Fyzika

Podat přihlášku

Termín podání přihlášky do půlnoci 30. 11. 2021

Co se naučíte

Cílem je nabídnout nadaným studentům možnost pokračovat po získání magisterského titulu ve studiu v doktorském studijním programu Fyzika a to ve specializacích, které mají velmi dobrou úroveň a tradici na Přírodovědecké fakultě MU a na spolupracujících institucích, především v ústavech AV. Student DSP Fyzika se během studia stane členem výzkumných týmů, zpravidla se podílí na účelově financovaném výzkumu a je veden tak, aby se po absolvování DSP stal samostatným tvůrčím vědeckým pracovníkem. Podmínkou absolvování je publikační aktivita v renomovaných zahraničních časopisech, aktivní účast na setkáních vědeckých pracovníků a zpravidla dlouhodobý pobyt v zahraničí. Tím je současně zaručena jeho schopnost komunikovat se svými zahraničními partnery v angličtině a případně i dalších jazycích. Cílem je tedy vychovat studenty tak, aby byli schopni samostatně pracovat na vysokých školách, na výzkumně vývojových pracovištích v ČR s možností uplatnění kdekoliv na světě.

Uplatnění absolventů

Absolvent doktorského studijního programu Fyzika se během studia stane členem některého z výzkumných týmů, zpravidla se podílí na účelově financovaném výzkumu a je veden tak, aby se po absolvování DSP stal samostatným tvůrčím vědeckým pracovníkem. Běžnou součástí studia je dlouhodobý pobyt v zahraničí, čímž je zaručena schopnost doktoranda komunikovat se svými zahraničními partnery v angličtině a případně i dalších jazycích. Absolventi jsou schopni samostatně pracovat na vysokých školách a na výzkumně-vývojových pracovištích v ČR i kdekoliv jinde na světě. Jejich znalosti, logické myšlení, vědecký pohled na svět a jazykové kompetence jim ovšem umožňují pracovat i v jiných oborech: jako kvantitativní analytik, datový vědec, konzultant apod.

Termíny

1. 8. – 30. 11. 2021

Termín pro podání přihlášek

International applicants for doctoral study (Czech and Slovak Republics applicants not included)

1. 8. – 30. 11. 2021

Termín pro podání přihlášek

Přijímací řízení do doktorských programů - akad.rok 2021/2022 (zahájení: jaro 2022)

Podat přihlášku

Možnosti studia

Jednooborové studium se specializací

V rámci jednooborového studia se specializací má student možnost prohloubit si vědomosti v konkrétním zaměření daného studijního programu, specializaci si vybírá jednu. Název specializace pak bude uveden i na vysokoškolském diplomu.

Výzkumná zaměření dizertačních prací

Specializace: Astrofyzika

Studium vícenásobných hvězdných systémů
Školitel: doc. RNDr. Miloslav Zejda, Ph.D.

Vícenásobně zákrytové hvězdné soustavy představují relativně novou třídu objektů, která se nabízí jako významný zdroj informací o hvězdných systémech. Zatím je známo poměrně málo takových soustav a to zejména v severní části hvězdné oblohy.

Cílem práce bude za pomoci dat z přehlídkových projektů, nově zejména TESS, vyhledávat další minimálně dvojzákrytové soustavy a sestavit jejich katalog. Na takto získaném vzorku hvězdných soustav bude studovat obecné vlastnosti těchto soustav, například četnost určitých poměrů oběžných period složek systému.

U alespoň jedné vybrané soustavy doplní případně sesbíraná data o vlastní fotometrická a spektroskopická pozorování a provede detailní analýzu systému s určením parametrů jednotlivých složek.

Školitel

doc. RNDr. Miloslav Zejda, Ph.D.

Studium vlivu kosmického záření na schopnosti detekce zdrojů na družicových experimentech pro astrofyziku vysokých energií
Školitel: Mgr. Filip Münz, PhD.

Cosmic-ray (CR) background influences strongly noise level of most astrophysical instruments on orbit. In small-scale missions (cubesats) it can be monitored and partly shielded, in observatories equipped with optics low-energy part of particle spectra gets concentrated and should be treated with more sophisticated way as e.g. magnetic diversion. With example of future Athena X-ray observatory whose magnetic divertor is being developed in Brno, this thesis should contribute to understanding of functioning of this essential part of the instrument using CR tracking tools (e.g. Geant4 package). Similar approach could be used to study detection capabilities of cubesats for current and future constellation mission for monitoring of gamma-ray bursts. When possible, these studies should be complemented with lab tests of prototypes of respective instrument parts.

Poznámky

Literatura: Gabor Galgoczi, Jakub Řípa et al: Simulations of expected signal and background of gamma-ray sources by large field-of-view detectors aboard CubeSats, https://arxiv.org/abs/2102.08104
Gabor Galgoczi, Riccardo Campana et al: Software toolkit to simulate activation background for high energy detectors onboard satellites, SPIE proceedings 11444 (2020), doi: 10.1117/12.2560829

Školitel

Mgr. Filip Münz, PhD.

Zkoumání fyziky horkých galaktických atmosfér
Školitel: doc. Mgr. Norbert Werner, Ph.D.

Most galaxies comparable to or larger than the mass of the Milky Way host hot, X-ray emitting atmospheres. The crucial role of these atmospheres for the formation and evolution of individual massive galaxies is just beginning to be appreciated. About half of the yet unseen warm-hot diffuse matter in the local Universe may lie in such extended galactic atmospheres, which are inextricably linked to their host galaxies through a complex story of accretion and feedback processes, such as energy and momentum input from supernovae, and jets and winds of accreting supermassive black holes, also called active galactic nuclei.
Using novel data analysis techniques, the student will explore X-ray data complemented by other multi-wavelength observations to study hot galactic atmospheres and their interaction with the central AGN.

Školitel

doc. Mgr. Norbert Werner, Ph.D.

Specializace: Biofyzika

Antimikrobiální peptidy
Školitel: doc. RNDr. Robert Vácha, PhD.
OBJECTIVES: The aim is to elucidate the relationship between molecular properties of amphiphilic peptides and their ability to translocate and form transmembrane pores in membranes with various lipid compositions. The obtained understanding will be used for the development of new antimicrobial peptides, which can serve as a new type of antibiotic drugs.



DESCRIPTION: Antibiotic-resistant bacteria cause more than 700 000 deaths per year, and the forecast is 10 million per year in 2050. Moreover, emerging strains of bacteria resistant to all available antibiotics may lead to a global post-antibiotic era. Because of this threat, the WHO and the UN are encouraging the research and development of new treatments. Antimicrobial peptides are promising candidates for such new treatments. We will study the molecular mechanism of action of antimicrobial peptides and determine the critical peptide properties required for membrane disruption via the formation of transmembrane pores and spontaneous peptide translocation across membranes. Based on the obtained insight, we will design new peptides and test their abilities. The most effective peptides will be evaluated for antimicrobial activity and human cell toxicity using growth inhibition and hemolytic assays, respectively. Student(s) will master tools of computer simulations, in particular, molecular dynamics techniques and methods to calculate free energies. Moreover, he/she will learn the advantages and disadvantages of various protein and membrane parameterizations, including all-atom and coarse-grained models. The simulations will be complemented by in vitro experiments using fluorescent techniques.



EXAMPLES of potential projects: * Antimicrobial peptides and formation of membrane pores * Synergistic mechanisms between antimicrobial peptides * Membrane disruption by antimicrobial peptides in non-equilibrium conditions



MORE INFORMATION about the group: vacha.ceitec.cz



PLEASE NOTE: before the formal application process, all interested candidates should contact Robert Vacha (robert.vacha@mail.muni.cz).
Školitel

doc. RNDr. Robert Vácha, PhD.

Proteinová přitažlivost a selektivita pro buněčné membrány
Školitel: doc. RNDr. Robert Vácha, PhD.
OBJECTIVES: The aim is to elucidate the relationship between protein sequence and preferred composition and curvature of human membranes,i.e., find peptide motifs that are selective to specific membranes in cells (plasma membrane, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, mitochondria, etc.). The obtained understanding will be used for the development of new protein biomarkers, sensors, scaffolds, and drugs.



DESCRIPTION: The control of biological membrane shape and composition is vital to eukaryotic life. Despite a continuous exchange of material, organelles maintain a precise combination and organization of membrane lipids, which is crucial for their function and the recruitment of many peripheral proteins. Membrane shape thus enables the cell to organize proteins and their functions in space and time, without which serious diseases can occur. Moreover, membrane curvature and lipid content can be specific to cancer cells, bacteria, and enveloped virus coatings, which could be utilized for selective targeting. We will develop a new method, using which we will elucidate the relationship between the protein sequence and the preferred membrane. The relationship will lay the foundations for the design of new protein motifs sensitive to membranes with a specific curvature and composition. Student(s) will master tools of computer simulations, in particular, molecular dynamics techniques and methods to calculate free energies. Moreover, he/she will learn the advantages and disadvantages of various protein and membrane parameterizations, including all-atom and coarse-grained models.



EXAMPLES of potential projects: * Determination of helical motifs for specific membrane compositions * Development of implicit membrane model for fast determination of protein-membrane affinity * Helical peptides and their sensitivity for membrane curvature



MORE INFORMATION: vacha.ceitec.cz



PLEASE NOTE: before the formal application process, all interested candidates should contact Robert Vacha (robert.vacha@mail.muni.cz).
Školitel

doc. RNDr. Robert Vácha, PhD.

Strukturní dynamika, funkce a evoluce RNA a DNA. Od vzniku života až po moderní biochemické procesy.
Školitel: prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.

Our scientific goal is understanding of the most basic principles of structural dynamics, function and evolution of DNA and RNA.

To achieve our goal, we use a wide portfolio of theoretical/computational approaches. Our research is closely related to experiments, mostly via extensive collaborations, though in the prebiotic chemistry we have in house experiments. We offer thesis essentially on any topic that is currently active in the laboratory. You can get the most up-to-date idea about our current research from the WOS or SCOPUS databases, where you can find all our publications (Sponer, J.), see all our collaborators, etc. The laboratory is at the Institute of Biophysics, Czech Academy Sciences, Kralovopolska 135, where we have a powerfull set of high-perfomance computer clusters dedicated exclusively to our group

Our methods are:
  • Classical Molecular Dynamics (MD) simulations. Besides standard simulations, we have years of experience in using all classes of enhanced-sampling techniques. We play also a prominent role in development of DNA/RNA simulation force fields and our versions are used world-wide
  • Quantum-chemical (QM) method. We have full spectrum of methods, ranging from ultra-accurate computations of model systems, through large-scale QM studies on biomolecular building blocks with hundreds of atoms up to sophisticated methods that are used in studies of excited states and photochemistry; the later technique is especially relevant to study the origin of life chemistry under UV light. Again, please see the papers we have published in last years.
  • Hybrid quantum-classical (QM/MM) methods, quantum molecular dynamics
  • Structural bioinformatics
Specific experiments are possible in the field of prebiotic chemistry in collaborating laboratories. Modern computations are extensively combined with many experimental techniques (NMR, X-Ray, high-energy lasers, biochemical techniques) mostly via numerous collaborations. We collaborate with 30 foreign and Czech laboratories. We publish about 20 papers annually and belong to the most cited Czech research groups. We currently work in several mutually interrelated research areas, which are open for the students as PhD topics.
  • RNA structural dynamics, folding and catalysis
  • Protein-RNA (or DNA) complexes. We try to go beyond the ensemble-averaged picture of experimental methods in order to understand how rarely accessed dynamical conformations invisible to experiments allow to separate affinity for reactivity or selectivity.
  • DNA, with focus on G-quadruplexes, specifically advanced studies of quadruplex folding mechanisms
  • Diverse types of quantum-chemical studies on nucleic acids systems
  • Origin of life (prebiotic chemistry), i.e., creation of the simplest chemical life on our planet (or anywhere else in the Universe), with a specific attention paid to the formamide pathway to template-free synthesis of the first RNA molecules. This specific project includes also in house experimental research.

Besides studies of specific systems, we are also involved extensively in method testing/development, mainly in the field of parametrization of molecular mechanical force fields for DNA

NOTE: before initiating the formal application process to doctoral studies, all interested candidates are required to contact Prof. Jiri Sponer (sponer@ncbr.muni.cz) for an informal discussion.

Laboratory web page https://www.ibp.cz/en/research/departments/structure-and-dynamics-of-nucleic-acids/info-about-the-department

List of publications https://www.ibp.cz/en/research/departments/structure-and-dynamics-of-nucleic-acids/publications
Školitel

prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.

Specializace: Fyzika kondenzovaných látek

Structural and electronic investigations of topological insulator thin films
Školitel: Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.
Topological insulators have a unique electronic band structure of surface states. These states have spin-momentum locked dispersion caused by time-reversal symmetry or mirror symmetry for topological insulators and topological crystalline insulators, respectively. The time-reversal symmetry can be broken by the magnetic field; thus, ferromagnetically doped topological insulators are of great scientific interest for the possible electronic and spintronic application. The other materials to be studied are thin films and quantum wells of topological crystalline insulators. The quantum well changes the electronic structure of the topological surface states due to changing the inversion symmetry protecting the topological surface states.

The PhD candidate is expected to join our research in one of the following research activities:

  • Structural analysis of thin films: Laboratory x-ray diffraction measurements and data analysis. Preparation of lamellae for HRTEM structural analysis.
  • Electronic characterization of the topological insulators: transport measurements at low temperatures
  • Participation in synchrotron-based experiments: ARPES, XAS, XMCD.
  • Data evaluation and computer simulations necessary to evaluate the experimental results.

Required Skills and Qualifications:

  • Master’s degree in Condensed Matter Physics.
  • Experience in en experimental laboratory, preferably in Solid State Physics.
  • Good communication skills (oral and written) in English.
  • Commitment to complete the PhD studies.

REFERENCES

  1. E. D. L. Rienks et al., Nature 576, 423-428 (2019).
  2. G. Springholz et al., submitted to Advanced Functional materials.

PLEASE NOTE: before the formal application process, all interested candidates should contact dr. Caha at caha@physics.muni.cz and provide curriculum vitae, cover letter with a concise summary of previous research activities, and contacts of two persons who might provide references

MORE INFORMATION:https://www.physics.muni.cz

Školitel

Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.

Specializace: Fyzika plazmatu

Diagnostika prašného plazmatu
Školitel: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

V reaktivním plazmatu mohou samovolně vznikat mikro a makroskopické částice, které ovlivňují plazma i vlastnosti případných materiálů deponovaných z plazmatu. V rámci této dizertační práce studujte plazma nízkotlakého kapacitně vázaného výboje, ve kterém vznikají prachové částice. Zvolte vhodné diagnostické metody a sestavte potřebná diagnostická zařízení. Zprovozněte monitorování růstu prachu v plazmatu, zjistěte a vysvětlete souvislosti mezi přítomností prachu a vlastnostmi plazmatu. Přístupné diagnostické metody zahrnují zejména elektrická měření (VA charakteristika, sondové metody), optické a laserové metody.

Školitel

doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

Laserová diagnostika nerovnovážného plazmatu
Školitel: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

Laserová diagnostika zahrnuje řadu metod, které souhrnně umožňují získat poměrně komplexní informaci o studovaném plazmatu. Mezi laserové metody vhodné pro studium plazmatu patří fluorescenční metody (vč. fluorescence iniciované vícefotonovou absorpcí), Ramanův rozptyl zahrnující vibrační i rotační přenos energie, jenž může existovat ve spontánní i stimulavané variantě, Thomsnův rozptyl umožňující studovat volné elektrony, Rayleigho rozptyl a generace druhé harmonické frekvence laserového záření vlivem elektrického pole. Úkolem této dizertační práce je studium nerovnovážného plazmatu pomocí laserové diagnostiky s důrazem na metody využívající rozptyl laserového záření. Součástí práce je realizace optických experimentů, kvantitativní vyhodnocení měřených dat a studium procesů probíhajících v plazmatu.

Školitel

doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

Plazmatem produkované nanostrukturované vrstvy pro flexibilní solární články a superkapacitory
Školitel: doc. RNDr. Tomáš Homola, PhD.

The novel emerging field of flexible and printed electronics has attracted increased attention because of its potential to enable low-cost and high-throughput manufacturing of electronics on cheap plastic substrates for various applications including photovoltaics. However, this segment is still far away from commercialization because the cutting edge materials and manufacturing steps are not compatible with thermally sensitive flexible materials.

The PhD. work will focus on low-temperature plasma engineering of novel nanostructured nanomaterials as tungsten oxide, iron oxides, titanium dioxide, molybdenum disulfide, etc ... and their application in various energy-harvesting, -storage systems and sensing devices. The topic and tasks in the laboratory are strongly oriented towards the industrial segment.

Possibility to spend 6 months on an internship in a high-tech company in Singapore working on PhD. topic.

The exacttopic and tasks will be defined later according to applicant preference: perovskite solar cells, tandem solar cells, supercapacitors, etc ...

Keywords: State-of-the-art plasma generators, coating deposition methods (i.e. ink-jet printing), plasma treatment, advanced surfaces, nano-coatings, roll-to-roll manufacturing, flexible and printed electronics, surface characterization (AFM, XPS, SEM, etc.).

Poznámky

More information:

https://plasma.sci.muni.cz/en/for-students/flexible-and-printed-electronics

Relevant literature:

T. Homola, J. Pospíšil, R. Krumpolec, P. Souček, P. Dzik, M. Weiter, et al., Atmospheric dry hydrogen plasma reduction of inkjet-printed flexible graphene oxide surfaces, ChemSusChem. 11 (2018) 941–947. doi:10.1002/cssc.201702139.

T. Homola, P. Dzik, M. Veselý, J. Kelar, M. Černák, M. Weiter, Fast and low-temperature (70 C) mineralization of inkjet printed mesoporous TiO2 photoanodes using ambient air plasma, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8 (2016) 33562–33571. doi:10.1021/acsami.6b09556.

Školitel

doc. RNDr. Tomáš Homola, PhD.

Pokročilá spektroskopická analýza přechodného nerovnovážného plazmatu
Školitel: doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.

Problematika obsazování kvantových stavů molekul a atomů v přechodném nerovnovážném plazmatu je jednou z fundamentálních výzev současné plazmové fyziky. Populace a relaxace distribucí rotačních, vibračních a elektronových kvantových stavů probíhá v extrémně krátkých časových intervalech a jejich mikroskopické zákonitosti jsou stále otevřeným problémem. Doktorský/á student/ka bude analyzovat vybrané stavy a podmínky v plazmatu pomocí pokročilých metod (např. emisní či laserové spektroskopie). Cílem práce bude přispět k objasnění iniciace plazmo-chemických procesů a také vlivu těchto procesů na studované plazma.

Školitel

doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.

Vývoj technologie pro přípravu multifunkčních tenkých vrstev připravených plazmatem asistovanou depozicí
Školitel: doc. RNDr. Vilma Buršíková, Ph.D.

Současné období pandemie ukázalo na zvýšený požadavek na vývoj metod pro úpravu povrchových vlastností materiálů, např. pro přípravu antibakteriálních a antivirových povrchů nejen pro zdravotnické materiály, ale i pro obalovou techniku a další často dotýkané povrchy (kliky, vypínače, apod.). Nanočástice stříbra, ale i některých dalších kovů (měď, zlato, titan) jsou známé pro jejich antibakteriální i antivirové vlastnosti. Tématem navržené disertační práce bude vyvinout technologii kovem dopovaných organosilikonových tenkých vrstev použitím metody plazmatem aktivované depozice z plynné fáze. Pro zabudování kovů budou odzkoušeny 2 metody: (1) depozice ze směsí organosilikonových a organometalických prekurzorů a (2) příprava organosilikonových vrstev v prachovém plazmatu dodáním nanočástic různých kovů s antibakteriálními vlastnostmi do plazmatu. V případě druhém bude nutné vyřešit dodání částic do plazmatu.
Pro přípravu shora uvedených vrstev je velmi důležitý jejich multifunkční charakter, kromě antibakteriálních vlastností musí splňovat několik dalších důležitých vlastností, jako jsou dobrá adheze k substrátu, otěruvzdornost, elasticita (zejména v případě flexibilních substrátů), transparentnost (v případě obalových materiálů). Požadavek na kvalitu struktury vrstev (dopant se nesmí uvolňovat z povrchu) bude rovněž zvýšená, vrstva musí zachovat povrchové i objemové vlastnosti a musí být odolný vůči běžným čisticím postupům.
V rámci práce budou studovány vlastnosti tenkých vrstev i v závislosti na druhu substrátu na který jsou tenké vrstvy nanášeny (u plazmatem asistované depozice může mít substrát významný vliv). Bude kladen důraz na studium vlivu záporného stejnosměrného předpětí na substrátu na vlastnosti nadeponovaných vrstev. V práci se bude věnovat i studiu časového vývoje předpětí a jeho vliv na hloubkový profil mechanických, strukturních a dalších fyzikálních a chemických vlastností vrstev.
V první části disertační práce se budou vyvíjet metody pro přípravu různých typů vrstev ze směsí organosilikonů anebo organosilazanů s nosnými plyny (např. Ar, O2, N2O, atd.) aby bylo možné vytypovat vhodné typy vrstev pro následné dopování kovovými prvky.
Pro úspěšné řešení tohoto tématu bude velice důležitá důkladná charakterizace tenkých vrstev, jako jsou měření mechanických (nanoindentace, vrypové a nanootěrové zkoušky), povrchových (topografie pomocí AFM, konfokální mikroskopie, studium volné povrchové energie), strukturních a chemických vlastností vrstev (FTIR, XPS, Raman, SEM, TEM, RBS/ERDA atd.). Většina těchto technik je k dispozici na pracovišti ÚFE, TEM můžeme řešit ve spolupráci s ÚFM anebo s CEITEC, RBS/ERDA ve spolupráci s ÚJF (Řež u Prahy). Antibakteriální testy pak můžeme řešit ve spolupráci s FCH VUT, TUL Liberec anebo Univerzitou Tomáše Bati ve Zlíně.
Materiálně je řešení tématu v současné době zabezpečený projektem GAČR 19-15240S.

Školitel

doc. RNDr. Vilma Buršíková, Ph.D.

Specializace: Obecné otázky fyziky

Žádná témata nejsou vystavena.

Specializace: Teoretická fyzika

Žádná témata nejsou vystavena.

Specializace: Vlnová a částicová optika

Žádná témata nejsou vystavena.

Informace o studiu

Zajišťuje Přírodovědecká fakulta
Typ studia doktorský
Forma prezenční ano
kombinovaná ano
Možnosti studia jednooborově ne
jednooborově se specializací ano
v kombinaci s jiným programem ne
Doba studia 4 roky
Vyučovací jazyk čeština
Spolupracující instituce
  • Akademie věd ČR
  • Astronomický ústav AV ČR
  • Biofyzikální ústav AV ČR
  • Ústav fyziky materiálů AV ČR
  • Ústav přístrojové techniky AV ČR
Oborová rada a oborové komise

Váháte? Máte otázku? Pošlete nám e-mail na

Zajímá vás obsah a podmínky studia programu Fyzika? Zeptejte se přímo konzultanta programu:

prof. Rikard von Unge, Ph.D.

Konzultant programu

e‑mail:

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.

Další info