnice IT90. 4. Detekce ionizujícího záření. Scintilační, plynové a polovodičové detektory. Detekce nabitých částic, fotonů záření gama, neutronů. 5. Senzory mechanických veličin 6. Vakuová technika. Získávání vakua, typy vývěv. Měření nízkých tlaků. Konstrukce vakuových aparatur. 7. Nízkoteplotní měření. Získávání nízkých teplot. Specifika měření nízkých teplot. Kryostaty. Ďad o, S., Kreidl, M. Senzory a měřící obvody. ČVUT Praha, 1996. Dubravcová, V. Vákuová a ultra vakuová technika. Alfa Bratislava, 1992. Gerndt, J. Detektory ionizujícího záření. ČVUT Praha, 1994. Jelínek, J., Málek, Z. Kryogenní technika. Praha, SNTL, 1982. KAdlec, K., KMínek, M. Měřící a řídící technika. Pátý, L., Petr, J. Vakuová technika. ČVUT Praha, 1990. Ripka, P.,Ďado, S., Kreidl, M., Novák, J. Senzory a převodníky. ČVUT, 2005.
29 / 60 KEF/PRFA2 Přístrojová fyzika 2 Instrumental Physics 2 Povinně volitelný 3,Cvičení + 1 HOD/TYD Zkouška Mgr. Dalibor Jančík, Ph.D. 1. Analogové zpracování signálů z detektorů. Typy zesilovačů. Integrace a derivace signálů. Amplitudová a časová analýza signálů. 2. Číslicové zpracování signálů. Logické obvody. 3. Digitálně-analogové a analogově digitální převodníky. 4. Číslicové měřící přístroje. Digitální osciloskopy. Měření času, frekvence, fázového posunu. Spektrální analyzátory. 5. Automatizační měřící systémy CAMAC, NIM, VXI. Virtuální měřící přístroje. Čejka, M. Elektronické měřicí systémy. VUT-FEKT, 2002. Haasz. V., Roztočil J., Novák J. Číslicové měřící systémy. ČVUT, 2002. Kesl, J. Elektronika 1 - analogová technika. BEN - technická literatura, 2004. Kesl, J. Elektronika 3 - číslicová technika. BEN - technická literatura, 2004. Mašláň, M., Žák, D. Analogové obvody. Olomouc, 1996. Mašláň, M., Žák, D. Logické obvody. Olomouc, 1994. Podroužek, V. Analogové obvody a převodníky. Skripta FEI VUT. UREL FEI VUT, Brno, 2000. Vedral, J. Fischer. Elektronické obvody pro měřící techniku. ČVUT Praha, 1999.
30 / 60 KFC/FF Fotochemie a fotoelektrochemie Photochemistry and Photoelectrochemistry Povinně volitelný 3,Seminář + 1 HOD/TYD Zkouška Doc. Mgr. Pavel Banáš, Ph.D. Doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc. Kromě popisu chemických přeměn vyvolaných excitací je věnována pozornost i procesu opačnému, tj. tvorbě excitovaných stavů při chemických reakcích.výklad reakčních mechanismů jednotlivých fotochemických reakcí je omezen ve prospěch obecných teoretických základů fotochemie a fyzikálně chemických experimentálních technik studia fotochemických procesů. Pro získání uceleného přehledu fotochemické problematiky jsou zařazeny i vybrané partie chemie volných radikálů, zejména kyslíkových. Probírány jsou přírodní fotochemické děje, řada aplikací v technologické praxi a fotodynamický jev (medicínská aplikace). Elektrochemická část přednášky zahrnuje teorii excitace polovodičových elektrod a novější aplikace těchto elektrod, jako jsou např. Grätzelovy články. 1. Tvorba a deaktivace excitovaných stavů2. Přenosy elektronové excitační energie a zhášení3. Teorie fotochemických reakcí4. Experimentální metody fotochemie, zdroje záření, reaktory, záblesková fotolýza,5. Přehled mechanismů fotochemických reakcí6. Reaktivní formy kyslíku a jejich reaktivita singletový kyslík, superoxidový, peroxidový a hydroxylový radikál7. Chemiluminiscence teorie, mechanismy a použití chemiluminiscenčních reakcí8. Fotochemie beze světla9. Fotochemické procesy v technické praxi,fotografické a fotolitografické postupy10. Medicinské a environmentální aspekty fotochemie, fotosyntéza, degradace polymerů11. Polovodičové elektrody - typy, vlastnosti a fotoexcitace polovodičových elektrod12. Fotoelektrochemické procesy- štěpení vody, Grätzelovy články13. Elektrogenerovaná chemiluminiscence- využití ve fyzikální a analytické praxi 1. Lapčík L., Pelikán P., Čeppan M.:. Fotochemické procesy,. Alfa Bratislava, 1989. 2. Adam W., Cilento G.:. Chemical and biological generation of excited states. Academic Press New York, 1982. 3. Kopecký J., Pancíř J.:. Organická fotochemie v obrázcích, schematech a tabulkách. Academia Praha, 1987. 4. Klán P.:. Organická fotochemie. Skripta Masarykovy Univerzity Brno, 2001.
31 / 60 KFC/FZP Fotochemie v životním prostředí Photochemistry in Environment Povinně volitelný 2 Kolokvium RNDr. Jaromír Jirkovský, CSc. Fotochemické reakce, tj. chemické přeměny vyvolané působeních viditelného světla či ultrafialového záření, hrají důležitou roli v životním prostředí, a to jak v atmosféře, povrchových vodách či půdě, tak i v živých organismech. Cílem přednášek bude popsat současný stav poznání přírodních fotochemických procesů a jejich mechanismů. Dalším tématem bude využití slunečního záření pro detoxifikaci zamořené vody pomocí heterogenní fotokatalýzy. Její role v přírodním prostředí je sice omezená, ale jde o perspektivní metodu eliminace organických i anorganických škodlivin obsažených ve vodě popř. ve vzduchu. Probrány budou též fotokatalytické desinfekční a samočisticí povrchové úpravy a rovněž možnosti využití fotokatalýzy pro zpracování vyhořelého jaderného paliva. Boule, P., Bahnemann, D.W., Robertson, P.K.J. The Handbook of Environmental Chemistry, Volume 2, Part M : Environmental Photochemistry Part II. Springer- Verlag, Berlin - Heidelberg, 2005. Boule, P. The Handbook of Environmental Chemistry, Volume 2, Part L : Environmental Photochemistry. Springer-Verlag, Berlin - Heidelberg, 1999.
32 / 60 KFC/MAMA Magnetismus materiálů Magnetism of materials Povinně volitelný 2 Zkouška Doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D. 1. Úvod do magnetismu v pevných látkách (magnetický moment, klasická a kvantová mechanika spinu), magnetická susceptibilita, diamagnetismus, paramagnetismus, krystalová pole, magnetické interakce mezi magnetickými momenty (magnetické dipolární interakce, původ výměnných interakcí, přímé, nepřímé, dvojné a anizotopní výměnné interakce). 2. Uspořádání magnetických momentů (feromagnetismus, antiferomagnetismus, ferimagnetismus, helimagnetismus a spinová skla), domény a Blochovy stěny (tvorba domén, magnetizační procesy, pozorování magnetických domén). 3. Magnetismus v nanosvětě: jednodoménové magnetické struktury (kvalitativní a kvantitativní popis, Stoner-Wohlfarthův model), superparamagnetismus, povrchové jevy vs. jevy spojené s konečným rozměrem částic, spinové sklánění, kvantové fázové přechody, tenké filmy a několikanásobné vrstvy. 4. Magnetoresistance (anisotropní, výměnná a kolosální magnetorezistance, Hallův jev). 5. "Kandidáti" nanostruktrur: Oxidy železa, perovskity. 6. Frustrace a spinová skla: Topografická vs. magnetická frustrace, kvalitativní popis, podmínky frustrace, spinová skla (náhodnost interakcí, amorfní magnety, detekce spinových skel). 7. Aplikace magnetických (nano)materiálů v technických, medicínských a environmentálních oblastech. Awschalom, D. D.; Buhrman, R. A.; Daughton, J. M.; von Molnar, S.; Roukes, M. L. Spin Electronics. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, 2004. Blundell, S. Magnetism in Condensed Matter. Oxford University Press, 2003. Dormann, J.L., Fiorani, D., Tronc, E. Magnetic Relaxation in Fine-Particle Systems, in Advances in Chemical Physics. edited by I. Prigogine and S. A. Rice, John Wiley, New York, Vol.98, p.283., 1997. Mydosh, J. A. Spin Glasses: An Experimental Introduction. Taylor & Francis, London, 1993. Craik, D. J. Magnetism: Principles and Applications. Wiley, 1995. Jiles, D. Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, Second Edition. Chapman & Hall, London, 1997. O'Handley, R. C. Modern Magnetic Materials: Principles and Applications. John Wiley & Sons, New York, 1999. Borisenko, V.E., Ossicini, S. What is What in the Nanoworld. A Handbook of Nanoscience and Nanotechnology. Wiley-VCh, Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinhein, 2004. Poole, Ch.P., Owens, F.J. Introduction to Nanotechnology. John Wiley & Sons, New