Zájemci o studium

Proč studovat na PřF UP

  • Připravili jsme pestrou nabídku oborů v různých odvětvích matematiky a informatiky, fyziky, chemie, biologie a ekologie i věd o Zemi, které absolventů zajistí dobrou pozici na trhu práce. Již během studia fakulta zprostředkovává spolupráci se zaměstnavateli, studenti v nich mohou absolvovat odborné praxe a stáže, brigády či trainee programy.
  • Od roku 2009 sídlí většina fakultních pracovišť v nově postavené budově na ulici 17. listopadu nedaleko městského centra. Dynamicky se rozvíjí i areál v místní části Holice. Díky tomu mají studenti k dispozici moderní učebny, knihovny i špičkově vybavené laboratoře. Samozřejmostí je vstřícný přístup vyučujícího ke studentům.
  • Zkušenosti a znalosti studenti přejímají od špičkových odborníků, z nichž mnozí  dosahují excelentních vědeckých výsledků. Přírodovědecká fakulta tak má velký podíl na úspěších Univerzity Palackého v mezinárodních žebříčcích vysokých škol.
  •  V areálu v Holici se vedle biologických kateder nacházejí i dvě nedávno vybudovaná výzkumná centra – Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum a Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů. Do výzkumných týmů jsou začleněni i studenti, kteří dosahují na významná tuzemská i zahraniční ocenění (Cena ministra školství pro vynikající studenty, Cena Josepha Fouriera atd.).
  • Přírodovědecká nabízí studentům řadu různých stipendií – od prospěchového, přes ubytovací až po stipendium na podporu střednědobých a dlouhodobých mobilit.

  • Fakulta klade velký důraz na internacionalizaci. Studenti mají možnost vyjíždět pravidelně na zahraniční stáže, studijní pobyty a letní školy. Fakulta nabízí kurzy v angličtině i studentům ze zahraničí, takže se v jejích prostorách potkávají mladí lidé z různých koutů světa. Fakulta spolupracuje s univerzitami a vědeckými pracovišti z celého světa.

Studenti mohou využívat kvalitního univerzitního zázemí. V blízkosti hlavní budovy fakulty se nachází vysokoškolské koleje i menza, jejich provoz zajišťuje Správa kolejí a menz. Výdejna jídel se nachází i v areálu v místní části Holice.

  • Olomouc poskytuje zázemí skutečného univerzitního města – ke 100 000 obyvatel během akademického roku přibude přes 20 000 univerzitních studentů a to už je opravdu znát! Město uspokojí potřeby sportovního, kulturního i společenského vyžití.

Nabídka studia

Bakalářské a magisterské studium

Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci rozvíjí vzdělávací, studijní a vědeckou činnost v matematice a informatice, fyzice, chemii, biologii a ekologii, v geografii a geologii, jim příbuzných oborech a pedagogických kombinacích obsahujících tyto obory. Akreditované studijní programy jsou realizovány v prezenční a kombinované formě studia.

Maturanti jsou přijímáni ke studiu bakalářských studijních programů, po jejichž absolvování pak mají možnost pokračovat v navazujících magisterských studijních programech (a pak v doktorských studijních programech). Bakalářské studijní programy jsou tříleté a jejich absolventi získají titul „bakalář“. Navazující magisterské studijní programy jsou dvouleté a jejich absolventi získají titul „magistr“. Oba typy studijních programů jsou ukončeny obhajobou písemné bakalářské, resp. diplomové práce a státní zkouškou.

  • Absolventi bakalářských studijních programů jiných vysokých škol, kteří mají zájem pokračovat v navazujícím magisterském studijním programu na Přírodovědecké fakultě UP v Olomouci, mohou být u většiny studijních oborů k tomuto studiu přijati buď bez přijímací zkoušky (při splnění stanovených podmínek, viz promíjení přijímacích zkoušek), nebo na základě úspěšně vykonané přijímací zkoušky, kterou vykonají v rozsahu naší bakalářské státní zkoušky příslušného oboru.
  • Nejlepší absolventi magisterských studijních programů mají u většiny oborů možnost pokračovat v doktorském studijním programu na naší fakultě i na jiných vysokých školách v ČR i v zahraničí.
  • Absolventi neučitelských studijních oborů nalézají uplatnění v základním i aplikovaném výzkumu, na vysokých školách, v průmyslové praxi, u soukromých firem a dalších organizací a institucí.
  • Absolventi učitelského magisterského studia, které je koncipováno jako kombinace dvou studijních oborů, získají kvalifikaci středoškolského učitele.
  • Studijní programy a obory pro akademický rok 2019/2020

Doktorské studium

Doktorský studijní program se ukončuje vykonáním státní doktorské zkoušky a obhajobou disertační práce, kterou má student prokázat schopnost samostatně vědecky pracovat. Absolventům se přiznává akademický titul „doktor“ (ve zkratce „Ph.D.“). Doktorské studijní programy jsou na PřF UP akreditovány v prezenční nebo kombinované formě s dobou studia čtyři roky. Studenti prezenční formy dostávají základní stipendium s možností zvýšení stipendia na základě studijních a vědeckých výsledků. Mohou být ubytováni ve vysokoškolských kolejích, pokud splní příslušná kritéria, a stravovat se ve vysokoškolské menze za stejných podmínek jako studenti prezenčního studia bakalářských a navazujících magisterských studijních programů.

  • Prezenční studium – studenti dostávají základní stipendium ve výši 12 200 Kč (od 1.1.2019 13 350) měsíčně s možností zvýšení stipendia na základě studijních a vědeckých výsledků. Mohou být ubytováni ve vysokoškolských kolejích, pokud splní příslušná kritéria, a stravovat se ve vysokoškolské menze za stejných podmínek jako studenti prezenčního studia bakalářských a navazujících magisterských studijních programů.
  • Kombinované studium – studenti výše uvedené výhody nemají.

Katalog studijních oborů

Seznam všech oborů bakalářského, navazujícího magisterského a doktorského studia najdete v katalogu.

Doporučená úroveň znalostí studenta na začátku vysokoškolského studia přírodovědných oborů odpovídá požadavkům nepovinné státní zkoušky Matematika+.

Bakalářské studijní programy pro akademický rok 2019/2020

Informace o studiu, podrobný katalog studijních oborů a vše potřebné o přijímacím řízení pro akademický rok 2019/2020. 

Bakalářské studijní programy a obory pro akademický rok 2019/2020.

Navazující magisterské studijní programy pro akademický rok 2019/2020

Informace o studiu, podrobný katalog studijních oborů a vše potřebné o přijímacím řízení pro akademický rok 2019/2020. 

Navazující magisterské studijní programy a obory pro akademický rok 2019/2020.

Den otevřených dveří

Den otevřených dveří na UP se uskuteční 19. ledna 2019.

Program Dne otevřených dveří přírodovědecké fakulty.

Přijímací řízení

Bakalářské studium – přihláška

Administrativní poplatek: 690 Kč

Termín podání přihlášky: do 28. února 2019. Termíny přijímacích zkoušek přijímacího řízení budou upřesněny. Uchazeči o studium obdrží pozvánky přibližně měsíc před termínem konání přijímacích zkoušek.

Přihláška ke studiu

Přihláška ke studiu na Přírodovědecké fakultě UP se podává elektronickou formou pomocí e-přihlášky. Vytištěná zkrácená verze přihlášky se neposílá, stačí vyplnit pouze elektronickou verzi a zaplatit administrativní poplatek za přihlášku. Vytištěnou zkrácenou verzi příhlášky zasílejte písemně pouze v případě, že žádáte o prominutí přijímací zkoušky.

Žádost o prominutí přijímací zkoušky

  • Vytiskněte zkrácenou verzi elektronické přihlášky ke studiu a spolu s vyžadovanými materiály tyto dokumenty zašlete na adresu: Studijní oddělení PřF UP, tř. 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc. Tyto dokumenty jsou považovány za Žádost o prominutí přijímací zkoušky (není tedy potřeba psát samostatný text, ve kterém budete žádat o prominutí). Termín pro podání žádosti je stejný jako pro podání přihlášky. U poštou doručené zásilky rozhoduje den odeslání.
  • Přihláška musí být vytištěna oboustranně tak, aby byl prospěch ze střední školy na druhé straně, a to potvrzený školou (neposílejte jednotlivá vysvědčení ani katalogové listy). Pouze v případě, že jste již odmaturovali a není možné získat potvrzený prospěch, dodejte jednotlivá vysvědčení úředně ověřená.
  • Dodejte případné další doklady potvrzující splnění stanovených podmínek, např. kopie diplomů, doklady o umístění v krajském, celostátním nebo mezinárodním kole olympiády nebo jiné soutěže, certifikát dokládající úspěšné absolvování Národních srovnávacích zkoušek (nebo jejich slovenské verze). Jejich pozdější doložení není možné, výjimkou je certifikát z NSZ a olympiád.

Možnosti prominutí příjímacích zkoušek

  • Národní srovnávací zkoušky (NSZ)
  • Přijetí na základě stanovených podmínek
  • Výběrová zkouška ze středoškolské matematiky Matematika+

O podrobnostech k prominutí přijímacích zkoušek se informujte na studujprf.upol.cz.

Splnění podmínek automaticky neznamená prominutí přijímací zkoušky.

Vyrozumění ohledně oznámení o přijetí ke studiu nebo pozvání k přijímací zkoušce budou k dispozici ke stažení prostřednictvím aplikace Elektronické přihlášky nejpozději 30 dní před datem konání přijímací zkoušky (v průběhu měsíce května 2019). Tento způsob distribuce pozvánek nahrazuje klasický způsob rozesílání pozvánek prostřednictvím provozovatele poštovních služeb. Podmínkou zápisu ke studiu je vždy dosažení úplného středního nebo úplného středního odborného vzdělání.

Uchazeči se specifickými vzdělávacími potřebami

Uchazeči se specifickými potřebami vyplývajícími ze zdravotního postižení, kteří vyžadují zohlednění svých specifických potřeb u přijímací zkoušky, uvedou si tuto skutečnost v e-přihlášce (do poznámky). Se svými požadavky se mohou také obracet na Centrum podpory studentů se specifickými potřebami Univerzity Palackého (cps.upol.cz). S ohledem na náročnost zvoleného oboru/programu a budoucí uplatnění absolventa doporučujeme obrátit se na garanta oboru/programu uvedeného v katalogu oborů nebo na výše uvedené Centrum podpory studentů ještě před podáním samotné přihlášky.

Administrativní poplatek

Poplatek za úkony spojené s přijímacím řízení ve výši 690 Kč je nutné uhradit ihned po volbě studijního programu či oboru, podrobnosti o způsobu platby a platební údaje jsou uvedeny v e-přihlášce. Tento poplatek je nevratný. Pouze úspěšnou úhradou poplatku za úkony spojené s přijímacím řízení se má za to, že uchazeč přihlášku ke studiu doručil.

Poplatek se platí za každou přihlášku zvlášť. Při neúčasti u přijímacích zkoušek se nevrací. Při podání více přihlášek může také dojít ke kolizi termínů přijímacích zkoušek, ani v tomto případě se poplatek nevrací a náhradní termíny nejsou vypisovány.

Podmínky pro přijímací řízení

Studijní programy a obory pro akademický rok 2019/2020

Bakalářské studijní programy

Pro přijetí ke studiu musí uchazeči u řady oborů úspěšně složit přijímací zkoušky. Od přijímací zkoušky bude upuštěno u vybraných oborů v případě, kdy počet přihlášených nepřesáhne kapacitu oboru.

Bakalářské obory bez přijímacích zkoušek, nepřekročí-li počet uchazečů kapacitní možnosti oboru:

Matematika a její aplikace, Aplikovaná statistika, Bioinformatika, Obecná fyzika a matematická fyzika, Optika a optoelektronika, Digitální a přístrojová optika, Fyzika - Geografie, Informatika pro vzdělávání - Geografie, Aplikovaná informatika (kombinovaná forma), Environmentální studia a udržitelný rozvoj

Bakalářské obory, u nichž lze požádat o prominutí přijímací zkoušky:

Diskrétní matematika, Matematika - Biologie, Matematika - Deskriptivní geometrie (prezenční a kombinovaná forma), Matematika - Geografie (prezenční a kombinovaná forma), Matematika - Informatika pro vzdělávání, Matematika - Anglická filologie*, Matematika - Francouzská filologie*, Matematika - Ruská filologie*, Matematika - Historie*, Matematika-ekonomie se zaměřením na bankovnictví/pojišťovnictví, Environmentální geologie, Geoinformatika a geografie, Mezinárodní rozvojová studia, Regionální geografie, Geografie - Biologie a environmentální výchova, Geografie - Anglická filologie*, Geografie - Ruská filologie*, Geografie - Francouzská filologie*, Geografie - Historie*, Geografie -Sociologie*, Biochemie, Biotechnologie a genové inženýrství, Aplikovaná chemie, Bioanorganická chemie, Chemie, Nanomateriálová chemie, Chemie pro víceoborové studium - Biologie a environmentální výchova, Chemie pro víceoborové studium - Biologie, Chemie pro víceoborové studium - Fyzika, Chemie pro víceoborové studium - Geografie, Chemie pro víceoborové studium - Geologie a ochrana životního prostředí pro vzdělávání, Chemie pro víceoborové studium - Matematika, Molekulární a buněčná biologie, Biologie a ekologie, Experimentální biologie, Biologie - Geografie, Biologie - Geologie a ochrana životního prostředí pro vzdělávání, Ekologie a ochrana životního prostředí, Aplikovaná fyzika, Nanotechnologie, Přístrojová fyzika, Počítačová fyzika, Biofyzika, Molekulární biofyzika, Fyzika - Informatika pro vzdělávání, Fyzika - Matematika, Fyzika - Biologie, Aplikovaná informatika (prezenční forma), Informatika, Deskriptivní geometrie - Geografie (kombinovaná forma)

* možnost prominutí se vztahuje pouze na obor garantovaný na Přírodovědecké fakultě UP

Bakalářské obory s přijímacími zkouškami bez možnosti prominutí (s výjimkou NSZ):

Bioorganická chemie a chemická biologie, Optometrie

Možnosti prominutí přijímacích zkoušek

1. Národní srovnávací zkoušky (NSZ)

PřF UP v Olomouci přijme do všech bakalářských studijních programů ty studenty, kteří v rámci NSZ úspěšně složí zkoušku z Obecných studijních předpokladů (OSP) nebo z Matematiky. Za úspěšné složení zkoušky se v obou případech považuje dosáhnutí minimálního percentilu 90, není-li v níže uvedené tabulce stanoven percentil nižší. Rovnocenně bude uznán také výsledek slovenské verze testu OSP, který nese název test Všeobecných študijných predpokladov (VŠP). O prominutí přijímací zkoušky musí v tomto případě uchazeči požádat zasláním vytištěné zkrácené přihlášky, ke které bude doložen doklad potvrzující splnění stanovených podmínek (certifikát). V případě, že se tito studenti ke studiu na Přírodovědecké fakultě UP v Olomouci v akademickém roce 2018/2019 zapíší, bude jim formou mimořádného stipendia vyplaceno 500 Kč jako kompenzace za náklady spojené s vystavením certifikátu.

2. Přijetí na základě stanovených podmínek

Pokud splňujete některou z podmínek pro prominutí přijímací zkoušky a chcete-li o její prominutí zažádat, je nutné zaslat vytištěnou zkrácenou verzi elektronické přihlášky ke studiu. Vytiskněte ji oboustranně, aby známky ze střední školy byly na druhé straně. Vytištěná zkrácená verze elektronické přihlášky s potvrzenými známkami se považuje za žádost. Další informace v části „přihláška ke studiu“.

3. Výběrová zkouška ze středoškolské matematiky Matematika+

Uchazečům, kteří se prokáží splněním výběrové zkoušky ze středoškolské matematiky Matematika+, bude prominuta přijímací zkouška z matematiky v studijních programech B1101 Matematika, B1103 Aplikovaná matematika a B1801 Informatika.

Konkrétní informace o promíjení přijímacích zkoušek u jednotlivých bakalářských programů najdete v přehledné tabulce (pdf)

Bližší podrobnosti při promíjení přijímacích zkoušek:

  • máte-li předmět pouze jako seminář (např. seminář z biologie), uveďte jej jako známku z biologie
  • uvádí se známky vždy za 2. pololetí, u maturitního ročníku za 1. pololetí
  • průměry známek se hodnotí vždy za každý ročník zvlášť, ne za všechny dohromady
  • do průměru ze střední školy se nezapočítává známka z chování
  • jsou-li součástí promíjení přijímací zkoušky dva předměty (např. biologie, chemie), hodnotí se každý zvlášť
  • pro prominutí přijímacích zkoušek z předmětů přijímací zkoušky chemie, matematika, biologie, fyzika je nutné, abyste tento předmět měli alespoň ve třech (u učitelské matematiky a oboru Diskrétní matematika ve čtyřech) ročnících
  • v případě biologie je nutné, aby žádná posuzovaná známka nebyla klasifikována stupněm „dobrý“ nebo horším
  • nezapomeňte na případné další doklady potvrzující splnění stanovených podmínek (kopie diplomů, doklady o umístění v krajském, celostátním nebo mezinárodním kole olympiády nebo soutěže, certifikát dokládající úspěšné absolvování Národních srovnávacích zkoušek nebo výsledek slovenské verze testu).

Splnění podmínek automaticky neznamená prominutí přijímací zkoušky, žádosti jsou posuzovány v závislosti na kapacitách konkrétního oboru. O vyhovění žádosti o prominutí přijímací zkoušky nejsou uchazeči zvlášť informováni a obdrží až dopis o návrhu na přijetí nebo pozvánku k přijímací zkoušce koncem dubna, u druhého kola přijímacího řízení do konce července.
Při posuzování žádosti nebude brán zřetel na skutečnosti, které nejsou písemně doloženy, pozdější doložení není možné s výjimkou certifikátu z NSZ a olympiád. Můžete je donést přímo k přijímacím zkouškám. Termín pro podání žádosti je stejný jako pro podání přihlášky. Pro poštou doručené zásilky rozhoduje den odeslání. Podmínkou zápisu ke studiu je vždy dosažení úplného středního nebo úplného středního odborného vzdělání. Maturitní vysvědčení se dokládá až u zápisu.

Promíjení přijímacích zkoušek – navazující magisterské programy

Bez přijímacích zkoušek mohou být přijati uchazeči, kteří splňují podmínky stanovené pro jednotlivé studijní obory. Podmínky se vztahují k absolvování daného studijního programu (oboru) – tzv. přímá prostupnost při absolvovaní určitého bakalářského studijního programu (oboru), nebo splněním podmínky váženého studijního průměru a celkového výsledku státní závěrečné zkoušky.

O prominutí přijímací zkoušky musí uchazeči požádat písemně, a to formou zaslání vytištěné zkrácené přihlášky. Studenti Přírodovědecké fakulty UP, kteří mají přímou prostupnost, žádost nezasílají. Jako přílohu doložte úředně ověřené kopie všech dokladů. Uchazeči, kteří neabsolvovali bakalářské studium na UP v Olomouci, doloží žádost úředně ověřenou kopií Diploma Supplement.

Přehledné zpracování podmínek pro navazující magisterské studijní programy (pdf)

Písemné přijímací zkoušky (testy) z roku 2018

Písemné přijímací zkoušky z loňského přijímacího řízení.

Bakalářské studium

Studijní program Aplikovaná matematika, studijní obor:

Studijní program Geografie, studijní obory:

Studijní program Biochemie, studijní obory:

Studijní program Chemie, studijní obory:

Studijní program Ekologie, studijní obory:

         Ekologie a ochrana životního prostředí
         písemný test


Studijní program Biologie, studijní obory:

Studijní program Informatika, studijní obory:

Studijní program Specializace ve zdravotnictví, studijní obor:

Učitelské kombinace studijních oborů:

Navazující magisterské studium

Studijní program Geografie, studijní obor:

Studijní program Biochemie, studijní obor:

Studijní program Geologie, studijní obor:

         Enviromentální geologie
         Písemný test

Studijní program Chemie, studijní obor:

Studijní program Biologie, studijní obor:

Studijní program Fyzika, studijní obor:

          Biofyzika, Molekulární biofyzika
          písemný test

Studijní program Specializace ve zdravotnictví, studijní obor:

Doktorské studium – přihláška

Termín pro podání přihlášky: do 30. dubna 2019

Administrativní poplatek: 690 Kč.
Poplatek za úkony spojené s přijímacím řízení je nutné uhradit ihned po volbě studijního programu či oboru, podrobnosti o způsobu platby a platební údaje jsou uvedeny v e-přihlášce.

Studenti mohou být přijati na základě přijímací zkoušky, která je obvykle ústní a koná se většinou ve druhé polovině června.

Přihláška ke studiu

Před podáním přihlášky je nutné si domluvit téma disertační práce – přehled témat pro akademický rok 2018/2019 je zveřejněn níže.

Přihlášku je možné podat formou elektronické přihlášky. Je třeba vytisknout zkrácenou verzi přihlášky a potvrdit ji podpisem.

K přihlášce je třeba přiložit:

  • ověřený opis diplomu, pokud již uchazeč o studium úspěšné ukončil magisterské studium (ověření není třeba u diplomů vydaných na PřF UP)
  • životopis
  • přehled publikační činnosti
  • tématické zaměření doktorské práce (v elektronické přihlášce lze vybrat ze seznamu aktuálních témat)

Adresa pro podání přihlášky:
Přírodovědecká fakulta UP v Olomouci, studijní oddělení, tř. 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc

V návaznosti na novelu zákona o vysokých školách, která umožňuje doručení rozhodnutí o přijetí ke studiu prostřednictvím elektronického informačního systému vysoké školy, budou uchazečům, jejichž žádosti o přijetí bylo vyhověno, rozhodnutí doručena prostřednictvím aplikace elektronické přihlášky, a to za podmínky, že uchazeč o studium s tímto způsobem doručení předem na přihlášce souhlasil.

Rámcová témata disertačních prací

Témata budou průběžně doplňována.

Aplikovaná matematika

studijní obor Aplikovaná matematika

Regresní modely se složitou strukturou
Regression models with complex structure
Školitel: doc. RNDr. Eva Fišerová, Ph.D.

Logpodílová metodika pro vysoce dimenzionální data
Logratio methodology for high-dimensional data
Školitel: Doc. RNDr. Karel Hron, Ph.D.

Úlohy ohybu a kontaktu pro tenké desky
Školitel: RNDr. Jitka Machalová, Ph.D.

Biochemie

studijní program Biochemie

Využití MALDI-TOF/TOF pro biochemickou analýzu fermentovaných potravinářských výrobků
Application of MALDI-TOF/TOF for biochemical analysis of fermented food product
Školitel: Prof. Mgr. Marek Šebela, Dr.
Předpokládá se proteinová analýza mléčných výrobků a vína. Půjde o profilování a identifikaci mikroorganismů a jejich proteinů. Bude se používat hmotnostní spektrometrie MALDI, dále chromatografie, elektroforéza a spektrofotometrie. Ve výsledku půjde o nalezení indikátorů kvality a kontaminace.

Úloha posttranslačních modifikací proteinových cysteinů v signálních drahách sulfanu během rostlinných odpovědí na biotrofní patogeny
Role of post-translational modifications of protein cysteins in signalling pathways of hydrogen sulfide in plant responses to biotrophic pathogens
Školitel: Doc. Mgr. Marek Petřivalský, Dr.
Posttranslační modifikace proteinových cysteinů, zahrnující oxidaci, nitrosylaci a persulfidaci, jsou důležitým mechanismem regulace biologické aktivity a lokalizace proteinů. Protínají se zde signální dráhy klíčových plynných hormonů oxidu dusnatého (NO), vedoucí k S-nitrosaci cysteinů, a sulfanu (H2S), vedoucí k persulfidaci (též označované jako S-sulfhydrataci). Cílem práce je přispět k objasnění úlohy S-nitrosylace a persulfidaci ve vývoji a patogenezi významných biotrofních patogenů hospodářských plodin, zejména v mechanismech rozpoznání patogenů a jejich elicitorů a mechanismech resistence hostitelských buněk. Tyto mechanismy budou studovány na modelových patosystémech tabák-Phytophthora spp. a Solanum spp.-P.neolycopersici kombinací biochemických, proteomických a mikroskopických přístupů.

Zapojení auxinu během iniciace nodalny-kořen v ječmenu (Hordeum vulgare L.)
Role of auxin during crown-root initiation in barley (Hordeum vulgare L.)
Školitel: Dr. Véronique Bergougnoux-Fojtik
Kořenový systém jednoklíčků se liší od kořenů dikotů svou vláknitou strukturou charakterizovanou post-embryonálními kořeny, které se nazývají nodální kořeny (CR). I když je již dlouhou dobu známo, že fytohormon auxin hraje rozhodující roli při zahájení CR u rýže nebo kukuřice, pro ječmen není k dispozici žádné omezené množství informací. Kromě toho mechanismy, kterými je ještě třeba rozumět auxinovým činům. Během doktorského studia musí žadatel odpovědět na tuto otázku. Za tímto účelem bude návrh PhD organizován do dvou hlavních výzkumných aktivit:
1) V návaznosti na signál auxin během zahájení CR použitím a / nebo produkcí transgenních linií ječmene exprimujících auxinový reportér nebo fúze transportéru PIN-auxinu s GFP.
2) Funkční charakterizaci transkripčního faktoru patřícího do rodiny „auxin responsive factor“ (ARF).

Fytochemie konopí: chemické profilování jako nástroj pro charakterizaci genotypů
Školitel: Ing. Sanja Ćavar Zeljković, Ph.D.
Disertační práce bude věnována profilování hlavních sekundárních metabolitů (kanabionoidů, terpenoidů, fenylpropanoidů) a neproteinogenních aminokyselin. Tyto látky jsou známé jako rostlinné chemotaxonomické markery a/nebo jsou zodpovědné za chemický polymorfismus rostlin. Tato práce také zahrnuje optimalizaci izolačních protokolů a chromatografických metod pro stanovení a kvantifikaci hlavních chemotaxonomických markerů a bioaktivních sloučenin v různých genotypech a chemotypech druhů konopí. Kromě toho budou posouzeny rozdílné biologické aktivity genotypů a chemotypů konopí. Dosažené výsledky lze aplikovat ve forenzní a farmaceutické oblasti a napomáhají optimalizaci kultivačních podmínek, které jsou požadovány pro standardizovanou produkci různých genotypů konopí.

Biochemie sirných sloučenin česneku
Školitel: Doc. RNDr. Petr Tarkowski, Ph.D.
Disertační práce bude věnována studiu prekurzorů S-alk(en)yl cysubstrátů aliinasy.

Chemická charakterizace genotypů ostropestřce mariánského
Školitel: Doc. RNDr. Petr Tarkowski, Ph.D.
Disertační práce bude věnována hodnocení kvality vybraných genotypů ostropestřce mariánského z kolekce genové banky Výzkumného ústavu rostlinné výroby, v.v.i.

Fenotypové a chemické profilování hrachu setého v reakci na sucho
Školitel: Doc. RNDr. Petr Tarkowski, Ph.D.
Disertační práce bude věnována hodnocení kvality vybraných genotypů hrachu setého s ohledem na odolnost vůči suchu.

 Proteomická a fosfoproteomická analýza MAPK signalizace během odpovědi ječmene na vybrané patogenní a beneficiální mikroorganizmy
Školitel: Doc. Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.
Cílem práce bude zjistit vliv změněné exprese mitogenem aktivovaných protein kináz (MAPK) na proteom a fosfoproteom ječmene během odpovědi na napadení vybranými patogenními a beneficiálními mikroorganizmy. V rámci této práce bude transgenní linie ječmene s modifikovanou expresí vybrané MAPK vystavena působení patogenních a beneficiálních mikrobů. Bude porovnán proteom transgenní linie s proteomem divého typu. Bude také provedena diferenciální fosfoproteomická analýza, která odhalí MAPK závislé změny ve fosfoproteomu. Výsledky budou doplněny biochemickými a buněčně biologickými analýzami. Pomocí zmíněných analýz bude možné určit molekulární mechanizmy MAPK signalizace během interakce ječmene s mikroby.

Význam enzymatické antioxidační obrany během stresové odpovědi rostlin
Školitel: Doc. Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.
Cílem práce bude pomocí integrace proteomických, biochemických a buněčně biologických metod definovat význam kontroly hladiny ROS pomocí superoxiddizmutáz (SOD) pro odpověď Arabidopsis vůči stresům. Bude provedena proteomická a redox proteomická analýza transgenních rostlin Arabidopsis s modifikovanou expresí vybrané izoformy SOD. Budou také identifikovány proteiny interagující s danou SOD během stresové odpovědi. Výsledkem bude identifikace proteinů, které chybějící SOD ovlivnila během odpovědi rostlin na oxidační stres. Také budou známy redukčně-oxidační změny proteinů závislé na expresi SOD. Budou uskutečněny experimenty objasňující jaderné funkce SOD a jejích význam pro signalizaci. Pomocí těchto analýz odhalíme nové funkce SOD v odpovědi na stres u rostlin.

Příprava MAPK knock-out linií ječmene pomocí CRISPR/Cas9 technologie a jejich interakce s patogeny
Školitel: Ing. Pavel Křenek, Ph.D.
Práce bude zaměřena na přípravu transgenních linií ječmene s vyřazenými geny (knock-out) pro mitogenem aktivované protein kinázy (MAPK). Pro vyřazení MAPK genů bude použita Crispr/Cas9 technologie a MAPK geny budou vybrány pro knock-out na základě jejich transkripční odpovědi na napadení ječmene houbou Puccinia hordei a bakterií Pseudomonas syringae. Připravené knock-out linie budou testovány v zavedených testech odolnosti klíčních rostlin vůči P. hordei a P. syringae a následně bude u odolných a kontrolních linií provedena RNAseq analýza jejich transkripční odpovědi na napadení patogenem. Získaná RNAseq data budou verifikována pomocí molekulárně-genetických (qRT-PCR) a biochemických (western-blot) metod. Hlavním výstupem práce tak bude objasnění MAPK regulovaných genetických mechanizmů odolnosti ječmene vůči houbovým a bakteriálním patogenům.

Reakce cytoskeletu ječmene na vybrané prospěšné a patogenní mikroby
Reaction of barley cytoskeleton on selected beneficial and pathogenic microbes
Školitel: Doc. Mgr. Miroslav Ovečka, PhD
Práce je zaměřena na buněčnou a molekulární charakterizaci interakcí rostlin s mikroby se zřetelem na biotechnologický potenciál u plodin. Cytoskelet ječmene bude vizualizován pomocí fluorescenčních proteinů v živých rostlinách a dokumentován pomocí moderních mikroskopických metod jako light-sheet fluorescenční mikroskopie a Airyscan konfokální laserová skenovací mikroskopie. Struktura, reorganizace a dynamika cytoskeletu spolu s aktivací signálních procesů indukovaných mikroby budou dokumentovány na buněčné, pletivové a orgánové úrovni.

Studium genové nadrodiny ALDH v ječmeni
Study on ALDH gene superfamily in barely
Školitel: Mgr. David Kopečný Ph.D.
ALDH tvoří nadrodinu NAD(P)+-dependentních enzymů, které oxidují různé aldehydy, jež se objevují v mnoha metabolických dráhách. V rostlinách se vyskytuje nejméně 13 ALDH rodin, jmenovitě je to rodina 2, 3, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 18, 21, 22, 23 a 24. Zatímco genomy řas obsahují kolem devíti ALDH genů, genomy vyšších rostlin nesou více jak 20 genů. Skutečnost, že exprese mnoha ALDH genů je snížena nebo zvýšena v závislosti na stres, podtrhuje jejich význam při studiu adaptace rostlin na sucho a salinitu půdy. V rámci navrhované práce by byly studovány vybrané rodiny v ječmeni. Byly by klonovány příslušné geny a charakterizovány molekulární a kinetické vlastnosti produkovaných enzymů. Dále by byly vytvořeny transgenní linie, pomocí nichž by byla sledována funkce ALDH in vivo.

Biologie

studijní program Botanika

Molekulárně biologické aspekty zygotické embryogeneze in vitro a protoplastových kultur
Molecular biological aspects of zygotic embryogenesis in vitro and protoplast cultures
Školitel: doc. RNDr. Vladan Ondřej, Ph.D.
Explantátové kultury rostlin představují modelové systémy pro studium diferenciace rostlinných buněk a pletiv a samotné rostlinné embryogeneze. Nové poznatky získané pomocí molekulárně-biologických analýz mohou přispět k většímu pochopení diferenciačních a regeneračních procesů probíhajících ve tkáňových kulturách in vitro a mohou rozšířit aplikovatelnost těchto metod. Výzkum v rámci tohoto tématu je zaměřen na dva modelové systémy vycházející z tkáňových kultur – zygotickou embryogenezi a protoplastové kultury. Cílem je studovat morfologické změny, změny na buněčné úrovni, na úrovni epigenetické a v aktivitě genů vyvolanými podmínkami in vitro kultivace a abiotickými stresovými faktory. Téma zapadá do výzkumného rámce katedry botaniky PřF UP  v oblasti explantátových kultur.

Populační genomika a biogeografie sinic
Population genomics and biogeography of cyanobacteria
Školitel: Petr Dvořák, Ph.D.
Konzultant: Prof. RNDr. Aloisie Poulíčková, CSc.
Zemi obývají miliardy druhů prokaryot, ale způsob, jakým vznikla tato rozsáhlá diverzita, je stále neprozkoumaný. Recentní pokrok v sekvenačních technikách dovoluje získání datasetů, které mohou popsat diverzitu populací s použitím celogenomových dat. Tento projekt bude zaměřen na analýzu speciace kultur nebo nekultivovatelných sinic s použitím sekvenování další generace. Modelovým systémem bude kosmopolitní sinice (například Microcoleus). Pro analýzu dat budou použity nástroje populační genomiky, fylogeneze a biogeografie. Práce na projektu bude probíhat v laboratoři prof. Aloisie Poulíčkové. Její laboratoř má dlouhodobé zkušenosti s výzkumem sinic a řas a má celou řadu spolupracujících zahraničních pracovišť, kde může proběhnout povinná zahraniční stáž (University of North Florida, USA; Uppsala University, Sweden apod.).

Identifikace regulačních mechanismů vývoje osemení hrachu
Identification of regulatory mechanisms for the development of pea seed coat
Školitel: Doc. Ing. Petr Smýkal, Ph.D.
Vývoj semen je jedním z ústředních momentů života rostlin, mající jak teoretické tak praktické uplatnění. Efektivita a uniformita klíčení je rozhodující pro plodinu a vyrovnaný růst rostlin je nezbytným předpokladem pro udržení výnosu. Lepší porozumění vývoji osemení poskytne možnost ovlivnění velikosti semene prostřednictvím změn v genové expresi, a umožní lepší ochranu během klíčení a skladování semen. Tyto poznatky jsou také důležité z výživového hlediska, včetně zpracovatelského průmyslu. Srovnání genové exprese semen planého a kulturního hrachu umožní nový pohled na domestikaci a identifikaci regulačních sítí kontrolujících procesy vývoje, dormance a raných fází klíčení semen hrachu. Tato práce povede k získání důležitých poznatků o regulaci vývoje semen a lze očekávat její využití pro další ekonomicky významné luskoviny. V rámci práce bude využita spolupráce mezi týmy analytických chemiků, matematiků, biochemiků a rostlinných biologů.
Cíle: Analyzovat genovou expresi během vývoje embrya a osemení hrachu. Identifikovat diferenciálně exprimované geny ve vztahu k domestikaci. Anatomická a histochemická analýza.

Antropogenní dědictví a recentní vliv člověka na dlouhodobé změny diverzity rostlinných společenstev temperátních lesů
Antropogenic legacy and recent human impact on long-term changes in diversity of plant communities in temperate forests
Školitel:
Mgr.MgA. Radim Hédl, Ph.D.
Globální změna biodiverzity je důsledkem současné činnosti člověka, stejně jako dřívějšího působení na ekosystémy. Oba aspekty budou zkoumány ve vztahu k dlouhodobé změně diverzity temperátních lesů. Zaměříme se na rostlinná společenstva a jejich taxonomickou a funkční diverzitu. Cílem bude kvantifikovat vliv hlavních proměnných: změna využití krajiny, změna hospodaření, atmosférické depozice a změna klimatu. Práce využije databázi opakovaných ploch v temperátních lesích Evropy a Severní Ameriky forestREplot, a analogickou databázi na úrovni České republiky. Na tento výzkum se školitel a jeho pracovní skupina s postupnou podporou několika grantových projektů dlouhodobě zaměřují. Samozřejmostí je zapojení do mezinárodní výzkumné spolupráce.

studijní program Experimentální biologie

Gibereliny a jejich deriváty: syntéza a aplikace
Školitel: Prof. Ing. Miroslav Strnad, DSc.

Studium vlivu fytohormonů na stres a stárnutí
Školitel: Prof. Ing. Miroslav Strnad, DSc.

Studium vlivu látek rostlinného původu na cirkadiánní rytmy
Školitel: Prof. Ing. Miroslav Strnad, DSc.

Editace genomu ječmene vůči WDV
Školitel: Prof. Ing. Miroslav Strnad, DSc.

Příprava a biologická aktivita nových cytokininových konjugátů
Školitel: Mgr. Karel Doležal, Dr., DSc.

Nové metody isolace a kvantifikace fytohormonů
Školitel: Mgr. Karel Doležal, Dr., DSc.

Syntéza a biologická aktivita nových derivátů auxinů 
Školitel: Mgr. Karel Doležal, Dr., DSc.

Úloha fotoreceptorů modrého světla v citlivosti rostlin k abiotickým stresům
Školitel: prof. RNDr. Martin Fellner, Ph.D.

Studium endogenních steroidů v biologickém materiálu
Školitel: doc. Ondřej Novák, Ph.D.

Kompartmentalizace cytokininového metabolismu v Arabidopsis Thaliana a subcelulární transport cytokininů a jejich receptorů
Školitel: Prof. Ing. Miroslav Strnad, DSc.

studijní program Molekulární a buněčná biologie

Analýza 3D organizace jaderného genomu u rostlin s kontrastním množstvím jaderné DNA
Školitel: doc. Mgr. Aleš Pečinka, Ph.D.

Analýza genových oblastí B chromozomů
Školitel: Mgr. Jan Bartoš, Ph.D.

Imunomodulační účinky xenobiotik aktivujících aryluhlovodíkový receptor
Školitel: Doc. Ing. Radim Vrzal, Ph.D.

Mikrobiální katabolity tryptofanu jako modulátory signální dráhy aryl uhlovodíkového receptoru AhR
Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Dvořák DrSc., Ph.D.

Modulace signální dráhy pregnanového X receptoru PXR látkami indolové struktury
Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Dvořák DrSc., Ph.D.

studijní program Zoologie

Evoluce mimikry ve velkých komunitách aposematiků
Školitel: Prof. Ing. Ladislav Bocák, Ph.D.
Multiple local patterns, intraspecific polymorphism and a species with their own aposematic pattern should not persist in mutualistic Müllerian mimetic systems due to the purifying and frequency-dependent selection. The dated molecular phylogenies can be used for the study of the evolution of aposematic patterns in a historical context. The student will test the working hypotheses that unprofitable prey gradually enhance their aposematic signal and that multi-pattern communities evolve through advergence and gradual expansion. The mechanism responsible for such evolution will be hypothesized. The projects include laboratory work, phylogenetic sequence analyses, reconstruction of ancestral states and some taxonomic studies. The laboratory provides consumables, material, and equipment necessary for the completion of the project.

Fylogenomika čeledi Lycidae: evoluce ontogenetických modifikací
Školitel: Prof. Ing. Ladislav Bocák, Ph.D.
The nextgen sequencing and Sanger-era data will be employed for the construction of the densely sampled phylogeny of net-winged beetles Lycidae. The student will produce genomic data and analyze transcriptomes and genomes to assemble the backbone for the family-level phylogeny of the group. The lineages with modified ontogeny will be set in the phylogenetic context and their origin will be dated. Further, the ancestral areas will be identified and the diversification rates will be estimated for neotenic and fully metamorphosed monophyletic groups. The project includes laboratory work, phylogenetic analyses using genomes and transcriptoms, curation of Sanger-era data, the inference of all-evidence phylogenies, reconstruction of ancestral states and a limited number of taxonomic studies. The laboratory provides consumables, material, and equipment necessary for the completion of the project.

Diverzifikace a evoluce koexistence druhů
Školitel: Doc. Mgr. Vladimír Remeš, Ph.D.
Monofyletické skupiny živočichů během své diverzifikace postupně plní část dostupného ekologického prostoru. Tento proces závisí na lokální a regionální funkční diverzitě druhů. V rámci projektu budete analyzovat data z literatury, projektů občanské vědy, muzeí a terénního výzkumu. Cílem bude poznat ekologické a behaviorální mechanismy umožňující koexistenci a sekundární sympatrii druhů.

Reprodukční strategie, sociální vazby a parazité u savce v systému pulzních zdrojů
Školitel: Mgr. Peter Adamík, Ph.D.

Sledování vztahu reprodukčních ukazatelů k oxidačnímu stresu
Školitel: Doc. Ing. Jiří Bezdíček, Ph.D.
Výzkum bude zaměřen do oblasti reprodukční fyziologie a vyhodnocení vztahu oxidačního stresu k reprodukčním ukazatelům. Oxidační stres, jako nerovnováha mezi vznikem volných radikálů a schopnosti organismu tyto eliminovat, je příčinou řady fyziologických i patofyziologických procesů. Oxidační stres (např. u skotu) bude sledován i v rámci využití biotechnologických metod.

Ekologie a ochrana prostředí

studijní program Ekologie

Populační ekologie a ochrana křečka polního
Population ecology and conservation of the common hamster
Školitel: prof. MVDr. Emil Tkadlec, CSc.

Personalita u půdních bezobratlých
Personality in soil invertebrates
Školitel: doc. RNDr. Ivan H. Tuf, Ph.D.

Emise CO2 a CH4 z malých periodických tůní
CO2 and CH4 emissions from small floodplain pools
Školitel: doc. RNDr. Martin Rulík, Ph.D.

Indikátory kvality půdy v agroekosystémech
Soil quality indicators in agroecosystems
Školitel: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.

Vliv změn využití půdy na její degradaci zasolením
Effect of land use change on degradation by salinization
Školitel: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.

Fylogeneze a taxonomie Curculigo (Hypoxidaceae) na Borneu
Phylogeny and taxonomy of Curculigo (Hypoxidaceae) in Borneo
Školitel: RNDr. Martin Dančák, Ph.D.

Fyzika

studijní program Aplikovaná fyzika

Analýza událostí kosmického záření o nejvyšších energiích
Analysis of cosmic ray events at the highest energy
Školitel: prof. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Konzultanti: RNDr. Petr Trávníček, Ph.D., Ing. Jakub Vícha
Observatoř Pierra Augera je nejrozlehlejší experimentální zařízení v oboru astorčásticové fyziky na světě. Na ploše 3000 kilometrů čtverečních se v argentinské pampě zaznamenávají částice o energiích, které možná nikdy nebude člověk na zemi schopen vyrobit. Přilétají k nám z neznámých zdrojů ve vesmíru. Úkolem Observatoře je proměřit jejich energetické spektrum, stanovit směry, ze kterých přilétají a také odpovědět na otázku jejich chemického složení. 
Práce se bude zabývat rozvíjením nejnovějších metod fyzikální analýzy na observatoři a možnostmi nových detekčních technik v budoucnosti.

Optické detekční systémy kosmického záření – vybrané problémy 
Optical detecting systems for cosmic radiation – selected questions 
Školitel: prof. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Obsahem tématu je studium současných optických detektorů kosmického záření, zapojení se do některého z aktuálních mezinárodních vědeckých projektů výzkumu kosmického záření a účast na výzkumu nových konkrétních typů optických detektorů kosmického záření, včetně účasti na vědecké práci příslušné mezinárodní kolaborace.

Kvantové a klasické strojové učení pro kvantově informační protokoly
Quantum and classical machine learning for quantum information protocols
Školitel: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
V rámci tohoto tématu se bude student věnovat moderní disciplíně, která kombinuje algoritmy pro strojové učení s kvantovými metodami pro zpracování informace. Téma lze řešit jak ryze teoreticky, tak experimentálně a v závislosti na této volbě budou vybrány konkrétní studované problémy.

Analýza vlastností parametrické sestupné konverze
Analysis of characteristics of parametric down-conversion 
Školitelé: doc. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D., doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Modelování a experiment procesu spontánní parametrické sestupné konverze, měření korelací technikami čítání fotonů i na klasické úrovni.

Fotopulzní statistiky v nelineárních optických procesech a jejich měření
Photocount statistics and its measurement in nonlinear optical processes
Školitel: doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Budou studovány teoretické modely fotopulzních statistik v různých nelineárních optických procesech. Důraz bude kladen na optické parametrické procesy. Vlastnosti polí budou diskutovány s ohledem na experiment.

Generace fotonových párů v metalodielektrických fotonických strukturách
Photon-pair generation in metal-dielectric photonic structures
Školitel: doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Budou studovány vlastnosti fotonových párů v metalodielektrických tenkých vrstvách, zejména spektrální a časové charakteristiky a kvantové korelace fotonů v páru. Zvláštní pozornost bude věnována intenzivní generaci párů v kovových vrstvách.

Charakterizace parametrických procesů v nelineárních periodicky pólovaných prostředích
Characteristics of parametric processes in nonlinear periodically-poled media
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Prostorové vlastnosti svazků. Studium účinnosti různých procesů. Optimalizace generace sestupné frekvenční konverze.

Kvantová informatika s korelovanými páry fotonů
Quantum information processing with correlated photon pairs
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Příprava, zpracování a detekce speciálních stavů světla na jednofotonové úrovni. V experimentech se využívá interference druhého a čtvrtého řádu.

Studium moderních materiálů pomocí optických spektroskopických metod
Testing modern materials using optical spectroscopic methods
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Měření absorpčních, fluorescenčních a časově-rozlišených fluorescenčních spekter uhlíkových, kovových a oxidokovových nanostruktur. Vývoj příslušných metod.

Vliv depozičních podmínek na fyzikální vlastnosti tenkých vrstev pro optické prvky
Influence of deposition conditions on the physical properties of thin layers on optical elements
Školitel: Mgr. Libor Nožka, Ph.D.
Obsahem tématu je studium vlastností tenkých ochranných vrstev SiO2, TiO2 a HfO2 nanášených na optické prvky pro různá nastavení depozičního procesu. Mezi zkoumané vlastnosti patří především struktura nanášených vrstev, stupeň krystalizace, tvrdost a odolnost vůči opotřebení, propustnost v UV/VIS oblasti apod. Dalším cílem výzkumu je vliv žíhání v ochranné atmosféře na kvalitu vrstev.

Analýza kosmického záření gama v experimentu CTA
Analysis of cosmic gamma ray events in the CTA experiment
Školitel: RNDr. Karel Černý, Ph.D.
Observatoř Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO častěji CTA) bude nejrozlehlejším a technologicky nejpokročilejším pozemním zařízením pro detekci vysokoenergetických gama fotonů přicházejích z kosmického prostoru. CTA se bude nacházet na dvou lokalitách na severní a jižní polokouli. Každá z lokalit bude vybavena třemi typy teleskopů citlivými měřícími v různých oborech energií. Ve výsledku bude experiment pokrývat energetické rozmezí příchozích gama fotonů 20 GeV – 100 TeV. Fyzikální princip měření je založen na detekci Čerenkovova záření v teleskopech, které je generováno nabitými částicemi s rychlostí vyšší než je rychlost šíření světla v daném prostředí, v našem případě v atmosféře. Nabité částice vznikají v kaskádě interakcí na jejímž počátku je primární interakce příchozího gama fotonu s atmosférou. Cílem práce bude vývoj algoritmů a interpretace naměřených dat. Primárním úkolem experimentu je měření energetického spektra a zaměření zdrojů gama fotonů.

Fluorescenční dalekohled pro budoucí pole teleskopu FAST
The fluorescence telescope for future FAST telescope array.
Školitel: Mgr. Dušan Mandát, Ph.D.
Konzultanti: Mgr. Miroslav Pech, Ph.D., Dr. Toshihiro Fujii
Pole jednopixelových fluorescenčních teleskopů (FAST) je výzkumný a vývojový projekt zaměřený na vývoj cenově dostupných fluorescenčních detektorů, které by mohly v budoucnu nahradit stávající hybridní detektory observatoří pro výzkum kosmického záření jako je např. observatoř Pierre Auger Observatory. Stávající prototypy FAST teleskopů slouží jako koncepce pro budoucí gigantické pole detektorů kosmického záření ultra-vysokých energií (UHECR). Cílem této práce bude analýza dat aktuálních prototypů FAST, optické simulace a optimalizace budoucí obří observatoře.

Detekce záření v Mössbauerově spektroskopii
Školitel: Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Mössbauerova spektroskopie patří mezi užitečné analytické metody v materiálovém výzkumu, chemii, biologii a i dalších vědních oblastech. Důležitým aspektem mössbauerovských experimentů je detekce záření. V minulosti byla použita řada konceptů, například plynové proporcionální detektory, scintilační detektory na bázi NaI:Tl, YAP. Tato práce bude zaměřena na zkoumání možností využití nových scintilačních materiálu (LaBr, CeBr) pro Mössbauerovu spektroskopii, kdy tyto materiály doposud nebyly pro tuto techniku použity z důvodu technologické náročnosti přípravy vhodných krystalů.
Dalším cílem bude příprava a charakterizace materiálů vhodných pro využití v konverzních mössbauerovských detektorech v kombinaci s různými scintilačními materiály. V rámci práce bude také rozpracována možnost konstrukce mössbauerovského spektrometru, umožňující měření s polarizovanou excitací a detekcí na bázi 
konverzních krystalů.

Vlastnosti a šíření gama záření v rezonančním prostředí
Školitel: Mgr. Vít Procházka, Ph.D.
Zdroje koherentního elektromagnetického záření v optické oblasti našly v několika posledních desetiletích obrovské využití v řadě praktických aplikací. Velké úsilí bylo také věnováno teoretickému popisu koherentního záření. Aplikačně velice zajímavé se jeví využití kratších vlnových délek spojené s úzkou spektrální čárou, kterou vykazují jaderné přechody. V této oblasti doposud nebyl zdroj koherentního gama záření (tzv. „Gamma laser“, případně „graser“) realizován. Brání tomu řada faktorů spojených s krátkými vlnovými délkami. Nicméně v odborné literatuře byly publikovány koncepty navrhující překonání těchto problémů. U jader navíc ještě nebyl zřetelně prokázán jev stimulované emise, který je klíčovým bodem pro konstrukci graserů.
Jako jedním z potenciálně vhodných jaderných přechodů je přechod mezi základním a prvním excitovaným stavem jádra 57Fe, který je využíván v Mossbauerově spektroskopii. Excitovaný stav má vhodnou dobu života a v kombinaci s bezodrazovým jevem je unikátní i relativní šířka spektrální čáry.
Cílem této práce je detailní studium vlastností gama záření při průchodu rezonančním prostředím. Dále pak prověřit možnosti dosažení indukované transparentnosti v oblasti jaderných přechodů pomocí různých experimentálních schémat (fázový posun, vysokofrekvenční pole, externí pole, vibrace) s ohledem na možné využití pro měření stimulované emise jaderných přechodu. Součástí práce je konstrukce zařízení umožňující koincidenční měření kaskády jaderných přechodů 57Fe.

Studium mechanismů oxidačních procesů s účastí sloučenin s vysokým valenčním stavem železa užitím metod Mössbauerovy spektroskopie.
Školitel: Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Železany, železičnany a železičitany jako sloučeniny s vyšším valenčním stavem železa se v praxi využívají zejména při oxidativních procesech čištění vod. Je tak možné ve vodě efektivně odbourávat vybrané polutanty, např. arsen, antimon či sinice. Pro rutinní využívání v praxi je nezbytně nutné znát složení vstupního materiálu (tzv. ferátu), mechanismus reakce s polutantem ve vodném prostředí a složení produktu po skončení procesu a separaci pevné fáze. Klíčovou metodou pro charakterizaci materiálů je 57Fe Mössbauerova spektroskopie, která může být využívána v různých (i netradičních) variantách, jako např. in-situ vysokoteplotní měření, rezonanční spektroskopie, dopředný jaderný rozptyl atd.

Mössbauerův spektrometr optimalizovaný pro neobvyklé podmínky měření
Mössbauer spectrometer optimized for unusual experimental conditions
Školitel: Doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Jakub Navařík, Ph.D.
Mössbauerova spektroskopie je spektroskopická metoda založená na jaderné bezodrazové rezonanční absorpci fotonů γ-záření emitovaných jistým druhem excitovaných atomových jader; jedná se tudíž o prvkově selektivní experimentální techniku. Předností této metody je extrémně vysoká přesnost měření energií jaderných energetických hladin, což umožňuje monitorovat jejich nepatrné změny v důsledku interakcí elektromagnetické povahy mezi jádrem a okolními elektrony. Tyto interakce přitom odrážejí změny v elektrické, magnetické a geometrické struktuře a mřížkových vibracích studovaného materiálu. Z mössbauerovských spekter změřených při různých teplotách a indukcích vnějšího magnetického pole lze stanovit valenční a spinový stav mössbauerovsky aktivního prvku (nejčastěji železo), kvantifikovat neekvivalentní kationtové pozice v krystalové mřížce (nano)materiálu, stanovit koordinaci jednotlivých kationtových pozic, míru uspořádání a stechiometrie, typ magnetického uspořádání, orientaci magnetických momentů ve vnějších magnetických polí (tj., spinové sklánění, spinovou frustraci), magnetickou anizotropii a teploty magnetických přechodů.
V RCPTM je Mössbauerova spektroskopie vnímána jako klíčová technika, která se běžné používá pro studium železo-obsahujících (nano)materiálů a sloučenin (lze rovněž studovat sloučeniny na bázi cínu). Často je však nutné spektrometr přizpůsobit a „adaptovat“ na příslušné podmínky měření, aby bylo možné z naměřených mössbauerovských spekter odvodit zkoumané vlastnosti. Cílem dizertační práce je tudíž optimalizace hardwarových a softwarových komponent mössbauerovského spektrometru pro specifická použití a příhodné aplikace pro studium nanomateriálů syntetizovaných v RCPTM. Výsledkem této práce bude zařízení, které bude určeno pro použití při výzkumu v laboratořích RCPTM a rovněž i pro komerční nabídku.

Tvarová optimalizace materiálů
Školitel: Doc. Ing. Luděk Bartoněk, Ph.D.
Cílem je praktická aplikace numerického modelování fyzikálních jevů a optimalizačních metod. Příkladem může být optimalizace profilu na základě numerického modelování proudění, nebo návrh součásti (pro konkrétní aplikaci) s optimálním poměrem hmotnosti a pevnosti a vyrobitelné na 3D tiskárně. Problematika zahrnuje především zvládnutí těchto hlavních kroků:
- Numerické modelování jevů relevantních pro uvažovaný problém.
- Formulace kritérií („cenových funkcí“) pro optimalizaci.
- Automatizace procesu numerického modelování a vyhodnocení výsledků (např. pomocí Pythonu).
- Propojení s vybraným optimalizačním kódem. Při řešení prakticky orientovaných problémů přitom většinou vyvstává potřeba více (navzájem konfliktních) kritérií, např. hmotnost vs. pevnost. Je tedy nezbytné zvládnout koncept vícekriteriální optimalizace. V ideálním případě by výsledky optimalizace měly být verifikovány. Např. v případě součásti pro 3D tisk se může jednat o pevnostní zkoušky.

studijní program Biofyzika

Matematické modelování fotosyntetických procesů
Školitel: doc. RNDr. Dušan Lazár, Ph.D.
Fotosyntéza je jeden z nejdůležitějších biologických procesů na Zemi. Jednou z možností studia fotosyntézy je provádět její matematické modelovaní, které umožní testovat hypotézy vyvozené z experimentálních měření, ale i provádět predikce. Dosud vytvořené modely se obvykle zabývaly pouze dílčími aspekty funkce fotosyntézy. Cílem práce bude vytvořit komplexní matematický model fotosyntézy popisující co možná nejvíce změřených experimentálních „fotosyntetických signálů“.

Ochranný elektronový transport v tylakoidních membránách
Školitel: prof. RNDr. Petr Ilík, Ph.D.
Fotosyntetický přenos elektronů v tylakoidních membránách chloroplastů směřuje obvykle k asimilaci CO2. Za podmínek, kdy Calvinův cyklus není schopen elektrony využít k asimilaci CO2 (zavřené průduchy rostlin, neaktivované enzymy Calvinova cyklu, …), jsou tyto „fotosyntetické“ elektrony nadbytečné a také pro tylakoidní membrány nebezpečné. Evolučně nižší (nekvetoucí) rostliny se jich zbavují například formou enzymatické reakce s kyslíkem. Práce bude zaměřena na studium různých forem ochranného (alternativního) elektronového transportu spojených s redukcí molekulárního kyslíku při náhlé změně světelných podmínek.

Strukturní změny fotosyntetického aparátu při optimalizaci konverze světelné energie u rostlin a řas
Školitel: prof. RNDr. Petr Ilík, Ph.D.
Jak suchozemské rostliny, tak i vodní řasy, mají schopnost optimalizovat fotosyntetickou aktivitu při různých okolních podmínkách. Na úrovni tylakoidní membrány je tato optimalizace doprovázena specifickými strukturními změnami fotosyntetického aparátu. Charakterizace těchto strukturních změn pomocí elektronové mikroskopie a obrazové analýzy pomůže lépe porozumět mechanismu aklimace fotosyntetických organizmů na měnící se vnější podmínky.

Antioxidační vlastnosti prenylipidů u Arabidopsis thaliana
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.
Prenyllipidy (karotenoidy a prenylchinony) jsou antioxidanty singletního kyslíku tvořeného ve fotosystému II vyšších rostlin během fotooxidativního stresu. Bude studován molekulární mechanismus antioxidační funkce karotenoidů, tokoferolů a plastochinonů během působení fotooxidačního stresu u Arabidopsis thaliana.

Tvorba volných kyslíkových radikálů v lidských nádorových buňkách
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.
Přenos elektronu v mitochondriální membráně je spojen s tvorbou volných kyslíkových radikálů. Cílem této práce bude studovat tvorbu superoxidového aniontového radikálu v komplexu I a III v mitochondriích lidských nádorových buněk.

Studium oxidativních metabolických procesů pomocí ultra-slabé emise fotonů
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.
Oxidace biomolekul (lipidů a proteinů) je spojena s tvorbou elektronově excitovaných molekul, které při přechodu z excitovaného do základního stavu vyzařují fotony. Oxidace biomolekul spojená s tvorbou elektronově excitovaných stavů může být zahájena reaktivními formami kyslíku nebo enzymaticky. V této práci bude studována role reaktivních forem kyslíku (superoxidový aniontový a hydroxylový radikál) v tvorbě elektronově excitovaných stavů.

Bimetalické nanočástice přizpůsobené k zobrazování biomolekul využitím povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie
Školitel: doc. RNDr. Karolína Machalová Šišková, Ph.D.
Nanočástice vzácných kovů, zejména zlata a stříbra, jsou dlouhodobě využívané v povrchem zesílené Ramanově spektroskopii (SERS). V poslední době se zkoumají nejen různé tvary těchto nanočástic a jejich možnosti zesílení signálu Ramanových spekter zkoumaných biomolekul, ale též kombinace dvou kovů. Při kombinaci dvou kovů může docházet ke tvorbě částic typu jádro-slupka anebo ke tvorbě slitin v závislosti na volbě kovů a podmínkách syntézy. Pro cílenou detekci biomolekul je pak často zapotřebí povrchová úprava připravených nanočástic, tzn. modifikace jejich povrchu. Tu lze docílit většinou chemickými postupy, a to přímo při syntéze nebo post-synteticky. Cílem této disertační práce je laboratorní vývoj nových opakovaně připravitelných bimetalických nanočástic vykazujících povrchový plasmon ve vhodné oblasti optického spektra. Součástí práce je fyzikálně-chemická charakterizace připravených nanočástic a jejich aplikace pro SERS detekci vybraných biomolekul nejen in vitro, ale ve vybraných případech též in vivo (ve spolupráci s pracovištěm ve Francii).

Trimetalické nanoklastry: syntézy, fyzikálně chemické a biologické vlastnosti
Školitel: doc. RNDr. Karolína Machalová Šišková, Ph.D.
Obdobně jako bimetalické nanoklastry tak též trimetalické nanoklastry spadají do kompozitních nanomateriálů obsahujících biokompatibilní organickou složku a funkční anorganickou složku. V porovnání s bimetalickými  je výzkum trimetalických nanoklastrů teprve na samém počátku.  Uplatnění  trimetalických nanoklastrů se očekává např. v zobrazování založeném na duálních vlastnostech těchto nanoklastrů (např. optických a magnetických), v katalýze aj. Cílem této disertační práce je vývoj nových laboratorně připravených trimetalických nanoklastrů, jejich charakterizace a testy jejich interakcí s buňkami; posledně zmiňované ve spolupráci s renomovaným vědeckým pracovištěm v Praze.

Mechanismy kombinovaného účinku cytostatik na bázi přechodných kovů a jiných protinádorově působících léčiv
Školitelka: prof. RNDr. Jana Kašpárková, Ph.D.
Cílem studia bude vyvinout nové kombinace protinádorově účinných látek schopných synergického cytostatického působení a porozumět tomu, jak tyto kombinace protinádorově působících agens ovlivňují vlastnosti biomakromolekul s využitím moderních metod molekulární a buněčné biofyziky a farmakologie.

Ovlivnění mechanismu protinádorového účinku vybraných metalofarmak ionizujícím zářením
Školitel: prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.
Budou studovány nové kombinace vybraných protinádorově působících metalofarmak a ionizujícího záření, a to zejména kombinace schopné duálního ovlivňování mechanismů rezistence nádorových buněk a současně vlastností genetického materiálu; provedeny budou detailní studie mechanismů cytotoxicity, poškození DNA, účinnosti ovlivňovat opravu DNA, buněčné odpovědi a signální dráhy. K dosažení těchto cílů budou využity moderní metody biochemie, molekulární biofyziky a onkologie a buněčné farmakologie. Budou tedy studovány nové přístupy vedoucí ke zdokonalení účinnosti metalofarmak usmrcovat nádorové buňky.

studijní program Didaktika fyziky

Vývoj a evaluace multimediálního prostředí pro výuku fyziky na SŠ
Školitel: Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Odborný konzultant: RNDr. Renata Holubová, CSc.
Výzkum v oblasti využití multimediálních výukových programů v edukačním prostředí. Efektivita jejich využívání, možnosti zařazení do výuky.  Analýza problematiky klíčových kompetencí při tvorbě multimediálních prostředků a multimediálního obsahu. Vytvoření a aplikace vlastního výukového programu a zhodnocení jeho přínosu pro zvýšení kvality vyučování.

Klíčové kompetence žáků - učí se a experimentují dívky jinak než hoši?
Školitel: Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Odborný konzultant: RNDr. Renata Holubová, CSc.
Postavení fyzikálního experimentu ve výuce fyziky. Na základě realizace badatelsky orientované výuky studovat rozdíl v pracovních a myšlenkových postupech u dívek a chlapců. Vypracovat doporučení pro učitele k realizaci genderově odlišné badatelsky orientované výuky.

studijní program Nanotechnologie

Kvantové a klasické strojové učení pro kvantově informační protokoly
Quantum and classical machine learning for quantum information protocols
Školitel: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
V rámci tohoto tématu se bude student věnovat moderní disciplíně, která kombinuje algoritmy pro strojové učení s kvantovými metodami pro zpracování informace. Téma lze řešit jak ryze teoreticky, tak experimentálně a v závislosti na této volbě budou vybrány konkrétní studované problémy.

Analýza vlastností parametrické sestupné konverze
Analysis of characteristics of parametric down-conversion 
Školitelé: doc. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D., doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Modelování a experiment procesu spontánní parametrické sestupné konverze, měření korelací technikami čítání fotonů i na klasické úrovni.

Fotopulzní statistiky v nelineárních optických procesech a jejich měření
Photocount statistics and its measurement in nonlinear optical processes
Školitel: doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Budou studovány teoretické modely fotopulzních statistik v různých nelineárních optických procesech. Důraz bude kladen na optické parametrické procesy. Vlastnosti polí budou diskutovány s ohledem na experiment.

Generace fotonových párů v metalodielektrických fotonických strukturách
Photon-pair generation in metal-dielectric photonic structures
Školitel: doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Budou studovány vlastnosti fotonových párů v metalodielektrických tenkých vrstvách, zejména spektrální a časové charakteristiky a kvantové korelace fotonů v páru. Zvláštní pozornost bude věnována intenzivní generaci párů v kovových vrstvách.

Charakterizace parametrických procesů v nelineárních periodicky pólovaných prostředích
Characteristics of parametric processes in nonlinear periodically-poled media
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Prostorové vlastnosti svazků. Studium účinnosti různých procesů. Optimalizace generace sestupné frekvenční konverze.

Kvantová informatika s korelovanými páry fotonů
Quantum information processing with correlated photon pairs
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Příprava, zpracování a detekce speciálních stavů světla na jednofotonové úrovni. V experimentech se využívá interference druhého a čtvrtého řádu.

Studium moderních materiálů pomocí optických spektroskopických metod
Testing modern materials using optical spectroscopic methods
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Měření absorpčních, fluorescenčních a časově-rozlišených fluorescenčních spekter uhlíkových, kovových a oxidokovových nanostruktur. Vývoj příslušných metod.

Vliv depozičních podmínek na fyzikální vlastnosti tenkých vrstev pro optické prvky
Influence of deposition conditions on the physical properties of thin layers on optical elements
Školitel: Mgr. Libor Nožka, Ph.D.
Obsahem tématu je studium vlastností tenkých ochranných vrstev SiO2, TiO2 a HfO2 nanášených na optické prvky pro různá nastavení depozičního procesu. Mezi zkoumané vlastnosti patří především struktura nanášených vrstev, stupeň krystalizace, tvrdost a odolnost vůči opotřebení, propustnost v UV/VIS oblasti apod. Dalším cílem výzkumu je vliv žíhání v ochranné atmosféře na kvalitu vrstev.

Studium formování krystalických a nanokrystalických materiálů
Formation of crystalline and nanocrystalline materials
Školitel: Mgr. Vít Procházka, Ph.D.
Železo patří mezi jeden z nejvíce zastoupených prvků na Zemi, proto porozumění formování různých sloučenin železa je důležité pro jeho možné využití v různých aplikacích. Tato práce má být zaměřena na studium a teoretický popis formování železo obsahujících sloučenin (především oxidů). Tyto materiály jsou připravovány pomocí celé řady procesů (chemické reakce, rekrystalizace, krystalizace z taveniny, difuze....). Tyto procesy je možné studovat různými analytickými metodami, z nichž některé jsou vhodné i pro provádění in-situ měření. Tato práce je zaměřena právě na využití těchto in-situ technik. Základními metodami studia těchto procesů bude RTG prášková difrakce a Mössbauerova spetroskopie, kdy kombinace těchto technik přináší cenné informace o uspořádání na dlouhou i krátkou vzdálenost.  Jedním z cílů je také prověřit možnosti provádění in-situ experimentů pomocí transmisní Mossbauerovy spektroskopie. Nedílnou součástí má být také teoretický popis studovaných dějů.

Studium mechanismů oxidačních procesů s účastí sloučenin s vysokým valenčním stavem železa užitím metod Mössbauerovy spektroskopie
Školitel: Doc. RNDr. Libor Machala, Ph.D.
Železany, železičnany a železičitany jako sloučeniny s vyšším valenčním stavem železa se v praxi využívají zejména při oxidativních procesech čištění vod. Je tak možné ve vodě efektivně odbourávat vybrané polutanty, např. arsen, antimon či sinice. Pro rutinní využití v praxi je nezbytně nutné znát složení vstupního materiálu (tzv. ferátu), mechanismus reakce s polutantem ve vodném prostředí a složení produktu po skončení procesu a separaci pevné fáze. Klíčovou metodou pro charakterizaci materiálů je 57Fe Mössbauerova spektroskopie, která může být využívána v různých (i netradičních) variantách, jako např. in-situ vysokoteplotní měření, rezonanční spektroskopie, dopředný jaderný rozptyl atd.

Studium elektronických vlastností hybridních systémů na bázi 2D nanomateriálu a komplexních sloučenin
Study of electronic features of hybrid systems based on 2D nanomaterials and complex compounds
Školitel: doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Ondřej Malina, Ph.D.
V současné době 2D nanomateriály vzbuzují velkou pozornost vědecké komunity v důsledku jejich fyzikálních vlastností povstávajících z kvantových a povrchových jevů. Ukazuje se, že pokud dojde k interakci 2D nanomateriálu s komplexními sloučeninami, v důsledku synergických jevů dochází k ovlivnění fyzikálních charakteristik obou komponent. Výsledné fyzikální vlastnosti takových hybridních materiálů lze tudíž příhodně ladit směrem k potenciálním aplikacím.
V rámci této dizertační práce půjde o pochopení interakčních mechanismů mezi 2D nanomateriály a příhodnými komplexními sloučeninami. Synergetické účinky budou studovány jak experimentálně tak i teoreticky. Cílem práce bude identifikace parametrů systému, které mají stěžejní vliv na vývin jeho nových fyzikálních vlastností. Nedílnou součástí práce bude i aplikace vyvinutých hybridních systémů v různých oblastech výzkumu RCPTM.

Nanokompozitní materiály pro energetické aplikace
Nanocomposite materials for energy applications
Školitel: doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Ondřej Malina, Ph.D.
Potřeba uchovávání a skladování elektrické energie v poslední době významné narůstá s ohledem na energetické nároky společnosti. Hledají se tudíž nové materiály, které by umožnily efektivně uchovávat energii s možností opětovné vybití a nabití při zachování kapacity systému.
V rámci této práce bude předmětem návrh nanokompozitních systémů na bázi 2D nanomateriálů a jiných nízkodimenzionálních objektů pro uchovávání a skladování elektrické energie. Půjde převážně o systémy obsahující uhlíkové nanoalotropy a nanočástice oxidů přechodových kovů. Synergie mezi komponentami navržených nanokompozitů bude studována experimentálně i teoreticky. Rovněž bude ohodnocena použitelnost takových nanokompozitních systémů v oblasti superkondenzátorů a baterií. Budou identifikovány fyzikálně-chemické parametry nanokompozitů za účelem dosažení maximální kapacity uchovávání elektrické energie a fungování příslušných energetických zařízení.

Vliv vnějších fyzikálních polí na fyzikálně-chemické vlastnosti magnetických nanočástic
Školitel: Mgr. Jan Filip, Ph.D.
Nanočástice kovového železa a oxidů železa představují velmi zajímavý a účinný nástroj pro degradaci a/nebo imobilizaci široké škály látek v životním prostředí. Aplikovatelnost těchto nanočástic je negativně ovlivněna nízkou selektivitou a omezenou účinností vůči některým perzistentním látkám. V těchto případech je vhodné doplnit účinky samotných nanočástic působením vnějších fyzikálních polí – elektrického či elektromagnetického (typicky nízkofrekvenční elektromagnetické pole indukující ohřev magnetických částic). Student/ka se v práci seznámí s teoretickými základy k problematice přípravy a využití nanočástic kovového železa pro environmentální aplikace, vlivu elektromagnetického pole na účinnost sanačních technologií na bázi nanočástic kovového železa, a s metodami charakterizace nanomateriálů (zejména RTG prášková difrakce, elektronová mikroskopie a SQUID magnetometrie). V rámci laboratorních experimentů za různých nastavení nízkofrekvenčního elektromagnetického pole či elektrického pole a geometrie experimentu bude sledován vliv kombinace účinků nanočástic a zmíněných fyzikálních polí na degradaci modelových polutantů, vznik reakčních produktů po korozi nanočástic a na kinetiku/mechanismy sledovaných procesů. Na základě získaných dat bude možné navrhnout optimalizovaný způsob sanace jak podzemních vod, tak i kontaminovaných kalů a půd.

Využití vysokoteplotního maloúhlového rozptylu RTG záření pro in-situ sledování průběhu syntézy a modifikace pokročilých nanočástic
Školitel: Mgr. Jan Filip, Ph.D.
Jedním z mnoha možných způsobů, jak připravit nanočástice ve velkém měříku, je využití termicky indukovaných reakcí v pevné fázi, popř. reakcí typu pevná fáze-plyn. Nastavení optimálních podmínek syntézy a/nebo modifikace nanočástic je klíčové pro získání materiálů s požadovanými fyzikálními a velikostně-morfologickými charakteristikami. V tomto případě lze velmi vhodně využít instrumentální techniky umožňující přímé sledování probíhajících reakcí (tzv. in-situ monitorování reakcí). Jednou z doposud poměrně málo využívaných technik je metoda maloúhlového rozptylu RTG záření (anglicky Small-Angle X-ray Scattering – SAXS), kterou lze vhodně kombinovat s vysokoteplotní RTG práškovou difrakcí. Tyto metody budou využity k přípravě pokročilých typů nanočástic (nanočástice kovů a oxidů kovů s různou mírou chemické dopace) pro environmentální a elektrochemické aplikace. Na základě zpětné vazby z ověřovacích experimentů bude možné podmínky přípravy vybraných typů nanočástic dále optimalizovat.

studijní program Optika a optoelektronika

Kvantitativní retardační mikroskopie
Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Bouchal, Dr.

Bezpečná kvantová komunikace s jednotlivými fotony
Školitel: Prof. Mgr. Jaromír Fiurášek, Ph.D.

Kvantová tomografie ve fázovém prostoru: teorie a experiment
Školitel: Prof. RNDr. Zdeněk Hradil, CSc.

Nelineární kvantová metrologie
Školitel: Doc. Mgr. Petr Marek, Ph.D.

Vynořující se jevy v kvantové teorii informace
Školitel: Doc. Mgr. Ladislav Mišta, Ph.D.

Implementace silně nelineárních kvantových operací na kvantových stavech světla a atomů
Školitel: Prof. RNDr. Tomáš Opatrný, Dr.

Metody a experimentální techniky zobrazování na kvantovém limitu
Školitel: Prof. Mgr. Jaroslav Řeháček, Ph.D.

Zpracování kvantové informace s vícefotonovými provázanými stavy
Školitel: RNDr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Kontrola emise neklasického světla z iontových řetízků
Školitel: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D.

Geografie

studijní program Geoinformatika a kartografie

Analýza preferencí uživatelů webových map
Analysis of preferences of web map users
Školitel: prof. RNDr. Vít Voženílek, CSc.
Research focuses on specific geovisual browsing patterns which can be identified during the use of web maps. Exploring and visualizing of geobrowsing behaviour will be studied systematically. Multiple case studies will include various approaches to on-screen navigation behaviour with respects to navigational aids and the multimedia information provided. The research also includes user preferences of satellite views. Specific attention will be devoted to the technical solution to obtaining a software application to analyse captured data sequences.

Identifikace kartografických stylů založených na kartosemiotické analýze
Identification of cartographic styles based on a cartosemiotic analysis
Školitel: prof. RNDr. Vít Voženílek, CSc.
Cartographic style refers to a systematic approach that can be applicable to classification and further stylistic analysis. The research will outline the main parameters that can be used to determine, evaluate and implement a consistent map style. The objective is to propose a structured framework for the Cartographic style refers to a systematic approach that can be applicable to classification and further stylistic analysis. The research will outline the main parameters that can be used to determine, evaluate and implement a consistent map style. The objective is to propose a structured framework for the identification of any cartographic styles based on a cartosemiotic analysis of many modern printed and electronic thematic maps.

Prostorově orientované predikční modely vývoje krajiny
Spatial-oriented prediction models of landscape development
Školitel: doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.

Využití dat z družice Sentinel pro stanovení vybraných ekosystémových funkcí
Use of Sentinel data to determine selected ecosystem functions
Školitel: doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.

Zpracování prostorových dat metodami data mining
Processing of spatial data by data mining
Školitel: doc. Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.
Methods of data mining and artificial intelligence like clustering, similarity search or association rules discovered in spatial data new knowledge and help predict the behaviour in space and time. The research and application of classic machine learning algorithms on the spatial-temporal data is a new approach how research geographically located data. Also, the tasks of spatial disaggregation are essential. The aim of work is a description, selection and application of data mining methods for suitable spatial data.

Vizuální programování pro zpracování prostorových dat
Visual programming for spatial data processing
Školitel: doc. Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.
Visual programming in GIS is a straightforward method of designing spatial data processing workflows in a graphical form.  The aim of work is research of cognition and functional aspects of visual languages. Improvements of graphical notation and functionality of visual languages have the potential for broader usability of workflows in GIS.

studijní obor Mezinárodní rozvojová studia


Indikátory biodiverzity pro udržitelný management lesních ekosystémů v globálním i regionálním měřítku
Školitel: Doc. Ing. Ivo Machar, Ph.D.
Indikátory biodiverzity na různých prostorových a časových škálách. Udržitelný lesnický management v rámci konceptu udržitelného rozvoje a Globálních rozvojových cílů milenia (SDG). Biodiverzita a udržení ekosystémových služeb lesů. Multikriteriální analýza aplikace indikátorů biodiverzity v globálním měřítku. Případová studie ve vybraném regionu rozvojového světa.

Geoparticipativní nástroje v rozvoji
Školitel: Doc. RNDr. Pavel Nováček CSc.
Zapojení občanů do rozhodovacího procesu skrze geoparticipativní prostorové nástroje patří mezi nové výzkumné proudy zahraniční socioekonomické geografie, behaviorální geografie, geoinformatiky, environmentální psychologie, politologie a mnoha dalších oborů. Hlavním cílem projektu je provést komplexní analýzu situace využívání geoprostorových nástrojů v oblasti participace na rozhodovacím procesu v prostředí České republiky a navrhnout postupy pro efektivní implementaci těchto nástrojů.

Efektivita projektů ochrany přírody v kontextu mezinárodní rozvojové spolupráce - případová studie Papua Nová Guinea
Školitel: Doc. Ing. Ivo Machar, Ph.D.

studijní program Regionální geografie

Energetické chování a adopce obnovitelných zdrojů energie v českých domácnostech
Školitel: RNDr. Bohumil Frantál, Ph.D.

Rytmicita a percepce míst v urbánním prostoru
Školitel: Mgr. Pavel Klapka, Ph.D.

Vnitřní migrace v České republice: vývoj, trendy, struktury
Školitel: doc. RNDr. Marián Halás, Ph.D.

Globální komoditní řetězce: příklad výroby jízdních kol
Školitel: doc. RNDr. Marián Halás, Ph.D.

Síťová organizace maloobchodu v České republice
Školitel: doc. RNDr. Zdeněk Szczyrba, Ph.D.

Přeshraniční spolupráce v regionu česko-polského pohraničí: regionálně geografická analýza
Školitel: doc. RNDr. Zdeněk Szczyrba, Ph.D.

Cizinci na trhu práce v České republice: regionálně geografická studie
Školitel: doc. RNDr. Václav Toušek, CSc.

Antropogenní transformace reliéfu v urbanizovaném prostoru
Školitel: doc. RNDr. Irena Smolová, Ph.D.

Termální chování mikrostruktur městské krajiny ve vazbě na místní klimatické zóny
Školitel: doc. RNDr. Miroslav Vysoudil, CSc.

Geologie

studijní program Geologické vědy

Geochemie a mobilita kontaminantů na odkališti Kanye v jihovýchodní Botswaně
Geochemistry and mobility of contaminants in mine tailings in Kanye, southeastern Botswana
Školitel: prof. Ing. Ondřej Śráček M.Sc., Ph.D.
Odkaliště důlních odpadů představují zdroj kontaminantů a riziko pro životní prostředí. Většina studovaných odkalištˇ flotačních odpadů je se sulfidickými minerály jako je pyrit ale mnohem méně je pak známo o odkalištích s minerály manganu. Geochemie manganu je poměrně komplikovaná a závisí značně na Eh a pH podmínkách. Řada minerálů je amorfních nebo špatně krystalických a to komplikuje jejich určení. Odkaliště v Kanye se nalézá v jihovýchodní Botswaně a jsou zde uloženy flotační odpady z ložiska oxidických manganových rud, které se nalézá v jejich těsné blízkosti. Cílem práce je určit chování manganu, železa a dalších prvků jako jsou arzen a olovo, jejich mobilitu a environmentální dopady. V roce 2019 byly odebrány vzorky pevné fáze z odkaliště na dvou profilech a vzorky dnových sedimentů v potoce, který teče z odkaliště. Vzorkování proběhlo v suchém, zimním období a nebyla tak získána žádná voda.
Metodika bude založena na stanovení celkových obsahů prvků ve vzorcích a budou stanoveny minerály za použití RTG difrakce. Pro vybrané vzorky budou provedeny sekvenční extrakce a vodné výluhy. Vybrané vzorky budou studovány elektronovou mikrosondou (EMP) s EDAX a VDX detektory a budou určeny kontaminanty vázané na minerály manganu a další minerály v matrici důlních odpadů. Výsledky vodných výluhů budou interpretovány na základě geochemického modelování za použití programů Phreeqc a Geochemist Workbench.
Požadavky na uchazeče:
- Dokončené magisterské vzdělání (Mgr., Ing.) v geovědních nebo environmentálních oborech.
- Dobrá znalost mluvené a psané angličtiny.
- Zohledněny budou předchozí pracovní a publikační zkušenosti.

Původ a vývoj anastomózy řeky Moravy: geofyzikální a geomorfologická analýza
Origin and evolution of anastomosis of the Morava River: geophysical and geomorphological analysis
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.
Anastomóza je specifickým případem říčního stylu, ve kterém se řeka větví do několika paralelních ramen oddělených povodňovými plošinami. Anastomozující řeky mají kromě specifické morfologie i charakteristický styl ukládání sedimentu a jejich sedimentární architektura se významně liší od meandrujících nebo divočících řek. V České republice je jediným případem anastomózy řeka Morava v několika úsecích hornomoravského úvalu, např. v Litovelském Pomoraví. Větvená koryta Moravy však často a rychle meandrují a Morava tak představuje unikátní typ anastomozující řeky s bočně nestálými koryty.
Vznik anastomózy může být ovlivněn několika zásadními faktory, ke kterým patří pokles spádu řeky, zpomalení toku a zaplňování koryt sedimentem nebo přísun jemnozrnného sedimentu. Tyto faktory mohou být vyvolány klimaticky nebo tektonicky.
Cílem projektu bude vytvoření geomorfologického modelu a modelu sedimentární architektury řeky Moravy v Litovelském Pomoraví a dalších úsecích s vyvinutou anastomózou a interpretovat řídící faktory vzniku anastomózy.
Metodicky se projekt bude opírat o vytvoření  a analýzu digitálního modelu reliéfu z laserových skenovacích dat, odběr mělkých sond v nivě Moravy a geofyzikální průzkum metodami dipólového elektromagnetického profilování (DEMP) a elektrické odporové tomografie (ERT). Rychlosti sedimentace ze sond a odkryvů budou stanoveny metodami 137Cs a radiokarbonového datování (AMS 14C). Výsledky budou prezentovány na odborných konferencích a publikovány v mezinárodních odborných časopisech.
Požadavky na uchazeče:
- úplné vysokoškolské vzdělání (Mgr., ing.) v geovědních disciplínách (geologie, fyzická geografie, geofyzika, geotechnika)
- dobrou úroveň mluvené a psané angličtiny
- předchozí zkušenosti s terénními pracemi a publikační zkušenosti jsou výhodou.

Původ a paleoklimatický význam červeného zbarvení kontinentálních klastik
Origin and palaeoclimatologic significance of red coloration in continental siliciclastic sediments
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.
Červené zbarvení kontinentálních sedimentů je podmíněno oxickými podmínkami v atmosféře. Jeho původ je vysvětlován pedogenní dehydratací hydroxidů trojmocného železa, vázané na pouštní prostředí nebo tropické oblasti s převahou lateritického zvětrávání a střídání suchých a vlhkých sezón v teplém klimatu. Výskyt červených facií je časově specifický; červeně zbarvené pískovce jsou typické pro aridní kontinentální klima permokarbonu, spodního devonu, jury a dalších období.
V českém masívu se červené klastické sedimenty nacházejí typicky v permokarbonských pánvích, kde se střídají s šedě barvenými klastiky s uhelnými slojemi. Červené zbarvení se může ojediněle vyskytovat i v pliocenních kontinentálních sedimentech hornomoravského úvalu (pestrá pliocenní série) nebo v v bazálních devonských klastických sedimentech moravskoslezské oblasti. V nedávné doby byly červená klastika pozorována i v holocenních sedimentech v nivě řeky Moravy, jejichž vznik je vázán na bakteriální aktivitu a redoxní gradient podzemní vody.
Cílem projektu je pochopit genezi červeného zbarvení klastických kontinentálních sedimentů a jeho vztah ke klimatickým podmínkám (aridita/humidita, režim zvětrávání, vztah k hladině podzemní vody) a bakteriální aktivitě, na základě detailního petrologického, petrofyzikálního a geochemického studia (difúzní spektrální odraznost, optická a elektronová mikroskopie, ICP-MS s laserovou ablací, Ramanovská spektroskopie, Mossbauerova spektroskopie, prvková geochemie a analýza biomarkerů). V rámci projektu budou zkoumány červeně zbarvená klastika permokarbonských pánví českého masívu a pliocenní a holocenní klastika hornomoravského úvalu. Výsledky budou prezentovány na odborných konferencích a publikovány v mezinárodních odborných časopisech.
Požadavky na uchazeče:
- úplné vysokoškolské vzdělání (Mgr., ing.) v geovědních disciplínách (geologie, fyzická geografie, geofyzika, geotechnika)
- dobrou úroveň mluvené a psané angličtiny
- předchozí zkušenosti s terénními pracemi a publikační zkušenosti jsou výhodou.

Přehradní a jezerní sedimenty jako archívy antropogenní kontaminace v městských aglomeracích horního Slezska (Česká republika, Polsko)
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.

Geochemie a paleoklimatologický význam devonských červených pelagických facií pražské pánve Barrandienu a Montagne Noire (Francie)
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.

Rekonstrukce středověkého a novověkého tavení železa v Moravském krasu na základě magnetické kontaminace prostředí
Tracing of Medieval and modern iron smelting based on magnetic contamination of the Moravian Karst environment
Školitel:
doc. RNDr. Jaroslav Kadlec, Dr., Geofyzikální ústav AVČR, spoluakreditované pracoviště
Konzultant: doc. RNDr. Eduard Petrovský, CSc., Geofyzikální ústav AVČR, spoluakreditované pracoviště
Research is focused on detailed assessment of pollution related to the iron ore smelting at the Moravian Karst between 8th and 19th centuries. Both surface (soils) and subsurface (clastics and speleothems) sedimentary archives accumulate pollution particles including specific microspherules formed during the smelting processes. The pollution record will be examined in detail using spectrum of analytical approaches namely mineral magnetic techniques combined with geochemical, mineralogical, and sedimentological methods. Results will yield a new insight how the pollution record preserved in soil archives are vulnerable due to post-depositional changes in comparison with calm cave environment. Except of temporal and spatial pollution reconstruction of different contamination rates a new model of the near surface wind directions will be proposed based on distribution of the magnetic particles. The study will also improve our knowledge about negative human impacts to the local environmental history thru e.g. forest clearance (triggering soil erosion) closely related to the iron smelting.
Results will be disseminated in scientific journals (two IF papers at least) and on meetings.

Chemie

studijní program Analytická chemie

Program bude otevřen v průběhu měsíce března 2019

Separace fyziologicky účinných látek v rostlinných materiálech s využitím elektrochemické detekce
Separation of physiologically active compounds in plant materials using electrochemical detection
Školitel: doc. RNDr. David Jirovský, Ph.D.

Miniaturní amperometrické detekční systémy a jejich využití v průtokových měřeních
Miniaturized amperometric detection systems and their utilization in flow measurement techniques
Školitel: doc. RNDr. David Jirovský, Ph.D.

3D tisk v mikrofluidice
3D printing in microfluidics
Školitel: doc. RNDr. Jan Petr, Ph.D.

Analýza opticky aktívnych látok kapilárnou elektroforézou
Chiral separation by capillary electrophoresis
Školitel: prof. RNDr. Juraj Ševčík, Ph.D.

Glycerol formal v kapilárnej elektroforéze
Glycerol formal application in capillary electrophoresis
Školitel: prof. RNDr. Juraj Ševčík, Ph.D.

Vývoj a aplikace mikrofluidních zařízení v analytické chemii
Development and application of microfluidic devices in analytical chemistry
Školitel: doc. RNDr. Petr Fryčák, Ph.D.

Studium transportních procesů v desorpčních elektrosprejových technikách
Study of transport processes in desorption electrospray techniques
Školitel: doc. RNDr. Petr Fryčák, Ph.D.

Klinická hmotnostní spektrometrie
Clinical Mass Spectrometry
Školitel: prof. Ing. Vladimír Havlíček, Dr.

Rychlé separace v kontrole potravin
Fast separation in food control
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Analýza produktů degradace v historických nástěnných malbách
Analysis of degradation product of wall painting
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Mechanismus desorpce a ionizace v desorpčním nanoelektrospreji
Mechanism of desorption and ionization in desorption nanoelectrospray
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Speciační prvková analýza u biologických a klinických materiálů metodami atomové spektrometrie
Speciation elemental analysis in biological and clinical materials by atomic spectrometry methods
Školitel: doc. Ing. David Milde, Ph.D.

Možnosti mikroobrábění a mikromanipulace pro přípravu vzorku k chemické analýze
Possibilities of a micromaipulation for preparation of sample for chemical analysis
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Vývoj nových analytických postupů pro studium dormance semen
Development of new analytical procedures for study of seed dormancy
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Nové postupy pro chemickou analýzu v archeologii
New methods for chemical analysis in archaelogy
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Identifikace pojiv v historických uměleckých děl
Identification of binders in historical artworks
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Využití analytických metod pro studium a charakterizaci steroidů
Analytical techniques for investigation and characterization of steroids
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Analytická derivatizace látek
Analytical derivatization
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Analýza markerů pro charakterizaci potravin
Analysis of markers for characterization of foods
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Analytické využití hmotnostní spektrometrie v elektrochemii
Analytical applications of mass spectrometry in electrochemistry
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Jaderná magnetická rezonance v metabolomice
Nuclear Magnetic Resonance in Metabolomics
Školitel: prof. Ing. Vladimír Havlíček, Dr.

studijní obor Anorganická chemie

Koordinační sloučeniny s magnetickou bi- anebo multistabilitou - materiály pro novou generaci paměťových zařízení
Školitel: doc. Ing. Ivan Šalitroš, Ph.D.

Fotomagneticky aktivní molekulové magnety
Školitel: doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.

Světlem indukovaný spinový přechod v koordinačních sloučeninách železa
Školitel: doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.

Komplexy přechodných kovů s makrocyklickými ligandy využitelné v oblasti molekulového magnetizmu
Školitel: doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.
Konzultant:
RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.

Příprava, charakterizace a potenciální využití MOF-sloučenin
Školitel: doc. RNDr. Zdeněk Šindelář, CSc.

Kvantitativní vztahy mezi strukturou a luminiscenčními vlastnostmi materiálově zajímavých komplexů platinových kovů: Experimentálně-teoretická studie
Školitel: doc. RNDr. Michal Čajan, Ph.D.

studijní program Didaktika chemie

Motivace prostřednictvím efektních demonstračních experimentů ve výuce chemie na SŠ a VŠ
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.
Konzultant: RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.

Transfer nových vědeckých poznatků do výuky chemie
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.
Konzultant Mgr. Iveta Bártová Ph.D.

Teorie a praxe tvorby a hodnocení učebnic chemie
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.

Integrace přírodovědného vzdělávání
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.
Konzultant Mgr. Iveta Bártová Ph.D.

Metody ověřování přírodovědné gramotnosti
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.

Současné problémy chemického vzdělávání
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.

Role informačních technologií při tvorbě virtuálních modelů moderních chemických výrob pro výuku na základních a středních školách v ČR
Školitel: doc. RNDr. Michal Čajan, Ph.D.

Učební úlohy v chemii - tvorba úloh, sestavování, ověřování a vyhodnocování testů
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.

Modely a modelování ve výuce chemie
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková CSc.
Konzultant Mgr. Iveta Bártová Ph.D.

studijní obor Fyzikální chemie

Úloha biologických membrán a membránových proteinů při transportu a biotransformacích léčiv
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Biologické membrány ohraničují buňky i jednotlivé buněčné kompartmenty. Membrány jsou tvořeny lipidickou vrstvou, do níž jsou vnořeny četné proteiny. Řada léčiv interaguje se svými molekulárními cíli uvnitř buňky a musí tak projít přes membránu buď pasivním nebo aktivním transportem. Následně mohou být léčiva biotransformována např. enzymy, které jsou ukotveny k biologické membráně. Biologické membrány jsou tak dějištěm významných biologických procesů. Řada aspektů aktivního a pasivního transportu, biotransformace léčiv či lékových interakcí zůstává zahalena tajemstvím. Cílem projektu je teoretické studium mechanismů aktivního transportu léčiv, posouzení vlivu polymorfismu transportérů na účinnost transportního procesu či detailní analýza mechanismu biotransformací membránově kotvenými enzymy z rodiny cytochromu P450. Při řešení projektu budou využívány postupy atomistických počítačových simulací. Projekt bude řešen v úzké spolupráci s kolegy z Farmaceutické fakulty v Limoges.

Povrchové vlastnosti API látek a jejich vliv na fyzikální vlastnosti materiálů
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Cílem projektu je pochopení povrchových vlastností mikrokrystalických API látek a nalezení vztahů mezi povrchovými a mechanickými vlastnosti práškových API látek. Povrchové vlastnosti budou studovány kombinací různých technik, např. analýzou povrchové energie (SEA), mikroskopickými technikami (SEM, AFM, TEM), práškovou reologií a BET. Cílem je modifikovat krystalizační procesy tak, aby byly získány API látky s požadovanými povrchovými a mechanickými vlastnostmi. Projekt bude řešen ve spolupráci s průmyslovým partnerem firmou TEVA Czech Industries, s.r.o., Opava.

Počítačový návrh nových léků založený na kvantově-mechanických výpočtech
Školitel: prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc., FRSC
Počítačový návrh léků představuje atraktivní vědní obor na pomezí fyzikální chemie, biochemie a farmacie. Počítačový screening databází potenciálních léků dovoluje omezit časově i finančně namáhavou syntézu a testování nových sloučenin, výpočty také umožňují navrhovat chemické úpravy léků a předpovědět jejich účinnost. V naší laboratoři jsme vyvinuli nový postup výpočtu volné energie interakce léků s proteiny založený na kvantově chemických metodách, který svou přesností překonává dříve používané metody, a úspěšně ho aplikovali na několik systémů. Tématem práce budou výpočty dalších enzymů a jejich inhibitorů, návrh a výpočty nových léků a případně další zlepšování metodiky.

Vývoj rychlých a přesných kvantově-mechanických metod pro studium biomolekul
Školitel: prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc., FRSC
Aplikace výpočetní chemie v řešení biochemických problémů, jako je například stadium interakce léků s enzymy, vyžaduje metody, které jsou přesné a zároveň dostatečně rychlé. Tyto protichůdné požadavky splňují aproximativní kvantově-mechanické metody parametrizované pro daný problém, v tomto případě popis nekovalentních interakcí v biomolekulách. V nedávné době jsme vyvinuli korekce pro semiempirické metody, které umožňují dosáhnout požadované přesnosti i pro systémy s tisíci atomů, jako například celé proteiny. Tyto metody byly poté úspěšně aplikovány v počítačovém vývoji léků. Cílem této práce bude pokračovat ve vývoji korekcí pro kvantově-mechanické metody s cílem zpřesnit popis nekovalentních interakcí a struktury biomolekul. Tento projekt vyžaduje základní znalost programování.

Referenční kvantově-chemické výpočty nekovalentních interakcí
Školitel: prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc., FRSC
Výsledky přesných kvantově mechanických výpočtů se často používají jako refernční data pro vývoj jednodušších metod a pro ověřování jejich přesnosti. Naše skupina má dlouhou tradici v přípravě a publikování databází přesných výpočtů nekovalentních interakcí a naše databáze se staly de facto standartem v oboru. Cílem této práce bude rozšířit stávající databáze referenčních dat o nové molekulární komplexy tak, aby bylo dosaženo co nejširšího pokrytí různých typů nekovalentních interakcí organických molekul a biomolekul. Součástí práce bude i zhodnocení stávajících výpočetních metod na nových systémech, případně jejich parametrizace na nová data.

Struktura a dynamika RNA
Školitel: prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.
Předmětem disertace bude studium vybraných molekul RNA (ribosomální motivy, protein-RNA komplexy, ribozymy, riboswitche, vybraných z aktuálních systémů studovaných v naší laboratoři i na spolupracujících pracovištích) pomocí počítačových simulací, bioinformatiky, a kvantové chemie. RNA patří v současné době k nejintenzivněji studovaným biomolekulám. Funkční molekuly RNA formují fascinující 3D architektury a počítačové simulace patří k základním nástrojům studia vlivu molekulových interakcí na strukturu a funkci RNA, jak lze dokumentovat i našimi předchozími výsledky (viz. např. publikace uvedené ve WOS databázi). Počítačovými simulacemi lze získat nové informace například o úloze nekanonických interakcí bází nukleových kyselin, hydrataci a dalších vlastnostech, a podstatným způsobem doplnit informace zjištěné rentgenovou krystalografií, NMR, bioinformatikou, a dalšími metodami. Dizertace může zahrnovat jak studium specifických biochemicky zajímavých systémů, tak práce orientované více na testování a vývoj metodiky. Úzce spolupracujeme se zahraničními laboratořemi, například F.H.T. Allain, G. Bussi, N.B. Leontis, N.G. Walter, M. Nowotny a další.

Teorie původu života - studium prebiotických reakcí
Školitel: prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.
Předmětem disertace bude práce v oblasti "origin of life theory", což je dnes obsáhlá oblast výzkumu, sahající od evoluce planetárních systémů přes prebiotickou syntézu základních stavebních komponent živé hmoty až po jednoduché buněčné modely. Teoretické kvantově-chemické metody mohou být velmi efektivně aplikovány na studium prebiotických chemických procesů. Velkou výhodou těchto metod je jejich schopnost popsat procesy, jež v řadě případů nelze uspokojivě či úplně studovat experimentálně. V současné době pracujeme na řadě projektů týkajících se například tzv. formamidové cesty vzniku života, netemplátové syntézy prvních molekul RNA z cyklických nukleotidů, role fotochemických reakcí v prebiotické chemii, kvantově-dynamických simulací, high-energy impact chemii, a některých dalších problémech. Disertace je vhodná zejména pro studenty, kteří mají zájem o použití moderních kvantově-chemických přístupů a mají cit pro chemické reakce. Vzhledem k tomu, že se jedná o náročné téma, konkrétní náplň práce může být stanovena až na základě posouzení schopnosti uchazeče. Úzce spolupracujeme s experimentálními i teoretickými laboratořemi, například E. Di Mauro, R. Salladino, M. Ferus, M. Saitta, J.D. Sutherland and některými dalšími.

Vývoj empirických potenciálů pro simulace nukleových kyselin
Školitel: doc. RNDr. Petr Jurečka, Ph.D.
Cílem práce je vývoj nových empirických potenciálů pro molekulově dynamické simulace nukleových kyselin. Zájem o simulace nukleových kyselin v posledních letech prudce stoupá i díky novým objevům biologických funkcí nekódujích RNA molekul v organismu. Protože experiment nedokáže popsat všechny aspekty chování nukleových kyselin, zvláště pokud jde o atomistické rozlišení na krátkých časových škálách, vzrůstá zájem o teoretické modelování v podobě molekulově dynamických (MD) simulací. MD simulace používají empirické potenciály, které určují kvalitu a spolehlivost výsledků modelování. Bohužel však nejsou tyto potenciály zatím tak dobře prozkoumány, jako je tomu např. u proteinů. Úkolem bude navrhovat zlepšení empirických potenciálů a ty pak testovat na široké škále biologicky zajímavých RNA i DNA motivů se zaměřením na nově publikované X-ray a NMR struktury. Na tom naše skupina spolupracuje se známými světovými laboratořemi např. v Barceloně (F. J. Luque) nebo Salt Lake City, USA (T. E. Cheatham).

Samoorganizované biopolymerní vrstvy a povlaky s minerálními plnivy pro speciální aplikace
Školitel: Prof. Ing. L. Lapčík, Ph.D.
Cílem práce je detailní pochopení a kvantifikace procesů samo organizace gelových polymerních vrstev plněných nano/mikročásticemi anorganických plniv se specifickými vlastnostmi vhodnými pro aplikaci v absorpci mikrovlnné energie. Práce bude zaměřena na vlastní přípravu těchto systémů, mechanismus jejich solidifikace vzhledem k jejich konečné funkční aplikaci, stadium možnosti jejich přípravy a zpracování v technické praxi. Bude provedena charakterizace jejich mikrostruktury a makro strukturního uspořádání, vliv technologie zpracování, povrchové úpravy na výsledné fyzikálně-chemické a materiálové vlastnosti.

Vývoj metod rozšířeného vzorkování konformací biomolekul
Školitel: doc. Mgr. Pavel Banáš, Ph.D.
Toto téma je zaměřené na vývoj simulačních metod, které by umožnovaly efektivně vzorkovat enormní konformační prostor biomolekul. Standardní simulační techniky jsou typicky schopny buď popsat malou část tohoto jinak velmi rozlehlého konformačního prostoru proteinů a nukleových kyselin (RNA a DNA) nebo dovolí vzorkování rozšířit, ale typicky za cenu ztráty atomárního rozlišení. Nové přístupy, které by kombinovaly jak techniky s atomárním rozlišením, tak hrubší coarse-grained techniky v rámci multi-scale popisu, by přinesly nové informace o řadě fyziologických procesů např. skládání biomolekul, či by mohly být použity pro predikci struktury biomolekul. Rychlý vývoj hardwaru v poslední době může spolu s dostatečným vývojem simulačních technik vést k velmi efektivnímu vzorkování konformačního prostoru biomolekul. Naše skupina spolupracuje s několika skupinami po celém světě, které se zabývají jak biomolekulárními simulacemi a vývojem simulačních metod (G. Bussi – Trieste Italy, R. Best – Bethesda, USA) nebo experimentálním studiem struktury a dynamiky biomolekul (N.G.Walter – Ann Arbor, USA, A. Ke – Ithaca, USA).

Molekulové fotoprepínače
Školitel: doc. RNDr. Miroslav Medveď, PhD.
Molekulové fotoprepínače sú foto-responzívne molekulové systémy, ktoré sú schopné pôsobením ELM žiarenia reverzibilne prechádzať z jedného stavu do druhého meniac pritom svoje fotochemické a fyzikálno-chemické vlastnosti. Medzi významné skupiny fotoprepínačov patria napríklad azobenzény, stilbény, spiropyrány/merokyaníny, diarylarény alebo systémy na báze hemitioindiga. Ich štruktúrne zmeny pri prepínaní zahŕňajú buď cis-trans fotoizomerizáciu alebo svetlom aktivovanú cyklizačnú reakciu (pri spätnom kroku dochádza k otvoreniu cyklu). Napriek veľkej variabilite fotoprepínacích systémov sú fotoprepínače s výrazným posunom absorpčného maxima pri izomerizácii  pracujúce vo viditeľnej oblasti vlnových dĺžok pomerne zriedkavé, čo limituje ich využitie najmä v biologických a biomedicínskych aplikáciách. V tomto kontexte sa ukázala byť veľmi sľubnou skupina látok známa ako donorno-akceptorové Stenhousove adukty (DASAs) pripravená v skupine Read de Alaniza [J. Org. Chem., 2014, 79, 11316-11329]. Fotoprepínací mechanizmus DASAs bol podrobne študovaný najmodernejšími spektroskopickými a výpočtovými prístupmi [e.g. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 15596−15599; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 8063 –8068]. V nadväznosti na uvedené štúdie týkajúce sa prvej a druhej generácie fotoprepínačov na báze DASA je cieľom PhD projektu využitie state-of-the-art teoretických prístupov (TDDFT/DFT, CC2, CASSCF/CASPT2, DMRG-CASPT2, …) a prístupov zohľadňujúcich dynamiku excitovaných stavov na štúdium mechanizmov fotoprepínacích reakcií a fotochémie existujúcich aj novonavrhnutých molekulových fotoprepínačov v spolupráci so svetovo uznávanými experimentálnymi skupinami.

Interakce nízkomolekulárních látek s lipidovými membránami
Školitel: doc. RNDr. Karel Berka, Ph.D.
Nízkomolekulární látky se mohou na lipidové membrány adsorbovat, vstupovat do nich, akumulovat se v nich nebo jimi prostupovat na druhou stranu. Ale i membrány jsou svým okolím ovlivňovány a v závislosti na interagujících látkách mohou procházet zvýrazněným vlněním, měnit fázi, vytvářet membránové póry, či se zcela rozpustit. Všechny tyto děje závisí jak na přistupující látce a její koncentraci, tak i na složení samotné membrány. Pro popis takto komplexního chování a pro hledání jeho využití například pro doručování léčiv je nutné vycházet z prověřených dat, které o interakcích malých molekul na membráně shromážděných v bio- a cheminformatických databázích. Cílem projektu je studium chování látek na membránách a jeho modulace úpravami látek či složením membrány. Při řešení projektu budou využívány postupy atomistických počítačových simulací a práce s databázemi. Naše skupina spolupracuje s několika skupinami po celém světě, např. Uppsala Universitet (P. Larsson, P. Hanson), Univerzita Komenského v Bratislave (P. Balgavý), Universite de Limoges (P. Trouillas) či Inserm (F. Di Meo).

studijní obor Organická chemie

Design a syntéza nových heterocyklických sloučenin s potenciální antimikrobiální aktivitou
Design and synthesis of novel heterocyclic compounds with potent antimicrobial activity
Školitel: RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D.
Cílem této disertační práce bude design a syntéza nových heterocyklických sloučenin s potenciální biologickou aktivitou, zejména pak antimikrobiální. Pomocí klasické roztokové syntézy či syntézy na pevné fázi budou připravovány série nových derivátů a následně testovány na řadu jak gram-pozitivních tak gram-negativních bakterií. Dle výsledků biologického testování budou struktury dále upravovány, případně hledán zcela nový farmakofor.

Dusíkaté heterocyklické sloučeniny: syntéza, vývoj nových metod, studium fyzikálně-chemických vlastností a reactivity
Nitrogen-Containing Heterocyclic Compounds: Synthesis, Method Development, Study of Physical-Chemical Properties and Reactivity
Školitel:
doc. RNDr. Petr Cankař, Ph.D.
Téma disertační práce bude zaměřeno na syntézu dusíkatých heterocyklických sloučenin s potencionální biologickou relevancí, případně vývoji nových syntetických metod. U připravených sloučenin budou studovány fyzikálně-chemické vlastnosti, reaktivita a potencionální biologická aktivita.

Příprava nových semisyntetických triterpenů a studium jejich biologických vlastností
Preparation of new semisynthetic triterpenes and study of their biological properties
Školitel:
doc. RNDr. Milan Urban, Ph.D.
V rámci této práce budou připravovány nové deriváty přírodních látek - triterpenů za účelem zlepšení jejich protinádorové aktivity a farmakologických vlastností. Triterpenický skelet lupanu, oleananu, ursanu nebo friedelinu bude modifikován zejména zavedením heterocyklů, dále budou připravovány sekoderiváty, výše oxidované deriváty a konjugáty s dalšími molekulami. Aktivní molekuly budou dále využity pro studium mechanizmu účinku a budou hledány prodrugs, které by měly zlepšit jejich rozpustnost a biodostupnost.

Výzkum nových fluorescenčních systémů pro použití v molekulární elektronice a chemické biologii
Study of new fluorescent systems for applications in molecular electronics and chemical biology
Školitel: prof. RNDr. Jan Hlaváč, Ph.D.
Molekulární elektronika je obor zaměřený na výzkum chemických sloučenin, které mohou nahrazovat různé elektronické součástky. Hlavním motivem studií v této oblasti je minimalizace rozměrů elektronických zařízení. Přestože celá řada chemických sloučenin byla již popsána jako součást operačních zesilovačů ovladatelných změnou prostředí a jejich kombinace dala vznik některým složitějším obvodům, jejich praktické aplikace jsou z mnoha důvodů dosud omezeny. Jedna z nejrozšířenějších oblastí využití takovýchto molekul je chemická biologie, kde jedním z důležitých cílů je co nejpřesnější detekce signifikantních markerů charakteristických pro relevantní metabolické přeměny nebo vizualizace doručení léčiva na předem určené místo a jeho uvolnění.
Předložené téma bude zaměřeno na vývoj molekulárně elektronických součástek, které budou zcela nové nebo získají důležité výhody oproti stávajícím systémům. Aplikace těchto molekulárně elektronických zařízení bude směřována do oblasti chemické biologie s cílem detekovat více různých analytů (markerů) pomocí jednoho systému. Multianalytické systémy budou vyvíjeny i bez nutnosti jejich molekulárně elektronické podstaty.

studijní program Nanomateriálová chemie

Chemie grafenových derivátů
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Grafen je bezesporu revolučním materiálem s mimořádnými vlastnostmi. Avšak některé jeho vlastnosti např. hydrofobicita, nulový zakázaný pás či nízká chemická reaktivita, limitují uplatnění grafenu pro určité aplikace např. v elektronice či biologickém senzingu. Proto hledáme cesty pro úpravy grafenu, abychom dosáhli cílené modifikace jeho vlastností. Grafen lze modifikovat, jak cestou kovalentní, tak i nekovalentní chemie (Chem. Rev., 112(11), 6156-6214, 2012). Rámcové téma se zaměřuje na hledání alternativních cest pro přípravu grafenových derivátů např. z fluorografenu (Appl. Mater. Today, 9, 60-70, 2017), dále na pochopení mechanismů chemických reakcí v uhlíkových 2D materiálech (J. Phys. Chem. Lett., 9(13), 3580–3585, 2018, Nanoscale, 10, 4696-4707, 2018, J. Phys. Chem. Letters, 6(8), 1430-1434, 2015) a v neposlední řadě pochopení fyzikálně-chemických vlastností grafenových derivátů, jako např. magnetismu (Nat. Commun., 8, 14525 , 2017, Adv. Funct. Mater., 28(22), 1800592, 2018, J. Am. Chem. Soc., 139(8), 3171–3180, 2017) či kapacitance (Adv. Funct. Mater., 28(29), 1801111, 2018). K řešení rámcového tématu lze přistupovat experimentálními technikami. Kdy po syntéze využívající např. chemii fluorografenu, budou připravené deriváty charakterizovány širokou škálou charakterizačních technik (HR-TEM, SEM, AFM, XPS, Raman atp., viz např. ACS Nano, 11(3), 2982–2991, 2017, Chem. Mater., 29(3), 926–930, 2017) a vyhodnocovány vlastnosti připravených derivátů pro aplikace v oblasti senzingu, elektrokatalýzy, heterogenní katalýzy, ukládání energie atp. K řešení rámcového tématu lze přistoupit i formou technik počítačové chemie (na úrovni DFT, pokročilých DFT technik a post-HF) a simulací (molekulárně dynamické simulace na úrovni všech atomů až po hrubozrnné modely), které se osvědčily pro studium uhlíkových nanomateriálů (Phys. Chem. Chem. Phys., 18(48), 6351-6372, 2016). Konkrétní témata pak mohou být zaměřená na návrh, syntézu a charakterizaci nových grafenových derivátů s požadovanými vlastnostmi (např. magnetismem, elektronickými vlastnostmi, disperzibilitou v polárních/nepolárních médiích atp.), pochopení povahy nekovalentních interakcí ke grafenu a jeho derivátům, pochopení vztahů mezi strukturou a vlastnostmi, apod. Téma je podporováno ERC grantem. 

Fyzikální vlastnosti práškových materiálů ve farmaceutickém průmyslu
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Reologické chování práškových materiálů je komplexní fenomén, ve kterém se projevují vlastnosti jednotlivých komponent soustavy a jejich vzájemné interakce. Povrchové vlastnosti přispívají významným způsobem k celkovému chování práškových (nano)materiálů (Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 24, 64–71, 2016). Cílem projektu je pochopení povrchových vlastností práškových nanomateriálů a nalezení vztahů mezi povrchovými a dalšími vlastnosti, např. mechanickými, (elektro)katalytickou účinností atp. a dále využití pochopených souvislostí pro racionální návrh postupů, jak cíleně ovlivnit povrchové vlastnosti práškových materiálů. Práškové materiály budou charakterizovány celou škálou experimentálních technik, které dovolují komplexní posouzení jejich vlastností. Povrchové vlastnosti budou studovány kombinací různých technik, např. analýzou povrchové energie inverzní plynovou chromatografií (IGC-SEA, Adv. Colloid Interface. Sci., 212, 21-44, 2014), mikroskopickými technikami (SEM, AFM, TEM), práškovou reologií a měřením plochy povrchu BET. Součástí projektu je interpretace experimentálních pozorování metodami teoretické a výpočetní chemie, která dovoluje pochopit např. chování adsorbátů na povrchů systémů a vyvodit z toho závěry o povrchové energie, povaze míst s vysokou povrchovou energií atp. (Nanoscale, 10, 8979-8988, 2018, J. Chem. Theory Comput., 13(3), 1328–1340, 2017, J. Phys. Chem. C., 119(35), 20535-20543, 2015, Phys. Rev. B., 91(11), 115402, 2015, Carbon, 73, 448-453, 2014, J. Am. Chem. Soc., 135(16), 6372-6377, 2013). Projekt bude řešen ve spolupráci s firmou TEVA Czech Industries, s.r.o., Opava.

Hybridní nanostruktury pro fotoelektrochemické štěpení vody
Školitel: prof. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D.
Slunečním zářením iniciované štěpení vody reprezentuje vysoce perspektivní technologii pro výrobu vodíku (H2), jakožto ekonomicky ideálního zdroje energie z obnovitelných zdrojů. Reakce rozkladu vody (2H2O→2H2+O2) je endotermická (E=1.23 V vs RHE) a sestává se ze dvou dílčích reakcí: 2H+ + 2e → H2 (HER, E°red = 0.0 V) a 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-(OER, E°ox = 1.23 V). Vhodné polovodiče sloužící jako katalyzátory těchto reakcí, by měly absorbovat fotony s energií vyšší než 1.23 eV a mít hranu vodivostního pásu pod E°red a valenčního pásu nad E°ox. I přes splnění těchto podmínek, nevyhnutelné kinetické ztráty a ztráty vlivem přepětí způsobí, že skutečná energie nutná k uskutečnění štěpení vody je v intervalu 1.6-2.4 eV. Tato závažná termodynamická a kinetická omezení jsou příčinou, že ještě nebyl nalezen polovodič schopný účinně zprostředkovat tuto reakci. Oxidy přechodných kovů jako např. TiO2, α-Fe2O3, WO3, ZnO, BiVO4 představují vysoce stabilní materiály odolné proti chemické a (foto)korozi a jsou stále vnímány jako nejpřijatelnější volba pro fotoelektrochemické (PEC) aplikace. I přes jejich vhodné vlastnosti, je stále nutné vyřešit řadu klíčových nedostatků. Existuje několik základních přístupů, jak efektivně zvýšit PEC aktivitu zmíněných polovodičů: (i) příprava materiálů v 1D formě (nanotyče, nanotuby, nanovlákna, atd.) k překonání krátké difuzní délky fotogenerovaných nosičů náboje a snížení míry jejich zpětné rekombinace, (ii) inženýrství multikomponentních hybridních nanostruktur pro zvýšení dynamiky fotogenerovaných nosičů náboje a (iii) užitím ko-katalyzátorů a/nebo optických sensitizátorů ke zvýšení strukturní stability a rozšíření spektrální oblasti pro absorpci dopadajícího světla.
Rámcové téma tohoto PhD výzkumného projektu je vývoj nové třídy multikomponentních hybridních systémů složených z centrálního polovodiče (CS), zejména TiO2, α-Fe2O3, WO3, ZnO, BiVO4 s řízeným tvarem a dimenzionalitou (1D-nanotrubky, 2D-tenké filmy). Klíčový přínos je vnímám v simultánní a synergické kombinaci několika strategií (nanostrukturování, depozice ko-katalyzátoru, povrchová sensitizace), obvykle vyvíjených samostatně. Nanostrukturní CS bude kombinován s hetero-partnerem se specifickou funkcionalitou (rozšířená absorpce světla, významná účinnost v přenosu náboje, zvýšená mobilita nosičů). Efektivní interakce jednotlivých komponent povede ke zvýšení PEC účinnosti kompozitního systému.

Nekovalentní interakce na kovových a nekovových površích: kvantově chemická studie
Školitel: prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc., FRSC
Nekovalentní interakce malých a středních molekul na kovových i nekovových površích budou studovány pomocí neempirických a semiempirických metod kvantové chemie. Budou určeny struktury, geometrie a interakční energie (a jejich komponenty). Dále budou vyšetřeny také elektrické a magnetické vlastnosti jak isolovaných molekul tak také molekul adsorbovaných na povrchu. Při studiu budou použity jak klastrové tak i periodické výpočetní modely.

Nanomateriály pro biologické aplikace
Školitel: doc. RNDr. Aleš Panáček, Ph.D.
Nanostrukturní materiály jsou unikátní díky specifickým fyzikálně chemickým vlastnostem, které se odráží i ve specifické interakci s živými organismy, díky čemuž nanomateriály vykazují ojedinělé biologické vlastnosti. Užitné vlastnosti nanomateriálů s biologickými vlastnostmi jsou široké a lze je využít např. v medicíně k léčbě či diagnostice onemocnění, biologicky aktivní nanomateriály mohou být uplatněny v průmyslových odvětvích či v environmentálních aplikacích pro odstranění nežádoucích biologických, především mikrobiálních, kontaminací. Typickým příkladem jsou nanočástice stříbra, které vykazují vysokou antimikrobiální aktivitu, které lze využít v léčbě mikrobiálních infekcí včetně těch, které jsou způsobeny vysoce rezistentními bakteriálními kmeny, u nichž selhává léčba pomocí klasických antibiotik. Na druhou stranu je potřeba brát zřetel na případné nežádoucí biologické účinky nanomateriálů při interakci s biologickými systémy, které se mohou vyskytovat právě díky jejich unikátním a neobvyklým biologickým vlastnostem. Studium mechanismu interakce nanomateriálů s biologickými systémy na různé buněčné úrovni a jejich využití pro biologické a medicínské aplikace tak představuje velice zajímavou a pestrou vědecko-výzkumnou oblast.

Nanomateriály pro katalytické aplikace
Školitel: doc. RNDr. Aleš Panáček, Ph.D.
Nanočástice ušlechtilých kovů vykazují díky svým specifickým fyzikálně chemickým vlastnostem vysokou chemickou aktivitu, konkrétně vysokou katalytickou aktivitu. Katalytické účinky jsou dány jednak samotnou chemickou povahu uvedených kovů, a navíc mohou být zvýšeny nanorozměry a morfologií částic těchto kovů, které vedou k obrovskému nárůstu plochy povrchu daného kovu nutnému pro efektivní průběh heterogenní katalýzy. Nanočástice kovů skupiny I. B vykazují vysokou katalytickou aktivitu zejména v redox reakcích, kovy skupiny platiny a kovy příbuzné jsou pak vysoce efektivní v reakcích za účasti vodíku, což se týká zejména syntézy jednoduchých uhlovodíků a jejich derivátů (např. Fischer-Tropschova syntéza). V oblasti katalytických aplikací lze výzkum a vývoj zaměřit zejména na syntézu a vývoj vysoce katalyticky efektivních nanomateriálů na bázi kovů a jejich sloučenin aplikovatelných např. pro environmentální technologie (např. redox reakce a likvidace polutantů ve vodách), anebo v oblasti průmyslové chemie v řadě chemických procesů (výroba etylenoxidu, Fisher-Tropschova syntéza) či v oblasti technologií pro energetiku (reformace CO2 na methanol, vysoce aktivní elektrody pro palivové články). Praktické aplikace nanomateriálů jsou však často doprovázeny agregátní nestabilitou nanočástic kovů či omezenou možností separace po provedení reakce v reálných aplikačních systémech. Jednou z možností, jak předcházet těmto nežádoucím jevům, je ukotvení nanočástic kovů na zvolené inertní substráty. Jako příklad lze uvést přírodní hlinitokřemičitanové materiály, oxidy kovů či magnetické materiály, jako jsou oxidy železa, které dále usnadňují magnetickou separaci katalyzátoru po provedení reakce.

Příprava nanočástic a nanokompozitů pro katalytické nebo spektroskopické aplikace
Školitel: doc. RNDr. Robert Prucek, Ph.D.
Současný vývoj v oblasti nanotechnologií směřuje od přípravy a využití izolovaných nanočástic k systémům, kdy jsou pevně zachyceny na vhodném podkladu (koloidní částice, mikročástice či makrosystémy). Takovéto kompozity vykazují jedinečné fyzikálně chemické vlastnosti, odlišné od samotných nanočástic. Mimo zvýšené agregátní stability nanočástic dochází často k synergickému efektu zlepšení fyzikálně chemických vlastností zmíněných materiálů (např. katalytická aktivita, optické vlastnosti, separace, agregátní stabilita, atd.).
Cílem této práce bude výzkum a vývoj v oblasti přípravy, charakterizace a aplikace nanočástic ušlechtilých kovů (měď, stříbro, zlato, platina, paladium, atd.) případně jejich sloučenin. Oblast přípravy bude výzkum zacílen na vývoj a optimalizaci metod přípravy nanočástic a nanokompozitů na bázi uvedených kovů a případně jejich sloučenin (ve formě vodných disperzí, samoorganizovaných vrstev či imobilizovaných částic na nosičích typu: SiO2, Al2O3, ZrO2, FexOy, sklo, křemen, aj.) včetně jejich charakterizace (velikost, morfologie, stabilita, atd.). Zmíněné materiály budou následně studovány a testovány z hlediska jejich efektivity pro účely heterogenní katalýzy či spektroskopických aplikací (povrchem zesílená Ramanova spektroskopie).
V oblasti katalýzy jsou mikro či nanočástice, případně nanokompozity používány ve velmi velkém měřítku v oblasti organické syntézy (Ullmannova syntéza, Fischer-Tropsch syntéza, příprava amoniaku (Haber-Bosch reakce), hydrogenační či dehydrogenační reakce, Suzukiho reakce, atd.), dále v oblasti velmi intenzivně se rozvíjejících oblastech jakými jsou palivové články, fotovoltaika, fotokatalýza, fotochemické štěpení vody, katalyzátory v automobilech pro oxidaci nespálených uhlovodíků, oxidu uhelnatého a redukci oxidů dusíku. Další významnou aplikací zmíněných materiálů je jejich použití v pokročilých oxidačních procesech využívaných pro sanační technologie používaných pro čištění odpadních vod a starých ekologických zátěží. Společným a často se vyskytujícím požadavkem podmiňujícím průmyslovou aplikaci je jejich schopnost odbourávat toxické a často také perzistentní organické polutanty, které vzdorují nebo přímo deaktivují tradičně používaný biologický stupeň, tvořící nedílnou součást většiny čističek odpadních vod.
Povrchem zesílená Ramanova spektroskopie se řadí mezi moderní analytické techniky umožňující detekovat velmi nízké koncentrace látek. Neustálý vývoj Ramanovských spektrometrů má za následek, že tyto instrumenty se stávají cenově dostupnější a díky tomu se stále více rozšiřuje počet těchto přístrojů nejen na vědeckých pracovištích, ale zejména se tyto přístroje stávají běžnou součástí komerčních laboratoří. Velmi důležitou oblastí, kde lze tyto přístroje nalézt, ať již ve formě klasických či zejména mobilních verzích, jsou vybrané složky policie, hasičského záchranného sboru či armády, kde jsou tyto instrumenty využívány pro identifikaci hořlavin, drog, výbušnin, apod. Jelikož má povrchem zesílená Ramanova spektroskopie velmi značný potenciál, který ji předurčuje k budoucímu rozšíření do mnoha oblastí lidské činnosti (rychlá a citlivá detekce výbušnin, drog, či detekce markerů pro stanovení chorob, toxikologie, forenzní analýza atd.), tak cílem dané problematiky bude reprodukovatelná příprava efektivních, spolehlivých, a jednoduše použitelných substrátů založených
na bázi stříbra a zlata.

Studium tvorby nanočástic a jejich souborů organizovaných na povrchu či v objemu tuhé fáze
Školitel: doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.
Současný vývoj v oblasti nanotechnologií směřuje od přípravy a využití izolovaných nanočástic k sofistikovanějším systémům organizovaných souborů nanočástic, které jsou pevně zakotveny na pevných površích ať už makroskopického tak i mikroskopického (zakřivení povrchu řádu jednotek až desítek mikrometrů) charakteru. Takové systémy vykazují unikátní fyzikálně chemické vlastnosti, nepozorovatelné u izolovaných nanočástic. Mimo zvýšené agregátní stability i chemické odolnosti nanočástic dochází v takových případech mnohdy k synergickému efektu součtu pozitivních vlastností kom binovaných systémů. Nanočástice zakotvené na povrchu tuhé fáze ovlivňují typicky její fyzikálně chemické vlastnosti (povrchová energie a s ní spojená smáčivost, korozivzdornost, biokompatibilita, odolnost proti kolonizaci mikroorganismy apod.) a naopak nanočástice samotné jsou výrazně ovlivněny přítomností tuhé fáze, na jejímž povrchu jsou zakotveny (stabilita agregátní i chemická, katalytická aktivita, optické vlastnosti apod.). V základním principu lze rozdělit metody přípravy takových souborů na dva hlavní směry, podle velikostního měřítka tuhé fáze, s níž jsou nanočástice kombinovány. V případě makroskopických objektů v měřítku 10-3 m a větších se v principu jedná o tvorbu povrchových filmů s obsahem nanočástic resp. o zapracování nanočástic přímo do objemu tuhé fáze. Pro tvorbu povrchových filmů je využívána řada fyzikálně chemických technik, v tomto případě se jedná zejména o metody typu dip-coating, spin-coating a metodu Langmuir-Blodgettové filmů. Pro zapracování nanočástic do objemu tuhé fáze lze pak využít buď přímo metodu syntézy tuhé fáze v systému obsahujícím příslušné nanočástice nebo lze nanočástice mechanicky zamíchat (kompaundace) do objemu již existující tuhé fáze (typicky se jedná o polymerní látky). V případě mikroskopických rozměrů tuhé fáze (typicky jednotky až stovky mikrometrů) se nejčastěji používají metody založené na adsorpci nanočástic na povrchu tuhé fáze ať již přímo, tak i prostřednictvím vhodných modifikátorů (polymery, povrchově aktivní látky, nízkomolekulární látky s vhodnými funkčními skupinami). Nanočástice se do systému s mikročásticemi tuhé fáze mohou přidat až po předchozí přípravě v jiném systému nebo (a to mnohdy efektivněji) přímo syntetizovat v přítomnosti mikročástic tuhé fáze.
Připravené kompozitní materiály mají, jak již bylo zmíněno, mnohdy výrazně odlišné fyzikálně chemické vlastnosti oproti výchozím systémům. Typicky dochází ke změnám povrchové energie, bioaktivity povrchů, katalytické aktivity zúčastněných systémů či ke změně optických vlastností. Tyto nové vlastnosti lze využít v řadě aplikací, jako jsou velmi špatně smáčivé či naopak velmi dobře smáčivé povrchy (průmysl nátěrových hmot včetně technologie jejich nanášení, samočistící povrchy, nezamlžující se povrchy), dále se mění interakce povrchu s živými systémy (biokompatibilní povrchy či antibakteriální povrchy pro aplikace v medicíně i běžné praxi) a rovněž dochází ke změnám katalytické aktivity původních systémů (elektrochemické aplikace, katalýza v kapalné i plynné fázi, optické senzory na bázi povrchem zesíleného Ramanova rozptylu).

Fázové přechody a možnost jejich ovlivnění za pomoci nanotechnologií
Školitel: doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.
Fázové přechody mezi skupenskými stavy u čistých látek (fázové přechody 1. řádu) jsou jednoznačně určeny teplotou a tlakem okolí, s nímž je studovaný systém v rovnováze. Slovo rovnováha zde ovšem hraje velmi důležitou roli, protože pokud je studovaný systém mimo rovnováhu (vyvolanou například velmi rychlým ochlazováním), nedochází k fázovému přechodu za podmínek určených pro rovnovážný stav a soustava může po určitou dobu existovat v jiném skupenství, než by tomu bylo za rovnovážných podmínek (metastabilní stavy, např. voda podchlazená pod 0°C). Podobné situace lze ovšem dosáhnout i tak, že původní čistou látku smícháme s jinou látkou a vzniklá směs se pak chová z hlediska skupenského stavu odlišně od původní čisté látky (např. přídavek ethanolu do vody snižuje teplotu tuhnutí vzniklé směsi oproti čisté vodě, jak popisuje Raoultův zákon v podobě kryoskopické rovnice). Přechody mezi skupenskými stavy se ale v reálném světě řídí velmi složitými zákony, souvisejícími s problematikou tvorby nové fáze. Vznik nové fáze v objemu fáze původní vyžaduje vynaložení určité práce nutné na vytvoření fázového rozhraní – homogenní nukleace. Tato práce souvisí s již výše zmíněným vychýlením soustavy z rovnovážného stavu (u kapalin je to typicky podchlazení). Přítomností heterogenních příměsí (typicky nečistoty) v původní fázi lze ale tuto práci na vytvoření nového fázového rozhraní výrazně snížit za situace, kdy nově vznikající fáze smáčí povrch heterogenní příměsi (např. krystalizační centra). Mnohé oblasti běžné lidské praxe ovšem narážejí na limity dané ať už potřebou dodání velkého množství práce pro uskutečnění fázového přechodu (např. výroba umělého sněhu pomocí sněhových děl) nebo naopak související s příliš rychlým průběhem fázového přechodu díky přítomnosti vhodného povrchu pro vznik nové fáze (např. rosení skel v chladném počasí). Ovlivnění fázových přechodů oběma směry tak představuje důležitou oblast fyzikálně chemického výzkumu, kde mohou nalézt své uplatnění i nanotechnologie. Nanočástice díky vysokému poměru počtu povrchových atomů vůči počtu atomů v objemu částice oplývají přebytkem povrchové energie a jsou tak ideálním nástrojem pro modifikaci průběhu fázových přechodů čistých látek. I velmi malé množství hmoty rozptýlené do nanorozměrů může zásadně ovlivnit nejen technologické procesy, ale i procesy probíhající přirozeně v přírodě. Lidé už dlouho využívají rozprašování velmi malých částic AgI do atmosféry pro vyvolání deště, protože na těchto malých částicích dochází ke kondenzaci vodních par za vzniku mraků a tedy deště. Rovněž výroba umělého sněhu pomocí sněhových děl probíhá snadněji po přídavku disperze velmi malých částic do rozstřikované vody, protože na nich dochází snadněji ke tvorbě krystalků ledu oproti situaci, kdy by krystalky ledu musely vznikat homogenní nukleací. Ale existují i nepříznivé situace vyvolané člověkem v přírodě (i když neúmyslně), které zhoršují poměry v životním prostředí. Aerosoly produkované lidskou činností (doprava, průmyslové exhalace i exhalace z domácností) způsobují kondenzaci vodních par v hustě obydlených aglomeracích za tvorby velmi nízké oblačnosti, která omezuje další proudění škodlivin v ovzduší do větších vzdáleností a jejich zvýšené koncentrace se tak projevují jako zdraví škodlivý smog, což je směs mikrokapiček vody, tuhách částeček a řady toxických plynných látek produkovaných jak člověkem tak i účinkem slunečního záření na tento chemický kotel dusící zejména v zimním období mnohá světová velkoměsta.

Katalytická aktivita nanočástic kovů a jejich kompozitů pro aplikace v energetice
Školitel: doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.
Nanomateriály na bázi kovů a jejich sloučenin oplývají řadou unikátních vlastností z pohledu řady přírodovědných oborů. Z hlediska chemie se jedná zejména o jejich katalytickou aktivitu, která je v prvé řadě spojena s vysokým poměrem mezi atomy či molekulami na povrchu částice oproti jejímu objemu. Současný vývoj v oblasti nanotechnologií pro energetické aplikace souvisí právě s touto vysokou katalytickou aktivitou nanomateriálů. Mimo výzkum směřující k vývoji nových systémů získávání energie ať již chemickou cestou (elektrochemické články) či cestou konverze sluneční energie je pozornost řady výzkumných týmů zaměřena i do oblasti uchování energie v energeticky bohatých sloučeninách. Jednu z takových reakcí, která umožňuje uchování získané energie pro pozdější použití a současně eliminuje i část nepříznivých emisí oxidu uhličitého je redukce tohoto produktu spalování fosilních paliv za vzniku řady organických sloučenin pro zpětné použití v energetice, ale i s další využitelností pro chemický průmysl či dopravu. Jedná se o reakci redukce oxidu uhličitého vodíkem za vzniku řady uhlovodíků a dalších organických sloučenin, typicky methanolu. Tato reakce, obdobná Fischer-Tropschově syntéze uhlovodíků z oxidu uhelnatého, probíhá efektivně jen s pomocí katalytických systémů na bázi kovů či jejich sloučenin (nejčastěji oxidů). Dlouhodobé zkušenosti z oblasti výzkumu katalytické aktivity kovových nanomateriálů na půdě PřF UPOL vedly v poslední době k vývoji efektivního kompozitního nanokatalyzátoru pro tuto reakci na bázi nanočástic mědi navázaných na nanostrukturovaném oxidu železitém. První testy tohoto katalyzátoru ve spolupráci s katalytickou skupinou Dr. Vajdy z Argonne National Laboratory (Chicago, USA) ukázaly vysokou aktivitu tohoto katalyzátoru vzhledem k produkci uhlovodíků. Další výzkum bude prováděn za pomoci mikroreaktoru firmy PID pro studium heterogenní katalýzy v plynných reakčních systémech s propojením s analytickým systémem na bázi GC/MS. Hlavním cílem tohoto tematického zaměření doktorské práce tak bude výzkum a vývoj katalytického systému na bázi nanočástic ušlechtilých kovů kombinovaných s nanočásticemi oxidů železa s vysokou katalytickou aktivitou pro nízkoteplotní (do cca 300 °C) hydrogenaci oxidu uhličitého za vzniku dále využitelných sloučenin nejen pro energetiku, ale i další oblasti lidské činnosti.

Teoretické studium přenosu náboje v nanostrukturách
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Nanotechnologie jsou jedním z klíčových vědních oborů, který zásadně ovlivní vývoj naší společnosti. Jedním z perspektivních směrů nanotechnologií je spojen s možností kontroly náboje a spinu na atomárním měřítku. Možnost aktivně kontrolovat přenos náboje na atomární úrovni v nanostrutktur otvírá nové možnosti v oblasti nanoelektroniky. Hlubší pochopení procesů spojených s přenosem náboje na atomární úrovni vyžaduje nové postupy v oblasti teoretických simulací.
V rámci doktorského studia si student osvojí základní teoretické metody pro počítačové simulace elektronové a atomární struktury nanostruktur na povrchu pevné látky. Osvojí si teoretické základy rastrovací mikroskopie a transportu náboje na atomární úrovni. Zejména si osvojení výpočetní metody spojené s teorií funkcionálu hustoty a její aplikaci na vybrané problémy přenosu náboje v nanostrukturách.
Cílem práce budou studie vybraných problémů popisu tvorby nanostruktur na površích pevných látek a jejich fyzikálních a chemických vlastností pomocí numerických simulací. Výpočty budou prováděny v úzké spolupráci s experimentálními měřeními. V rámci doktorského studia je také předpokládán další vývoj počítačových simulací.

Chemické a fyzikální vlastnosti molekulárních nanostruktur na površích studované pomocí rastrovacích mikroskopů
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Nanotechnologie jsou jedním z klíčových vědních oborů, který zásadně ovlivní vývoj naší společnosti. Nástup éry nanotechnologií je úzce spjat s vynálezem rastrovacích mikroskopů, které umožňují nejen dosažení atomárního rozlišení na površích pevných látek, ale také manipulace jednotlivých atomů či molekul. Současný rozvoj rastrovacích mikroskopů pracujících v ultra-vysokém vakuu umožňuje provádět měření s vysokým rozlišením atomárních sil a tunelovacích proudů na jednotlivých atomech či molekulách na povrchu pevné látky. Možnost současného měření atomárních sil a tunelovacího proudu otvírá zcela nové možnosti pro charakterizaci jednotlivých molekul nebo molekulárních nanostruktur na povrchu pevné látky.
Cílem této práce je osvojení si práce s mikroskopem atomárních sil a rastrovacím tunelovacím mikroskopem pracujícím ve vysokém vakuu. V rámci studia bude provádět měření atomární a elektronové struktury vybraných molekulárních komplexů na povrchu pevných látek s vysokým rozlišení. Hlavním cílem práce je studium vybraných chemických a fyzikálních vlastností molekulárních systémů.

Teoretické studium materiálových vlastností molekulárních nanostruktur na površích pevných látek
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Rozvoj chemie na površích a rastrovací mikroskopie umožnili významný posun v možnosti přípravy molekulárních nanostruktur na površích pevných látek a charakterizaci jejich  materiálových vlastností na atomární úrovni. V mnoha případech tyto molekulární nanostruktury  vykazují zcela nové vlastnosti perspektivní pro molekulární elektroniku, nanokatalýzu, nanofotoniku atd. Nicméně hlubší pochopení nových materiálových vlastností není možné bez počítačových simulací elektronové a atomární struktury těchto systémů.
Cílem této práce je si osvojit teoretický popis rastrovacích mikroskopů a elektronové struktury molekulárních nanostruktur na površích pevných látek. V rámci studia budou prováděny počítačové simulace vybraných molekulárních komplexů na povrchu pevných látek na bázi teorie funkcionálu hustoty včetně simulací obrázků rastrovacích mikroskopů. Teoretická analýza bude prováděna v těsné spolupráci s experimentální skupinou, což umožní získání komplexního obrázku studovaných procesů.

Studium přípravy a charakterizace minerálních nano plniv jako nosičů bioaktivních látek pro technické aplikace
Školitel: Prof. Ing. L. Lapčík, Ph.D.
Cílem práce je studium přípravy minerálních nanoplniv na bázi aluminosilikátů jako nosičů biologicky aktivních substancí s řízeným uvolňováním aktivních složek v čase nebo dle vnějšího stimulu. Budou zde připraveny systémy vhodné jako antimikrobiální plniva pro aplikace v kosmetickém případně automobilovém průmyslu s řízenou kinetikou uvolňování aktivních substancí v časové ose nebo na základě vnějšího stimulu. Práce má za cíl pochopení interakce nosič/aktivní substance, jeho mechanizmus a kinetiku adsorpce a desorpce za přesně daných experimentálních podmínek. Práce bude zahrnovat širokou škálu charakterizačních technik na bázi fyzikálně chemických metod, spektrálních metod a mikroskopických metod.

Magnetismus 2D systémů
Školitel: doc. Mgr. Jiří Tuček, Ph.D.
Dlouhodobou výzvou vědecké komunity je vyvinout nekovové magnetické systémy založené na uhlíku. Nicméně doposud nebyl magnetismus samoudržitelný při vyšších teplotách (až při pokojové teplotě) experimentálně pozorován pro jakýkoliv materiál na bázi prvků pouze s s a p orbitaly včetně všech uhlíkových alotropů. Mezi uhlíkovými nanoalotropy byl grafén identifikován jako nejperspektivnější kandidát, který by mohl vykazovat zajímavé samoudržitelné magnetické vlastnosti v případě, že jsou generovány defekty. Defekty zahrnují odchylky od lokální topologie/topografie, vakance, dopace atomy neuhlíkové podstaty v mřížce grafénu, tzv. adatomy (tj. atomy adsorbované na povrch listu grafénu), smíšenou sp2/sp3 hybridizaci (tj. vhodný poměr sp2/sp3) a hrany typu cikcak (tj. defekty vyvolané prostorovým omezením). Vtisknutí magnetismu grafénu či jeho derivátům samoudržitelného při pokojové teplotě grafen je tudíž široce vnímáno jako klíčová výzva pro další rozvoj 2D materiálů na bázi uhlíku s obrovským potenciálem v spintronických zařízeních, medicíně, environmentálních technologiích atd. Hlavní cíl tohoto PhD rámcového tématu bude tudíž spočívat v nalezení, jak experimentálně tak teoreticky, optimální kombinace poruch různé povahy a vhodné sp3 funkcionalizaci k vytváření magnetických center, podnícení jejich komunikace a zároveň zachování role vodivostních elektronů. Vtistění magnetického uspořádání bude rovněž teoreticky a experimentálně studováno pro systémy analogické 2D grafenu, například, MoS2, WS2, apod.

Informatika

studijní obor Informatika

Analýza relačních dat
Relational data analysis
Školitel: prof. RNDr. Radim Bělohlávek, DSc.
Cílem práce je vyvinout nové metody a algoritmy pro analýzu relačních dat, zejména pro hledání shluků a pojmů v datech, závislostí v datech, faktorizace a snižování dimenzionality dat. Součástíí práce bude zkoumání časové složitosti vybraných problémů  a navrhovaných algoritmů a testování metod a algoritmů na datech.

Výpočetní a stavová složitost vlastností diskrétních systémů
Computational and state complexity of properties of discrete event systems
Školitel: prof. RNDr. Radim Bělohlávek, DSc.
Cílem práce bude prostudovat výpočetní a stavovou složitost vlastností systémů s diskrétními událostmi a operací používaných v supervizním řízení diskrétních systémů. Studované diskrétní systémy mohou být modelovány pomocí různých formalizmů, jako jsou automaty či Petriho sítě. Práce se zaměří jak na studium složitosti obecných vlastností systémů, tak i na hledání postačujících podmínek na systémy pro dosažení efektivní složitosti.

Verifikační problémy: algoritmy, složitost, experimenty
Verification problems: algorithms, complexity, experiments
Školitel: doc. RNDr. Petr Jančar, CSc.
V oblasti automatizované verifikace žádoucích vlastností softwarových a hardwarových systémů se objevují mnohé problémy, jejichž výpočetní složitost dosud nebyla uspokojivě objasněna. Cílem návrhu této práce je přitáhnout k tomuto tématu studenta, jenž může být také zapojen do běžícího projektu GAČR. Výzkumné úsilí může být zaměřeno na teoretické a/nebo experimentální výsledky.

Zjednodušování axiomatických systémů
Školitel: doc. RNDr. Miroslav Kolařík, Ph.D.
Hlavním cílem je vyřešit některé konkrétní otevřené problémy z oblasti zjednodušování axiomatických systémů. Očekává se, že se student seznámí s nejnovějšími poznatky v oblasti, včetně souvisejících softwarových nástrojů, a poté navrhne vastní algoritmy a implementuje vlastní softwarový nástroj. Aplikace by měla být schopna odvodit nové identity z daného axiomatického systému (pokud to čas a paměť dovolí). Aplikace bude dále umět ověřovat nezávislost daných axiomů hledáním modelů splňujících všechny axiomy daného axiomatického systému kromě jednoho. 

Topologická analýza dat
Školitel: doc. RNDr. Michal Krupka, Ph.D.
Topologická analýza dat je metoda zpracování dat metodami topologie. Je zaměřená na zjišťování topologických charakteristik dat (jako jsou homologie), odstraňování šumu, redukci dimenzionality atd. Cílem práce je metodu nastudovat, přehledně popsat a přinést nové výsledky jak v oblasti teoretické, tak aplikační.

Struktura minimálních teorií v neklasických logikách a jejich fragmentech
Structure of minimal theories in non-classic logics and their fragments
Školitel: doc. RNDr. Vilém Vychodil, Ph.D.
Záměrem práce je charakterizovat minimální množiny formulí v jazycích neklasických logic pomocí vlastností jejich modelů. Cílem je rozšířit existující výsledky o minimalitě množin formulí pro co možná nejširší třídu neklasických logik a fragmentů jejich jazyků. Výzkum může rovněž zahrnovat návrh a analýzu souvisejících algoritmů. U uchazečů se předpokládá znalost matematické logiky a programování.

Vyhledávání digitálních dokumentů
Školitel: doc. RNDr. Michal Krupka, Ph.D.
Práce se bude zabývat možnostmi použití formální konceptuální analýzy a dalších existujících i nových metod na efektivní vyhledávání digitálních dokumentů. Součástí práce bude softwarová implementace realizovaná ve spolupráci s externí firmou.

Matematika

studijní obor Algebra a geometrie

Agregační operátory na svazech a posetech
Aggregation operators on lattices and posets
Školitel: Prof. Mgr. Radomír Halaš Dr.

Speciální diffeomorfizmy diferencovatelných variet
Special diffeomorphisms of differentiable manifolds
Školitel:
Prof. RNDr. Josef Mikeš DrSc.

Reziduované struktury
Residuated structures
Školitel: Doc. Mgr. Michal Botur Ph.D.

Divizibilní reziduované pomonoidy a jejich subredukty
Divisible residuated po-monoids and their subreducts
Školitel: Doc. RNDr. Jan Kühr Ph.D.

studijní obor Didaktika matematiky

Didaktické aspekty péče o matematicky talentované žáky
Školitel: prof. RNDr. Josef Molnár CSc.

Problem posing a problem solving ve výuce matematiky
Problem posing and problem solving in education in mathematics
Školitel: Doc. RNDr. Petr Emanovský Ph.D.

studijní obor Matematická analýza

Mnohoznačné okrajové úlohy
Multivalued boundary value problems
Školitel: Prof. RNDr. dr hab. Jan Andres, DSc.

Skoro periodické posloupnosti
Almost-periodic sequences
Školitel: Prof. RNDr. dr hab. Jan Andres, DSc.

Analýza rovnovážných stavů
Analysis of equlibria
Školitel: Prof. RNDr. dr hab. Jan Andres, DSc.

Impulzní diferenciální rovnice a jejich aplikace
Školitel: Doc. RNDr. Jan Tomeček, Ph.D.

Další vzdělávání

Rigorózní řízení

Státní rigorózní zkoušku lze konat v oboru, ve kterém přírodovědecká fakulta uskutečňuje magisterský program a má v rámci jeho akreditace oprávnění přiznávat akademický titul "RNDr.".

Rigorózní řízení – přihláška

Uchazeč si podává přihlášku se všemi náležitostmi:

  • úředně ověřenou kopii magisterského vysokoškolského diplomu
  • kopii dodatku k diplomu, popř. vysvědčení o státní závěrečné zkoušce
  • souhlas se zpracováním osobních údajů
  • strukturovaný životopis
  • seznam publikací

Přihláška musí kromě výše uvedených náležitostí obsahovat určení oboru státní rigorózní zkoušky, téma a název rigorózní práce.

Podepsanou přihlášku doručí uchazeč osobně nebo jako poštovní zásilku na adresu: Studijní oddělení Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci, 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc. Současně s přihláškou uchazeč zasílá podepsaný souhlas se zpracováním osobních údajů.

Soubory ke stažení:

Za náklady spojené s rigorózním řízením se vybírá poplatek. Pro akademický rok 2017/2018 je poplatek stanoven ve výši 6996 Kč.

Rigorózní řízení – obory

Studijní program Matematika:

  • Diskrétní matematika
  • Matematika a její aplikace / Applied Matematics
  • Učitelství deskriptivní geometrie pro střední školy
  • Učitelství matematiky pro střední školy

Studijní program Aplikovaná matematika:

  • Aplikace matematiky v ekonomii

Studijní program Geologie:

  • Environmentální geologie
  • Učitelství geologie a ochrany životního prostředí pro střední školy

Studijní program Geografie:

  • Geoinformatika
  • Mezinárodní rozvojová studia
  • Učitelství geografie pro střední školy

Studijní program Biochemie:

  • Biochemie / Biochemistry
  • Bioinformatika

Studijní program Chemie:

  • Analytická chemie
  • Anorganická chemie
  • Bioorganická chemie a chemická biologie
  • Fyzikální chemie
  • Materiálová chemie / Material Chemistry
  • Organická chemie
  • Učitelství chemie pro střední školy

Studijní program Biologie:

  • Botanika
  • Molekulární a buněčná biologie
  • Zoologie
  • Hydrobiologie
  • Experimentální biologie
  • Experimentální biologie rostlin
  • Učitelství biologie pro střední školy

Studijní program Ekologie a ochrana prostředí:

  • Ekologie a ochrana životního prostředí
  • Ochrana a tvorba krajiny

Studijní program Fyzika:

  • Aplikovaná fyzika
  • Biofyzika
  • Digitální a přístrojová optika
  • Molekulární biofyzika
  • Obecná fyzika a matematická fyzika
  • Optika a optoelektronika
  • Učitelství fyziky pro střední školy

Studijní program Informatika:

  • Informatika

Celoživotní vzdělávání

Přírodovědecká fakulta nabízí v rámci Programu celoživotního vzdělávání:

  • doplňkové pedagogické studium pro výuku přírodovědných oborů na středních školách – je určeno absolventům neučitelského magisterského nebo inženýrského studia přírodovědných oborů
  • souběžné doplňující studium pedagogické studium pro výuku přírodovědných oborů na středních školách – pro stávající studenty přírodovědecké fakulty

Přihlašování do programu celoživotního vzdělávání probíhá prostřednictvím portálu czv.upol.cz. Přihlášky do kurzů v akademickém roce 2018/19 lze podávat od 1. července do 10. září 2018.

Doplňkové pedagogické studium

Forma: kombinované studium
Standardní délka studia: 2 roky
Poplatek: 11 000 Kč ročně (5 500 Kč za semestr)
Garant studia: Centrum pedagogické přípravy PřF UP v Olomouci

Studium je realizováno v rámci kurzů CŽV a je určeno absolventům neučitelského magisterského nebo inženýrského studia přírodovědných oborů (matematika, informatika, fyzika, geografie, biologie) a oborů příbuzných, kteří mají zájem doplnit si vystudovaný obor o způsobilost k vyučování na středních školách ve všeobecně vzdělávacích předmětech Biologie, Fyzika, Matematika, Technické kreslení, Výpočetní technika, Základy přírodních věd,  Zeměpis a ve všeobecně vzdělávacích a odborných předmětech jim příbuzných.

Absolvováním kurzu programu CŽV získává jeho absolvent Osvědčení o znalostech a dovednostech v oblasti pedagogických věd podle § 9 odst. 1 bodu C zákona č. 563/2004 Sb., o pedagogických pracovnících a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a podle § 3 vyhlášky č. 317/2005 Sb., o dalším vzdělávání pedagogických pracovníků, akreditační komisi a kariérním systému pedagogických pracovníků, ve znění pozdějších předpisů.

Při malých počtech zájemců (méně než 5 účastníků) probíhá výuka dle individuálních studijních plánů, při větším počtu je organizována kontaktní výuka v termínech dohodnutých s účastníky (obvykle v pátek). Zkoušky z jednotlivých předmětů jsou hodnoceny podle Studijního a zkušebního řádu UP a Opatření děkana PřF k SZŘ UP. Detailně jsou o organizaci studia účastníci informováni při zápisu ke studiu. Uchazeči jsou přijímáni na základě řádně vyplněné přihlášky, doložení absolutoria magisterského nebo inženýrského studia daného oboru a strukturovaného životopisu. Dekret o přijetí ke studiu obdrží uchazeč u zápisu po předložení potvrzení o zaplacení poplatku.

Bližší informace podá referentka studijního oddělení PřF UP Mgr. Martina Karásková, e-mail martina.karaskova@upol.cz, tel. 585 634 026.

Obsah studia:

Povinné předměty
Společný základ
KPS/SPSYU Úvod do psychologie
KEF/VP Výukový proces
KPS/SPSP Pedagogická a sociální psychologie
KEF/OSDID Obecná a školní didaktika
KEF/PPPR Průběžná pedagogická praxe pro DS

Oborové disciplíny
KAG/SPPR Souvislá pedagogická praxe pro DS
KXY/DID Oborová didaktika 1 a 2

Povinně volitelné předměty
(Účastník CŽV si zapisuje nejméně dva z uvedených předmětů dle vlastního uvážení a požadavků oboru.)

KPS/VKPSU Vybrané kapitoly z psychologie a patopsychologie
KFC/PPPU Právní předpisy pro učitele
KEF/KTS Kurikulární tvorba ve škole
KEF/KVS Kvalita ve škole
Další oborové předměty dle uvážení garanta oboru.

Závěrečná zkouška
KEF/SZZPP Pedagogika a psychologie (Součástí je obhajoba portfolia prací.)
KXY/SZZDO Didaktika oboru

Souběžné doplňující studium

Souběžné doplňující studium pro stávající studenty navazujících magisterských oborů přírodovědecké fakulty je nabízeno v oborech: učitelství biologie, učitelství chemie, učitelství fyziky, učitelství geografie, učitelství matematiky a učitelství environmentální výchovy.

Vstupní poplatek na výdaje spojené s realizací tohoto typu studia činí 5 000 Kč.

Studijní plány pro jednotlivé obory celoživotního vzdělávání si můžete prohlédnout v IS/STAG .

Kontakt pro zájemce o studium

Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci
Studijní oddělení
17. listopadu 1192/12
771 46 Olomouc

e-mail: studijni.prf@upol.cz

tel.: 585 634 010

Kontakt na studijní oddělení je možné volit i podle oboru.