Rámcová témata disertačních prací pro akademický rok 2021/2022

Témata budou průběžně doplňována.

Biologie, ekologie a životní prostředí

studijní program Botanika

Vzorce a příčiny geografické partenogeneze u tetraploidních ostružiníků ze série Glandulosi
Školitel: Doc. Dr. Bohumil Trávníček, Ph.D.
Geografická parthenogeneze, tj. geografické vzorce v rozšíření sexuálů a příbuzných asexuálů (apomiktů), je výborný systém pro studium evolučního významu sexu i nepohlavního rozmnožování. Apomixe je však většinou doprovázena hybridizací a rozdílnou ploidií, které značně komplikují celkovou situaci. Evropské ostružiníky Rubus ser. Glandulosi jsou unikátním modelem, ve kterém jsou apomikti a sexuálové geograficky odděleni, oba jsou tetraploidní a alespoň někteří apomikti jsou zřejmě přímo odvozeni z genofondu sexuálů. Práce má za cíl důkladně charakterizovat a poskytnout proximátní a ultimátní vysvětlení geografické partenogeneze v této skupině, což následně může pomoct zpřesnit naše chápání o evolučním významu sexu a apomixe obecně. Student se bude účastnit řady aktivit, které jsou součástí projektu podpořeného GAČR, jako jsou zejména dosbírání materiálu v jihovýchodní a střední Evropě a jeho analýza metodou FCSS, SSR a RAD sekvenování, dále ekologické analýzy na lokalitách v Čechách, na severní Moravě a jižním Polsku, modelování ekologických nik, kompetiční experiment, analýza a interpretace získaných dat a příprava publikací.

Úloha fylogenetiky a proteomiky v taxonomii Leptolyngbya sensu lato
Školitel: doc. RNDr. Petr Hašler, Ph.D.
Tenké vláknité sinice Leptolyngbya sensu lato se běžně vyskytují ve sladkovodních i terestrických habitatech. Jsou významnou složkou primárních producentů. Jejich identifikace je velmi komplikovaná kvůli podobnosti mezi druhy a dosud nevyjasněným fylogenetickým vztahům napříč celým rodem. Proteomika, zejména metoda MALDI-TOF MS, se ukazuje jako velmi vhodný nástroj pro rychlou a přesnou identifikace a další studium biologie těchto sinic.
Cílem projektu je studovat fylogenetické vztahy a možnosti přesné identifikace sinic Leptolyngbya sensu lato pomocí MALDI-TOF MS.

Genetická variabilita obligátně biotrofních patogenů rostlin
Školitel: RNDr. Miloslav Kitner, Ph.D.
Konzultant: Prof. Ing. Aleš Lebeda, DrSc.
Plísně a padlí představují rozmanitou skupinu eukaryotických organismů, do které patří i biotrofní patogeni rostlin, hmyzu, korýšů, ryb, obratlovců a různých mikroorganismů. Tyto patogeni způsobují závažná onemocnění hospodářsky významných plodin, ale i okrasných a planých druhů rostlin. Během posledních let byla dokončena řada celogenomových projektů využívajících metody celogenomového sekvenování (NGS), o čemž svědčí i narůstající množství celogenomových dat ve veřejně dostupných databázích. Cenová dostupnost NGS technologií a přístup k výsledkům celogenomových projektů významně ovlivnila a urychlila také výzkum obligátně biotrofních patogenů.
Tento doktorský projekt je zaměřen na využití celogenomových dat při vývoji nových molekulárních markerů, které by mohly být použity při taxonomických a populačně genetických studiích biotrofních patogenů ze skupiny plísní a padlí (e.g. Bremia lactucae, Pseudoperonospora cubensis, P. humuli, Plasmopara halstedii, Golovinomyces bolayi). Tyto organismy způsobují onemocnění řady hospodářsky významných rostlin, a jsou předmětem dlouhodobých výzkumných aktivit Katedry botaniky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.

Genetické a epigenetické změny asociované s allopolyploidizací u rostlin
Školitel: RNDr. David Kopecký, Ph.D.
Alopolyploidizace je jedním ze základních mechanismů speciace rostlin. Sloučení genomů pocházejících ze dvou různých druhů umožňuje kombinovat agronomicky významné znaky z obou rodičů. Mezidruhová hybridizace se tak stala významným šlechtitelským nástrojem. Nově vytvoření rostlinní kříženci však podstupují řadu genetických a epigenetických změn souhrnně označovaných jako genomový šok. Studium těchto změn u rostlinných kříženců (kostřava x jílek) bude hlavní náplní této PhD práce. Student(ka) bude využívat bioinformatické nástroje k analýze genové exprese a epigenetických regulací v křížencích v průběhu působení abiotických stresů a v kontrolních podmínkách. Práce vyžaduje alespoň základní informatické dovednosti a zájem učit se novým technikám a postupům. Podmínkou je magisterský titul v biologických vědách či v informatice.

studijní program Ekologie

Populační ekologie a ochrana křečka polního
Školitel: prof. MVDr. Emil Tkadlec, CSc.

Populační dynamika drobných hlodavců v dynamické krajině
Školitel: prof. MVDr. Emil Tkadlec, CSc.

Indikátory kvality půdy v agroekosystémech
Školitel: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.

Degradace půd a její hodnocení s důrazem na erozi
Školitel: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.

Emise CO2 a CH4 v tatranských jezerech
Školitel: doc. RNDr. Martin Rulík, Ph.D.

Fylogeneze a taxonomie Curculigo (Hypoxidaceae) na Borneu
Školitel: RNDr. Martin Dančák, Ph.D.

studijní program Experimentální biologie

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

Molekulární mechanizmy hormonální a světelné signalizace ve výhonech a kořenech při reakcích k abiotickému stresu
Školitel: prof.  Martin Fellner, PhD.

Vlastnosti a biologické aplikace giberelinů, rostlinných růstových regulátorů, a jejich (ne)přírodních derivátů
Školitel: doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Vlastnosti a biologické aplikace přírodních a syntetických derivátů odvozených od rostlinných sekundárních metabolitů fenylpropanoidového typu
Školitel: doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Diverzita druhů Entamoeba u orangutanů a amebicidní aktivita vybraných rostlin Indonesie
Školitel: Mgr. Karel Doležal, Dr., DSc.
Konzultant: doc. MVDr. Ivona Foitová, Ph.D.

Metabolismus S-adenosylmethioninu v rostlinách
Školitel: Mgr. Michal Karady, PhD.

Studium metabolických drah spojených s nadrodinou aldehyddehydrogenas v rostlinách
Školitelka: Mgr. Martina Kopečná, Ph.D.

Látky přírodního původu v reprodukční medicíně a kryoprezervaci
Školitel: Mgr. Jiří Voller, Ph.D.

Syntéza a biologické vlastnosti derivátů přirozeně se vyskytujících heterocyklů
Školitelka: doc. Mgr. Lucie Plíhalová, Ph.D.

Studium základních mechanismů hormonální homeostázé zprostředkované GH3 v rostlinách
Školitel: doc. Ondřej Novák, PhD.

Vliv rostlinných růstových regulátorů na vývoj rostlin
Školitel: prof. Ing. Miroslav Strnad, CSc., DSc.

studijní program Molekulární a buněčná biologie

Střevní mikrobiální metabolity jako modulátory signální dráhy aryl uhlovodíkového receptoru
Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Dvořák DrSc., Ph.D. (KBBG PřF UP)

Mimikry mikrobiálních metabolitů ve střevním zdraví prostřednictvím pregnanového X receptoru
Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Dvořák DrSc., Ph.D. (KBBG PřF UP)

Studium B chromozomů v průběhu embryonálního vývoje čiroku.
Školitel: Mgr. Jan Bartoš, Ph.D. (KBBG PřF UP a ÚEB AVČR)

Struktura a evoluce genomu v čeledi Musaceae
Školitelka: Mgr. Eva Hřibová, Ph.D. (KBBG PřF UP a ÚEB AVČR)

Analýza oprav toxických DNA-proteinových komplexů u huseníčku rolního
Školitel: Doc. Mgr. Aleš Pečinka, Ph.D. (KBBG PřF UP a ÚEB AVČR)

Molekulární mechanismy kvetení u obilovin
Školitel: RNDr. Jan Šafář, PhD. (ÚEB AVČR)

Identifikace a analýza regulačních elementů kontrolujících transkripci v genomu ječmene
Školitelka: Ing. Hana Šimková, CSc. (KBBG PřF UP a ÚEB AVČR)

studijní program Zoologie

témata Zoologie

Fyzika

studijní program Aplikovaná fyzika

Optické detekční systémy kosmického záření – vybrané problémy
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.

Analýza vlastností parametrické sestupné konverze
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
Školitel: prof. 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
Školitel: prof. 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
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
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
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Měření absorpčních, fluorescenčních a časově-rozlišených fluorescenčních spekter uhlíkových, kovových a oxidokovových nanostruktur. Vývoj příslušných metod.

Analýza kosmického záření gama v experimentu CTA
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
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.

Poškozovaní materiálů způsobené nanosekundovými shluky částic
Školitel: prof. Jan Řídký, DrSc.
Experimenty zaměřené na laserem buzené urychlování částic jsou zdrojem vysoce intenzivních shluků částic o nanosekundových délkách. Tématem práce je studium mechanizmů poškození v materiálech při interakci s takto krátce trvajícími shluky částic.

Fyzikální vlastnosti multifunkčních tenkých vrstev
Školitel: Mgr. Radim Čtvrtlík Ph.D.
Obsahem tématu je studium vytváření 1D nanostrukturovaných materiálů oxidů kovů pomocí chemických a plazmatických technik. Tyto struktury budou připravovány pomocí hydrotermálních technik a elektrochemické anodizace a následně strukturně modifikovány termálním žíháním. Důležitou součástí bude dekorování těchto 1D struktur pomocí jiných funkčních materiálů prostřednictvím plazmatických a chemických metod. Pozornost bude věnována vztahu mezi fyzikálními a chemickými vlastnostmi vytvářených struktur a podmínkami technologických procesů, stejně tak jako jejich praktickým aplikacím.

Vytváření 1D struktur a jejich dekorování pomocí plazmatických technik
Školitel: prof. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Konzultant: Mgr. Radim Čtvrtlík Ph.D.
Obsahem tématu je studium vytváření 1D nanostrukturovaných materiálů oxidů kovů pomocí chemických a plazmatických technik. Tyto struktury budou připravovány pomocí hydrotermálních technik a elektrochemické anodizace a následně strukturně modifikovány termálním žíháním. Důležitou součástí bude dekorování těchto 1D struktur pomocí jiných funkčních materiálů prostřednictvím plazmatických a chemických metod. Pozornost bude věnována vztahu mezi fyzikálními a chemickými vlastnostmi vytvářených struktur a podmínkami technologických procesů, stejně tak jako jejich praktickým aplikacím.

Kosmické záření o nejvyšších energiích
Školitel: RNDr. Petr Trávníček, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Jiří Kvita Ph.D.
Observatoř Pierra Augera je největší observatoří detekující kosmického záření na světě. Registruje kosmické částice energií přesahující možnosti  jakéhokoli pozemského urychlovače. Observatoř se rozkládá  na ploše 3000 km2 argentinské pampy. Úkolem observatoře je proměřit energetické spektrum kosmických částic, stanovit směry, ze kterých přilétají a také odpovědět na otázku jejich chemického složení.  Observatoř se také snaží odpovědět na otázku původu částic - zda jsou produkovány v neznámých kosmických urychlovačích nebo v rozpadech hypotetických částic temné hmoty. Observatoř je tak zcela jedinečná a nepostradatelná pro celé pole fyziky kosmického záření. Vzhledem k tomu, že se tato vědecká oblast rychle vyvíjí, a aby bylo možné na uvedené otázky odpovědět, prochází v současné době Observatoř Pierra Augera modernizací nazvanou AugerPrime. Zatímco zeslabení toku částic na nejvyšších energiích (v oblasti energií tzv. GZK limitu) bylo  potvrzeno stávající observatoří, a dále byly nalezeny signály ukazující na místa původu těchto částic, otázky ohledně složení kosmického záření na extrémních energiích, přesnější pozice zdrojů na obloze a vlastnosti jejich hadronických interakcí, budou studovány teprve modernizovanou observatoří.
Práce se bude zabývat rozvíjením nejnovějších metod fyzikální analýzy na observatoři a možnostmi nových detekčních technik v budoucnosti, například v rámci zjednodušených fluorescenčních teleskopů FAST.

Optické sestavy pro řešení kvantově informačních úloh
Školitel: Mgr. Antonín Černoch, Ph.D.
Téma zahrnuje návrh optických sestav pro pozorování různých kvantových jevů. Následně budou vybrané návrhy experimentálně realizovány na platformě lineární optiky.

studijní program Biofyzika

Strukturní změny fotosyntetického aparátu při optimalizaci konverze světelné energie u rostlin a řas
Školitel: RNDr. Roman Kouřil, Ph.D.

Reaktivní formy kyslíku v retrográdní signalizaci vyšších rostlin
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.

Prooxidační a antioxidační vlastnosti nanočástic vyšších rostlin
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.

Ultra slabá emise fotonů v živých organismech
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.

Biofyzika produkce hlasu
Školitel: doc. RNDr. Jan Švec, Ph.D. et Ph.D.

Vliv anestetik na fyziologické procesy v rostlinách
Školitel: doc. Mgr. Andrej Pavlovič, PhD.

Role proteinu Lhcb8 v organizaci a funkci světlosběrného komplexu fotosystému II
Školitel: Prof. RNDr. Petr Ilík, Ph.D.

Mechanismy kombinovaného účinku cytostatik na bázi přechodných kovů a jiných protinádorově působících léčiv
Školitelka: prof. RNDr. Jana Kašpárková, Ph.D.

Interakce supramolekularnich helikátů s neobvyklými konformacemi nukleových kyselin
Školitel: prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.

Využití kovových supramolekulárních helikátů pro kondenzaci a transport DNA
Školitel: prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.
 

 

studijní program Didaktika fyziky

Koncept STEM v práci s dětmi s nadáním v prostředí ZŠ a víceletých gymnázií v ČR a SR
Školitel: Doc. RNDr. Roman Kubínek, CSc.
(téma je již obsazeno)

Eye Tracking jako prostředek analýzy edukačních strategií žáků ve výuce fyziky
Eye Tracking as a means of analyzing student's educational strategies in physics lessons
Školitel: doc. RNDr. Libor Machala Ph.D.
Asistent školitele: doc. PaedDr. Jana Škrabánková, Ph.D.
(téma je již obsazeno)

studijní program Nanotechnologie

Analýza vlastností parametrické sestupné konverze
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
Školitel: prof. 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
Školitel: prof. 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
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
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
Školitel: doc. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Měření absorpčních, fluorescenčních a časově-rozlišených fluorescenčních spekter uhlíkových, kovových a oxidokovových nanostruktur. Vývoj příslušných metod.

Fyzikální vlastnosti multifunkčních tenkých vrstev
Školitel: Mgr. Radim Čtvrtlík Ph.D.
Obsahem tématu je studium vytváření 1D nanostrukturovaných materiálů oxidů kovů pomocí chemických a plazmatických technik. Tyto struktury budou připravovány pomocí hydrotermálních technik a elektrochemické anodizace a následně strukturně modifikovány termálním žíháním. Důležitou součástí bude dekorování těchto 1D struktur pomocí jiných funkčních materiálů prostřednictvím plazmatických a chemických metod. Pozornost bude věnována vztahu mezi fyzikálními a chemickými vlastnostmi vytvářených struktur a podmínkami technologických procesů, stejně tak jako jejich praktickým aplikacím.

Vytváření 1D struktur a jejich dekorování pomocí plazmatických technik
Školitel: prof. Miroslav Hrabovský, DrSc.
Konzultant: Mgr. Radim Čtvrtlík Ph.D.
Obsahem tématu je studium vytváření 1D nanostrukturovaných materiálů oxidů kovů pomocí chemických a plazmatických technik. Tyto struktury budou připravovány pomocí hydrotermálních technik a elektrochemické anodizace a následně strukturně modifikovány termálním žíháním. Důležitou součástí bude dekorování těchto 1D struktur pomocí jiných funkčních materiálů prostřednictvím plazmatických a chemických metod. Pozornost bude věnována vztahu mezi fyzikálními a chemickými vlastnostmi vytvářených struktur a podmínkami technologických procesů, stejně tak jako jejich praktickým aplikacím.

Využití neobvyklých spektroskopií pro studium nanoklastrů ušlechtilých kovů
Školitel: doc. RNDr. Karolína Machalová Šišková, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Miroslav Kloz, Ph.D.
Nanoklastry ušlechtilých kovů lze charakterizovat mnoha spektroskopickými technikami, a to jak ve statickém, tak i dynamickém módu. Jedním z nejméně probádaných směrů při výzkumu nanoklastrů ušlechtilých kovů je využití laserových paprsků pro stimulaci ultrakrátkých procesů, např. stimulovaný Ramanův proces. Proto bude cílem této disertační práce právě nalezení způsobu a optimalizace postupu měření nanoklastrů ušlechtilých kovů využitím velice intenzivního laserového svazku ve spolupráci s centrem ELI-beamlines v Dolních Břežanech.

Studium dynamických vlastností nanomateriálů a nanokompozitů pomocí jaderných rezonančních metod a rentgenové difrakce
Školitel: Doc. Mgr. Vít Procházka, Ph.D.
Nanomateriály již našly široké využití v nejrůznějších aplikacích. Jednou z příčin jejich unikátních vlastností jsou jevy spojené s kvantovým omezením v důsledku malých rozměrů. Cílem práce je zkoumat vnitřní strukturu, uspořádání a dynamiku krystalové mříže železoobsahujících  nanočásticových materiálů, nanokrystalických materiálů a kompozitních materiálů. K práci budou využity především rentgenová difrakce a jaderné rezonanční metody. Všechny tyto techniky poskytují informaci o vnitřním uspořádání na atomární úrovni a také o dynamice krystalové mříže prostřednictvím Debyeova-Wallerova faktoru a Lambova-Mössbauerova faktoru. Experimentálně získané poznatky budou korelovány s teoretickými představami a modely chování těchto materiálů.

studijní program Optika a optoelektronika

Optimalizace UV Ramanova spektrometru s excitační vlnovou délkou v oblasti 206,5 – 250 nm
Školitel: RNDr. Josef Kapitán, Ph. D.

Kvantová teorie informace v nekvadraturních fázových prostorech
Školitel: doc. Mgr. Ladislav Mišta, Ph.D.

Dynamika otevřených systémů generující kvantovou koherenci
Školitel: Mgr. Michal Kolář, Ph.D.

Chemie

studijní program Analytická chemie

Speciační prvková analýza u biologických a klinických materiálů metodami atomové spektrometrie
Školitel: doc. Ing. David Milde, Ph.D.

Metrologické aspekty analýzy mikroplastů
Školitel: doc. Ing. David Milde, Ph.D.

Identifikace složek uměleckých maleb desorpční ionizací a hmotnostní spektrometrií s iontovou mobilitou
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Mechanismus desorpce a ionizace v desorpčním nanoelektrospreji
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Identifikace pojiv v historických uměleckých dílech
Školitel: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

"Svatoziara" v kapilárnej elektroforeze
Školitel: prof. RNDr. Juraj Ševčík, Ph.D.

Analýza opticky aktívnych látok kapilárnou elektroforézou
Školitel: prof. RNDr. Juraj Ševčík, Ph.D.

Glycerol formal v kapilárnej elektroforéze
Školitel: prof. RNDr. Juraj Ševčík, Ph.D.

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

Jaderná magnetická rezonance v metabolomice
Školitel: prof. Ing. Vladimír Havlíček, Dr.

Elektronová mikroskopie ve studiu bakteriálních a houbových interakcí
Školitel: prof. Ing. Vladimír Havlíček, Dr.

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

Analýza markerů pro charakterizaci potravin
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Analytické využití hmotnostní spektrometrie v elektrochemii
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Využití GC/MS při analýze aktivních látek a produktů jejich přeměn
Školitel: doc. RNDr. Petr Barták, Ph.D.

Mikroanalýza lignolů
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Možnosti mikroobrábění a mikromanipulace pro přípravu vzorku k chemické analýze
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Vývoj nových analytických postupů pro studium dormance semen
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Nové postupy pro chemickou analýzu v archeologii
Školitel: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

studijní program Anorganická chemie

Koordinační sloučeniny lanthanoidů s velkou mírou magnetické anizotropie a pomalou relaxací magnetizace
Školitel: RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.

Komplexní sloučeniny přechodných kovů a lanthanoidů s makrocyklickými ligandy jako významné stavební bloky při přípravě jednomolekulových magnetů
Školitel: RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.

Koordinační sloučeniny makrocyklických ligandů využitelné v diagnostických zobrazovacích metodách
Školitel: RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.

Fotoaktivní komplexy přechodných kovů
Školitel: doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.

Koordinační sloučeniny f-prvků s radikálovými ligandy
Školitel: doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.

Sloučeniny lanthanoidů jako zobrazovací sondy pro biologické systémy
Školitel: doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.

Příprava benzimidazolů a jejich komplexů s lanthanoidy pro teranostiku
Školitel: prof. RNDr. Pavel Kopel, Ph.D.

Antibakteriální vlastnosti komplexů a nanočástic zlata
Školitel: prof. RNDr. Pavel Kopel, Ph.D.

Nanotransportéry potenciálních léčiv na bázi koordinačních sloučenin
Školitel: prof. RNDr. Pavel Kopel, Ph.D.

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

Enzymaticky aktivovatelná proléčiva na bázi koordinačních sloučenin
Školitel: doc. Mgr. Pavel Štarha, Ph.D.

Tantal jako nový centrální atom biologicky aktivních komplexů
Školitel: doc. Mgr. Pavel Štarha, Ph.D.

 

studijní program Biochemie

Sója jako model pro zlepšování agronomicky významných znaků luštěnin
Školitel: Mgr. Mária Škrabišová, PhD.
Sója je komodita celosvětového významu a poptávka po ní se neustále zvyšuje. Díky tomu sója disponuje dostatečně velkým množstvím genomických dat potřebných pro tvorbu nových nástrojů a metod. Prognózy založené na environmentálních a socioekonomických modelech poukazují na nutnost zvýšení udržitelné a bezpečné produkce ostatních luštěnin. U většiny luštěnin je však dostupné omezené množství dostatečně kvalitních genomických dat, které by mohly sloužit pro přípravu variet s vylepšenými vlastnostmi. Náplní této disertační práce bude transfer strategie pro identifikaci genů metodou GWAS, která byla vyvinutá pro sóju. U vybraných luštěnin budou vyhledány kandidátní geny zodpovědné za fenotypové projevy vybraných agronomických znaků. Bude ověřen výskyt přirozeně se vyskytujících variant asociovaných se sledovanými fenotypy v testovacích populacích. Součástí experimentů bude ověření funkčnosti vybraných genů/proteinů v mutantních liniích (VIGS, CRISPR) původních druhů i v modelových rostlinách (Arabidopsis).

Měření enzymové aktivity v buněčných extraktech pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie
Školitel: Prof. Mgr. Marek Šebela, Dr.
Hmotnostní spektrometrie (MS) představuje vhodnou alternativu běžných měření enzymové aktivity jako je např. spektrofotometrie. Umožňuje detegovat i nepatrné hmotnostní změny, ke kterým dochází během enzymových reakcí s přírodními i syntetickými substráty. MALDI-TOF MS (hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí a ionizací za účasti matrice a  průletovým analyzátorem) nabízí kromě vysoké citlivosti a přesnosti i jednoduchost, robustnost a rychlost. Ve srovnání s elektrosprejovou (ESI)-MS je tolerantnější vůči solím a pufrům, které se objevují v enzymových reakčních směsích. Přímé kvantitativní analýze pomocí MALDI-TOF MS brání typická nehomogenní distribuce analytu a matrice, což vede ke špatné reprodukovatelnosti pro jednotlivé zásahy laserového paprsku ve vzorku a pro více opakování stejného vzorku. Nejběžnějším způsobem řešení problému je použití vnitřního standardu, např. izotopově značeného analogu analytu. 

Funkce a regulační mechanismy peptidových a proteinových složek humorální imunity včely medonosné
Školitel: Doc. Mgr. Marek Petřivalský, Dr.
Antimikrobiální peptidy (AmP) představují důležitou efektorovou složku humorální imunity v rámci vrozených imunitních odpovědi hmyzu na mikrobiální patogeny. Vitelogeniny (Vg) z rodiny prekurzorů žloutkových proteinů se imunitních mechanismů hmyzu účastní  jako rozpoznávací, efektorové a antioxidační proteiny. Cílem práce je studium  regulace genové exprese, produkce a funkcí  AmP a VG v imunitním systému včely medonosné (Apis mellifera). Součástí studia bude zavedení nových specifických a citlivých metod kvantifikace genové exprese a koncentrace aktivních forem AmP a Vg ve vzorcích tkání včel. Experimentální studie budou zahrnovat studium regulačních mechanismů a funkcí AmP a Vg za fyziologických podmínek i v podmínkách vystavení včel parazitárním a mikrobiálním nákazám.
Cíle práce:
- Zavedení nových metod citlivé a specifické detekce a kvantifikace antimikrobiálních peptidů a vitelogeninu ve vzorcích tkání a včel
- Studium regulace genové exprese a produkce antimikrobiálních peptidů v rámci imunitního systému včely
- Studium regulace produkce, molekulárních vlastností a funkcí vitelogeninu v imunitním a antioxidačním systému včel

Transkripční kontrola pluripotence rostlin
Školitel: Yoshihisa Ikeda, Dr.
Ve srovnání s většinou zvířat, která užívají předem stanovou organogenezi, je vývoj suchozemských rostlin plastičtější a probíhá post-embryonálně produkcí nových orgánů po celou dobu jejich života. Této jedinečné vlastnosti je dosaženo zachováním kmenových buněk (pluripotence) a kontinuálním formováním laterálních orgánů.  K odhalení základních mechanismů pluripotence v rostlinných buňkách, použijeme metody molekulární genetiky, včetně metodiky CRISPR / Cas9 v modelové rostlině, Arabidopsis. Ke studiu transkripční regulace pluripotence pomocí vzájemné interference mezi transkripčními aktivátory a represory použijeme dva odlišné systémy – de novo organogenezi a apikální meristém v semenáčku.

studijní program Didaktika chemie

Role interaktivních center v neformálním chemickém vzdělávání
Školitel: doc. RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.
Konzultant: doc. RNDr. Marta Klečková, CSc

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

Transfer nových chemických poznatků do chemického vzdělávání
Školitel: doc. RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.

Metody ověřování přírodovědné gramotnosti žáků
Školitel: doc. RNDr. Marta Klečková, CSc
Konzultant: Mgr. Iveta Bártová, Ph.D.

Vybrané pokročilé experimentální metody využitelné ve středoškolském vzdělávání
Školitel: doc. RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.
Konzultant: doc. RNDr. Marta Klečková, CSc

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

Evaluace výsledků chemického vzdělávání (na ZŠ nebo SŠ)
Školitel: doc. Mgr. Pavel Štarha, Ph.D.
Konzultant: doc. RNDr. Marta Klečková, CSc
Konzultant: Mgr. Iveta Bártová, Ph.D.

Nové přístupy k výuce základních pojmů z obecné chemie (anorganické chemie) na SŠ
Školitel: doc. Mgr. Pavel Štarha, Ph.D.
Konzultant: doc. RNDr. Marta Klečková, CSc

Využití elektronických didaktických testů ve výuce chemie
Školitel: doc. RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Veronika Švandová, PhD.

studijní program Fyzikální chemie

Predikce a modelování struktury nukleových kyselin
Školitel: doc. Mgr. Pavel Banáš, Ph.D.
Téma disertační práce se zaměří na predikci a modelování 3D struktury nukleových kyselin. Práce může zahrnovat vývoj algoritmů pro predikci struktury nukleových kyselin, vývoj popisu této struktury pomocí tzv. multiscale metod či vývoj simulačních technik pro vzorkování konformačního prostoru nukleových kyselin. Naše skupina spolupracuje s řadou významných laboratoří, např. skupina prof. G. Bussiho, skupina prof. Nils G. Waltera.

Chemické databáze
Školitel: doc. RNDr. Karel Berka, Ph.D.
V dnešním věku informačních technologií přicházejí na řadu také technologie na správu a vytěžení dostupných chemických dat. V rámci skupiny jsme již vyvinuli několik databází (www.molmedb.upol.cz, či www.pokusnice.upol.cz), které specifická chemická data ukládají a umožňují s nimi základní manipulace a vytěžování. Cílem práce je databáze rozšiřovat, zautomatizovat jejich plnění, zvýšit jejich interoperabilitu (např. pomocí napojení na Wikidata), zlepšit stávající data management, ale především využívat jejich výstupy k řešení výzkumných otázek. Předpokládané znalosti: znalost programovacího jazyku (aktivní HTML, Python, atd.) a práce s databázemi (SQL, SPARQL) vítána

Teoretické studium biomembránových systémů
Školitel: doc. RNDr. Karel Berka, Ph.D.
Cílem tohoto výzkumného tématu je porozumět chování a povaze interakce malých molekul i biomakromolekul s biologickými membránami. K pochopení a kvantifikaci interakcí molekul s biologickými membránami bude použita kombinace simulačních technik (např. molekulově dynamické simulace nebo kvantově chemické výpočty) a bioinformatických a cheminformatických přístupů - např. identifikace látek vhodných pro enkapsulaci do liposomů (např. bioRxiv, 05(11), 087742, 2020.) a uložení těchto informací do veřejně dostupné databáze (např. molmedb.upol.cz Database, 2019, baz078, 2019); způsob působení membránově vázaných proteinů společně s vývojem nezbytných strukturálních bioinformatických nástrojů (např. mole.upol.cz - Nucleic Acids Res, 46(W1), W368–W373, 2018., či SecStrAnnotator - bioRxiv, 04(15), 042531, 2020.). Očekáváme úzkou spolupráci s kolegy z evropské bioinformatické infrastruktury ELIXIR, Masarykovy univerzity v Brně, ČR; Université de Limoges, FR; Uppsala Universitet, SE a Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, ČR.

Počítačový návrh nových léků založený na kvantově-chemických výpočtech
Školitel: doc. RNDr. Karel Berka, Ph.D.
Moderní počítačový návrh léků představuje atraktivní vědní obor na pomezí fyzikální chemie, strukturní biologie a informatiky. Jde o nalezení a vylepšení chemických látek, ligandů, které by se pevně navázaly na molekulový cíl, určitou bílkovinu, a tím umožnily vyléčit nemoc. Teoretické metody toto dokáží efektivněji než experiment, je však potřeba zvýšit jejich přesnost. Toho jsme dosáhli vývojem nových postupů výpočtů Gibbsovy volné energie interakce ligandů s proteiny založený na kvantově-chemických metodách, který svou přesností překonává dříve používané metody, a úspěšně ho aplikovali na desítky systémů (ChemPlusChem, 2013. 78(9): p. 921-931; ChemPlusChem, 2020. 85(11): p. 2361.). Tématem práce bude ověření univerzálnosti metody na databázích dalších systémů a take zlepšování metodiky. Školitel-konzultant: RNDr. Martin Lepšík, Ph.D.(ÚOCHB AV ČR)

Teoretické studium přenosu náboje v nanostrukturách
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Možnost aktivně kontrolovat přenos náboje na atomární úrovni v nanostruktur otevírá nové možnosti v oblasti nanoelektroniky. Hlubší pochopení procesů spojených s přenosem náboje na atomární úrovni vyžaduje nové postupy v oblasti teoretických simulací. Cílem práce je osvojení si teorie funkcionálu hustoty a její aplikaci na vybrané problémy přenosu náboje v nanostrukturách. Teoretické výpočty budou prováděny v úzké spolupráci s experimentálními měřeními. V rámci doktorského studia je předpokládán další vývoj počítačových simulací.
Předpokládané znalosti:
●          základní znalost kvantové mechaniky a teorie pevných látek, popř. kvantové chemie
●          znalost programovacího jazyku (Fortran, C, atd.) vítána

Mezimolekulové interakce v biomolekulách
Školitel: doc. RNDr. Petr Jurečka, Ph.D.
Struktura ribozomální RNA je sice známa relativně dobře, ale interakce, které ji určují a stabilizují jsou prozkoumány méně. S rychlým rozvojem počítačů se kvantově chemické a molekulově dynamické výpočty stávají stále populárnějšími metodami pro analýzu mezimolekulových interakcí v biomolekulách. V naší práci se soustředíme na interakce v takových biomolekulách, jako jsou ribozomální RNA nebo protein-DNA komplexy a snažíme se nalézat důležité strukturní stabilizační prvky těchto unikátních molekulových architektur.

Vývoj empirických potenciálů pro modelování biomolekul
Školitel: doc. RNDr. Petr Jurečka, Ph.D.
Vývoj empirických potenciálů pro molekulovou dynamiku je nezbytnou podmínkou rozvoje celého oboru molekulového modelování. Na katedře fyzikální chemie UP Olomouc jsme před několika lety vyvinuli slibnou metodu pro získávání vysoce kvalitních empirických parametrů. Nově vyvinuté parametry jsou určeny hlavně pro modelování biomolekul, jako jsou RNA a DNA a pod zkratkou „OL“ (Olomouc) jsou dnes celosvětově používány v nejpopulárnějším simulačním balíku AMBER. Naši metodu budeme aplikovat a testovat na desítkách biologicky zajímavých systémů, jako jsou struktury DNA, protein-DNA komplexy a fragmenty ribozomální RNA.

Studium přírodních antioxidantů pro terapeutické aplikace
Školitel: prof. Ing. Lubomír Lapčík, Ph.D.
Přírodní antioxidanty hrají významnou roli v ochraně organismu před vznikem nádorových onemocnění. Jedná se zejména o využití jejich antioxidačních vlastností v lidském organismu. Cílem práce bude porovnání antioxidantů získaných z vybraných typů přírodních rostlinných produktů, zejména vzhledem k jejich schopnosti jako radikálových lapačů. Budou určeny základní kinetické parametry zhášení těchto radikálů účinkem antioxidantů, jejich identifikace a termická případně chemická stabilita v různých prostředích
Požadavky na uchazeče: Absolvent vysokoškolského studia přírodovědného nebo technického směru v oboru chemie, fyzikální chemie, materiálové chemie a technologie.
Literatura:
Simunkova, M., Alwasel, S.H., Alhazza, I.M., Jomova, K., Kollar, V., Rusko, M., Valko, M. Management of oxidative stress and other pathologies in Alzheimer’s disease (2019) Archives of Toxicology, 93 (9), pp. 2491-2513.
Lawson, M., Jomova, K., Poprac, P., Kuca, K., Musílek, K., Valko, M. Free radicals and antioxidants in human disease (2018) Nutritional Antioxidant Therapies: Treatments and Perspectives, pp. 283-305.

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.

Struktura a vlastnosti uhlíkových teček
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Cílem projektu je pochopení struktury a optických vlastností uhlíkových (kvantových) teček. Uhlíkové tečky patří mezi nanomateriály se širokým aplikačním potenciálem, díky jejich velké stabilitě, snadné přípravě a dobré biokompatibilitě. Strukturně se jedná o velmi komplexní systémy, což komplikuje pochopení jejich optických vlastností. Projekt se zaměří na návrh a optimalizaci strukturních modelů uhlíkových teček a dále na jejich fyzikální zejména optické vlastnosti. Téma je koncipováno jako teoretické a student při jeho řešení využije širokou škálu metod výpočetní chemie od metod molekulové mechaniky a dynamiky, přes metody kvantově chemické, až po metody hybridní.

Struktura a vlastnosti membránově kotvených proteinů
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. Biologické membrány jsou dějištěm řady významných biologických procesů. Řada aspektů aktivního a pasivního transportu látek, biotransformace léčiv či lékových interakcí zůstává stále zahalena tajemstvím. Cílem projektu je teoretické studium struktury a vlastností membránově kotvených proteinů. Při řešení projektu budou využívány postupy počítačových simulací.

Rychlé a přesné kvantově-mechanické výpočetní metody pro počítačový návrh léčiv
Školitel: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D.
Aplikace výpočetní chemie v řešení biochemických problémů, jako je například studium 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 úspěšně aplikujeme v počítačovém vývoji léků kde výrazně překonávají běžně používané přístupy. Cílem této práce bude pokračovat ve vývoji semiempirických kvantově-mechanických metod s cílem zpřesnit popis nekovalentních interakcí a struktury biomolekul. Tento projekt vyžaduje základní znalost programování.

Přesné kvantově-chemické výpočty nekovalentních interakcí
Školitel: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D.
Výsledky přesných kvantově mechanických výpočtů se často používají jako referenční 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 jako např. S66 se staly de facto standardem v oboru. Nové datasety které publikujeme v projektu Non-Covalent Interactions Atlas (www.nciatlas.org) jsou světovou špičkou jak v přesnosti, tak v množství dat. Cílem této práce bude rozšířit stávající referenční databáze o nové molekulární komplexy tak, aby bylo dosaženo co nejširšího pokrytí dalších typů nekovalentních interakcí zejména 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. Disertace 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.

Pokročilé techniky molekulární spektroskopie jako nástroje pro studium interakcí neurotransmiterů s nanomateriály
Školitel: doc. RNDr. Václav Ranc, Ph.D.
Ramanova mikroskopie je významným nástrojem v analytické chemii používaným pro analýzu distribuce biologicky aktivních látek v buňkách či tkáních. Díky využití povrchem zesíleného Ramanova efektu lze analyzovat i sloučeniny na velmi nízkých koncentračních úrovních, což dále zvyšuje aplikační této potenciál techniky. Studium signálních drah neurotransmiterů a jejich ovlivňování je bezesporu důležitým úkolem neurověd. Cílem práce bude vývoj metod založených na Ramanově mikroskopii, jež budou sloužit:
1. ke studiu distribucí neurotransmitterů napříč mozkovou tkání. Analytický proces bude dále aplikován na tkáně s různými stupni gliomů
2. ke studiu interakce neurotransmitterů s deriváty grafenu. Tato část práce bude cílit především na vývoj metod pro cílené ovlivňování signálních drah.

Teoretický výzkum magnetů o velikosti jednoho atomu umístěných na površích
Theoretical study of surface-supported magnets the size of a single atom
Školitel: doc. Mgr. Piotr Błoński, Ph.D.
Jádrem tohoto teoretického výzkumu jsou materiály vhodné pro magnetická záznamová média, která mohou uchovávat mnohem větší objemy dat za energeticky mnohem efektivnějších podmínek ve srovnání se současně používanými materiály. Místo ukládání bitů informací do náhodně rozmístěných magnetických zrn, které se využívá nyní, je možné použít magnety o velikosti jednoho atomu přesně zarovnané do mřížky, kde by každý tento magnet uchovával právě jeden bit informace. Stejně tak bude kladen důraz na vliv elektrického pole na magnetické vlastnosti materiálu: velká hodnota magnetické anizotropní energie (MAE) je nezbytná pro stabilizování uložené informace a odolání její spontánní ztrátě vlivem jevů spojených s teplotou; na druhou stranu je vyžadována nízká hodnota MAE pro jednodušší zapisování informace. Tento teoretický výzkum bude úzce provázán s praktickými experimenty.

Nanokatalýza v plynné fázi
Nanocatalysis in the gas phase
Školitel: doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.
Konzultant: RNDr.Štefan Vajda CSc., Dr. habil.

Popis strukturních vlastností fotokatalyticky aktivních nanomateriálů pokročilými mikroskopickými technikami
Description of structural properties of photocatalytically active nanomaterials by advanced microscopy techniques
Školitel: Ing. Štěpán Kment Ph.D.

Pokročilé nanomateriály pro heterogenní katalýzu, fotokatalýzu a elektrokatalýzu
Advanced nanomaterials for heterogeneous catalysis, photocatalysis and electrocatalysis
Školitel: Ing. Štěpán Kment Ph.D.

Chemie na površích zkoumána pomocí mikroskopie skenovací sondy
On-surface chemistry investigated by means of scanning probe microscopy
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Chemie na površích je rychle se rozvíjející obor syntetické chemie, který umožňuje syntetizovat nové molekulární struktury, kterých nelze dosáhnout tradičními postupy organické chemie v roztoku. Navíc současný vývoj mikroskopů se skenovací sondou umožňuje dosáhnout chemického rozlišení prekurzorů, meziproduktů a konečných produktů, což poskytuje bezprecedentní pohled na reakční procesy na površích. Tato technika navíc umožňuje charakterizaci chemických a fyzikálních vlastností včetně zobrazování hraničních orbitalů jednotlivých molekul.
Cílem této disertační práce je zkoumat nové chemické reakce na površích v podmínkách ultravysokého vakua (UHV) s cílem vytvořit kovalentně vázané komplexní molekulární systémy na površích pevných látek. Student zvládne práci s UHV mikroskopem atomárních síl a skenovacím tunelovým mikroskopem. To umožní charakterizovat chemické a fyzikální vlastnosti konečných produktů se submolekulárním rozlišením.

studijní program Nanomateriálová chemie

Teoretické studium přenosu náboje v nanostrukturách
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Možnost aktivně kontrolovat přenos náboje na atomární úrovni v nanostruktur otevírá nové možnosti v oblasti nanoelektroniky. Hlubší pochopení procesů spojených s přenosem náboje na atomární úrovni vyžaduje nové postupy v oblasti teoretických simulací. Cílem práce je osvojení si teorie funkcionálu hustoty a její aplikaci na vybrané problémy přenosu náboje v nanostrukturách. Teoretické výpočty budou prováděny v úzké spolupráci s experimentálními měřeními. V rámci doktorského studia je předpokládán další vývoj počítačových simulací.
Předpokládané znalosti - základní znalost kvantové mechaniky a teorie pevných látek, popř. kvantové chemie, znalost programovacího jazyku (Fortran, C, atd.) vítána

Chemické a fyzikální vlastnosti molekulárních nanostruktur na površích studované pomocí rastrovacích mikroskopů
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
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.
Předpokládané znalosti: základní znalost kvantové mechaniky a teorie pevných látek, znalost základních principů rastrovacích mikroskopů vítána

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 kombinovaných 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, tuhých 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.

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.

Struktura a vlastnosti uhlíkových teček
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.
Cílem projektu je pochopení struktury a optických vlastností uhlíkových (kvantových) teček. Uhlíkové tečky patří mezi nanomateriály se širokým aplikačním potenciálem, díky jejich velké stabilitě, snadné přípravě a dobré biokompatibilitě. Strukturně se jedná o velmi komplexní systémy, což komplikuje pochopení jejich optických vlastností. Projekt se zaměří na návrh a optimalizaci strukturních modelů uhlíkových teček a dále na jejich fyzikální zejména optické vlastnosti. Téma je koncipováno jako teoretické a student při jeho řešení využije širokou škálu metod výpočetní chemie od metod molekulové mechaniky a dynamiky, přes metody kvantově chemické, až po metody hybridní.

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. redoxní reakce a likvidace polutantů ve vodách), nebo v oblasti průmyslové chemie v řadě chemických procesů (výroba ethylenoxidu, Fisher-Tropschova syntéza) či v oblasti technologií pro energetiku (reformace CO2 na metanol, 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 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.

Příprava nanočástic a nanokompozitů pro spektroskopické aplikace
Školitel: doc. RNDr. Robert Prucek, Ph.D.
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.

Pokročilé techniky molekulární spektroskopie jako nástroje pro studium interakcí neurotransmiterů s nanomateriály
Školitel: doc. RNDr. Václav Ranc, Ph.D.
Ramanova mikroskopie je významným nástrojem v analytické chemii používaným pro analýzu distribuce biologicky aktivních látek v buňkách či tkáních. Díky využití povrchem zesíleného Ramanova efektu lze analyzovat i sloučeniny na velmi nízkých koncentračních úrovních, což dále zvyšuje aplikační této potenciál techniky. Studium signálních drah neurotransmiterů a jejich ovlivňování je bezesporu důležitým úkolem neurověd. Cílem práce bude vývoj metod založených na Ramanově mikroskopii, jež budou sloužit:
1. ke studiu distribucí neurotransmitterů napříč mozkovou tkání. Analytický proces bude dále aplikován na tkáně s různými stupni gliomů
2. ke studiu interakce neurotransmitterů s deriváty grafenu. Tato část práce bude cílit především na vývoj metod pro cílené ovlivňování signálních drah.

Dvoudimenzionální materiály pro jednoatomovou katalýzu
Two-dimensional materials for single-atom catalysis
Školitel: prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.

Teoretický výzkum magnetů o velikosti jednoho atomu umístěných na površích
Theoretical study of surface-supported magnets the size of a single atom
Školitel: doc. Mgr. Piotr Błoński, Ph.D.
Jádrem tohoto teoretického výzkumu jsou materiály vhodné pro magnetická záznamová média, která mohou uchovávat mnohem větší objemy dat za energeticky mnohem efektivnějších podmínek ve srovnání se současně používanými materiály. Místo ukládání bitů informací do náhodně rozmístěných magnetických zrn, které se využívá nyní, je možné použít magnety o velikosti jednoho atomu přesně zarovnané do mřížky, kde by každý tento magnet uchovával právě jeden bit informace. Stejně tak bude kladen důraz na vliv elektrického pole na magnetické vlastnosti materiálu: velká hodnota magnetické anizotropní energie (MAE) je nezbytná pro stabilizování uložené informace a odolání její spontánní ztrátě vlivem jevů spojených s teplotou; na druhou stranu je vyžadována nízká hodnota MAE pro jednodušší zapisování informace. Tento teoretický výzkum bude úzce provázán s praktickými experimenty.

Nanokatalýza v plynné fázi
Nanocatalysis in the gas phase
Školitel: doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.
Konzultant: RNDr.Štefan Vajda CSc., Dr. habil.

Chemie na površích zkoumána pomocí mikroskopie skenovací sondy
On-surface chemistry investigated by means of scanning probe microscopy
Školitel: doc. Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.
Chemie na površích je rychle se rozvíjející obor syntetické chemie, který umožňuje syntetizovat nové molekulární struktury, kterých nelze dosáhnout tradičními postupy organické chemie v roztoku. Navíc současný vývoj mikroskopů se skenovací sondou umožňuje dosáhnout chemického rozlišení prekurzorů, meziproduktů a konečných produktů, což poskytuje bezprecedentní pohled na reakční procesy na površích. Tato technika navíc umožňuje charakterizaci chemických a fyzikálních vlastností včetně zobrazování hraničních orbitalů jednotlivých molekul.
Cílem této disertační práce je zkoumat nové chemické reakce na površích v podmínkách ultravysokého vakua (UHV) s cílem vytvořit kovalentně vázané komplexní molekulární systémy na površích pevných látek. Student zvládne práci s UHV mikroskopem atomárních síl a skenovacím tunelovým mikroskopem. To umožní charakterizovat chemické a fyzikální vlastnosti konečných produktů se submolekulárním rozlišením.

 

studijní program Organická a bioorganická chemie

Asymetrická syntéza katalyzována pomocí chirálních Brønstedtových kyselin
Školitel: doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D.
V posledních dvou dekádách zaznamenal obor organické syntézy značný odklon od využívání toxických tranzitních kovů jako efektivních katalyzátorů pro mnohé organické transformace. Tento krok, jak již sám osobě velmi obtížný, se zdál být přímo nemožný, pakliže došlo na enantioselektivní transformace katalyzované tranzitními kovy. Aby tato vzrušující a důležitá otázka mohla být patřičně adresována, nový typ katalyzátorů neobsahující tranzitní kovy musel být vyvinut. Tak se zrodil obor nazvaný organokatalýza. V tzv. organokatalytických reakcích dochází ke katalýze organických transformací pomocí malých chirálních organických molekul. Tento typ katalýzy prodělalza posledních 20 let obrovský rozkvět a zejména v posledních 10-ti letech se stal nedílnou součástí organických katalytických transformací běžně prováděných v laboratořích syntetických a medicinálních chemiků. Mnoho z těchto reakcí je katalyzovaných pomocí Brønstedtových kyselin. Z pohledu pKa kyselin standardně využívaných při organokatalytických reakcích by se tyto kyseliny dali rozdělit do dvou hlavních skupin: slabě kyselé (pKa = >10), kterým se také říká katalyzátory pomocí vodíkové vazby, a silnější Brønstedtovy kyseliny (typicky pKa = <3). Překvapivě transformace katalyzované pomocí kyselin s pKa v intervalu od 3 do 10 až do nedávna unikali zájmu syntetických chemiků. Je to překvapivé zejména proto, že tento interval pokrývá všechny karboxylové kyseliny. V posledních 5 letech však tato oblast bouřlivě rozvíjí, bohužel však zatím se spíše rozpačitými výsledky. Jedním z důvodů je těchto výsledků je poněkud obtížnější prostorová kontrola (a s tím spojená enantioselektivita reakcí) umístění karboxylových vodíků. Tento projekt se tedy bude zabývat vývojem nových chirálních Brønstedtových kyselin s pKa karboxylových kyselin, ale neobsahujících karboxyl, a s tím spojených organokatalytických procesů.

Vývoj nových syntetických metod založených na chemii heterocyklických sulfidů, sulfoxidů a sulfonů
Školitel: doc. RNDr. Jiří Pospíšil, Ph.D.
Hledání nových biologicky aktivních látek, které by byly využitelné v roli molekulárních sond pro studium biologických procesů je jedním z hlavních témat chemické biologie. Najít ale takovou molekulární sondu – malou organickou molekulu – která by nám umožnila pochopit studované biologické procesy, je velice obtížné a ukazuje se být skutečnou výzvou I teď na počátku 21. století. Toto hledání se totiž podobá známému „hledání jehly v kupce sena“. Jednou z odpovědí chemiků a biologů na tuto výzvu je příprava strukturně různorodých knihoven organických molekul. Snadná, krátká a stereo a regioselektivní syntéza strukturně různorodých molekul vycházejících ideálně z jedné nejlépe komerčně dostupné organické molekuly, patří k jednomu z prioritních cílů moderní syntetické chemie. Cílem tohoto tématu je vyvinout nové syntetické postupy a metody založené na chemii sulfidů, sulfoxidů a sulfonů, které by nám umožnily vytvořit rychle (2-4 kroky) a selektivně rozsáhlé chemické knihovny obsahující strukturně značně rozličné molekuly.

Modifikace molekul pentacyklických triterpenů v oblasti kruhu E a A a studium jejich biologických aktivit
Školitel: doc. RNDr. Milan Urban, Ph.D.
V rámci této práce budou připravovány nové sloučeniny zejména sledem různých oxidačních reakcí, halogenací, cross-couplingů, cykloadičních reakcí apod. s hlavním cílem nalézt molekuly s lepší selektivní cytotoxickou aktivitou než dříve připravené deriváty.  Po změření základních hodnot biologických aktivit budou z těchto sloučenin syntetizovány další deriváty s ohledem na farmakologické parametry, zejména rozpustnost a biodostupnost. Za tímto účelem budou využity dříve vyvinuté postupy přípravy prodrugs, ale budou hledány i nové alternativy. Předpokládá se, že v rámci práce bude připraveno několik sérií derivátů, které budou plně charakterizovány a testovány na jejich cytotoxickou aktivitu. Z výsledků by mělo být patrné, jaký vliv mají jednotlivé modifikace a prodrug skupiny na aktivitu a farmakologické vlastnosti, zejména biodostupnost a metabolismus. Práce by měla vést k formulaci vztahů mezi strukturou a biologickou aktivitou. Všechny syntézy půjdou ruku v ruce s biologickým skríningem a zpětná vazba z tohoto testování bude určovat směr syntéz k optimalizovaným molekulám vhodným pro vývoj protinádorového léčiva.

Výzkum nových fluorescenčních systémů pro aplikace v chemické biologii
Školitel: prof. RNDr. Jan Hlaváč, Ph.D.
Přesto, že jsou fluorescenční systémy ve studiu biologických procesů hojně využívány, nepokrývají zdaleka všechny aplikační potřeby. Rovněž jejich vlastnosti vždy nevyhovují specifickému způsobu použití, a proto je potřeba vyvíjet nové systémy, které tyto problémy řeší. Velká pozornost je v současném vývoji nových fluorescenčních látek věnována tzv. multifunkčním sondám, tj. systémům, které jsou schopny detekovat případně i stanovit více sledovaných analytů za pomoci jednoho derivátu, případně disponují možností detekovat přítomnost daného analytu a na základě pozitivní odezvy uvolnit léčivo.
V rámci tohoto tématu se budou studenti zabývat přípravou multifunkčních fluorescenčních sond pro detekci různých enzymů v jejich směsi a dále v kombinaci s určením pH, redoxního potenciálu, přítomnosti vybraných markerů, apod. Pozornost bude zaměřena rovněž na vývoj fluorescenčních systémů zaměřených na specifický transport léčiv. Tyto systémy budou reflektovat přítomnost selektivního markeru, který se navíc stane spouštěčem uvolnění léčiva z celého systému. Tento typ výzkumu bude směrován do oblasti tzv. theranostik, kde se spojuje terapie a diagnostika do jednoho molekulového systému.
Funkčnost těchto systémů budou studenti sami ověřovat na modelových médiích. Úspěšné sondy pak budou testovány ve spolupráci s dalšími pracovišti na vybraných buněčných liniích.

Axiálně chirální heterocyklické sloučeniny s potenciální aplikací v oblasti organokatalýzy, chirálních derivatizačních činidel a inhibice proteinkinas
Školitel: doc. RNDr. Petr Cankař, Ph.D.
Axiální chiralita organických sloučenin je nejčastěji popsána na ortho-substituovaných biarylových sloučeninách, kde dochází k omezení volné otáčivosti kolem jednoduché vazby spojující oba aryly. Vazbou s omezenou otáčivostí prochází osa chirality. Pokud je energetická bariéra volné otáčivosti dostatečně velká, je možné připravit a izolovat atropoizomery, které mohou mít značné praktické využití. Z počátku nebyla atropoizomerii věnována dostatečná pozornost, protože první izolované atropoizomery nebyly dostatečně stabilní pro praktické použití. V posledních 20 letech však dochází k velké renesanci ve využití axiální chirality u organických sloučenin, a to zejména v oblasti organokatalýzy a v poslední dekádě také v medicinální chemii. Hlavním důvodem jsou nové možnosti v prostorovém uspořádání molekul.
Cílem disertační práce bude syntéza a studium axiálně chirálních heterocyklických sloučenin, které umožňují nové prostorové interakce různé povahy dle přítomných funkčních skupin a heterocyklických systémů při stereoselektivní organokatalýze či inhibici proteinkinas. Další oblastí výzkumu může být využití axiálně chirálních sloučenin v roli derivatizačních činidel pro analýzu stereoizomerů a jejich směsí.

Syntéza a studium dusíkatých heterocyklů jako ligandů pro různé biologické cíle
Školitel: doc. RNDr. Miroslav Soural Ph.D.
Dusíkaté heterocykly představují velmi důležitou skupinu organických sloučenin. Tvoří běžný strukturní motiv v řadě přírodních či syntetických, biologicky aktivních látek. Přibližně 60% léčiv, která byla do dnešního dne schválena pro klinické použití, obsahuje ve své struktuře dusíkatý heterocyklus. Z tohoto důvodu jsou dusíkaté heterocykly atraktivním chemotypem v oblasti medicinální chemie. K dnešnímu dni bylo připraveno množství derivátů vykazujících rozmanité biologické účinky, např. antibiotické, antibakteriální, antifungální, protinádorové, antivirové, analgetické atd. V literatuře dostupné informace o vztazích mezi strukturou a aktivitou konkrétních derivátů proto umožňují (s pomocí molekulárního modelování, je-li znám biologický cíl) racionální návrh struktury nových analogů s potenciálně výhodnějšími farmakologickými vlastnostmi, např. vyšší aktivitou, selektivitou a metabolickou stabilitou. Cílem disertační práce spadající do této oblasti je hledání nových heterocyklických léčiv na bázi standardního postupu: 1) výběr molekulárního cíle a strukturní design potenciálního ligandu (typicky s použitím metody scaffold hopping nebo molekulárního modelování), 2) vývoj a optimalizace syntetické metody umožňující přípravu cílové struktury, 3) příprava série substituovaných derivátů za účelem studia mezi strukturou a aktivitou (SAR) látek, 4) primární testování a vyhodnocení SAR, 5) další racionální modifikace struktury s použitím dosažených informací, 6) příprava pokročilých derivátů a jejich biologické hodnocení. Konkrétní strukturní motiv bude určen na bázi aktuálních výsledků výzkumné skupiny. V současné době je pozornost věnována zejména cytotoxickým sloučeninám působícím proti nádorovým buňkám a derivátům orientovaným na biologické cíle nacházející se v centrální nervové soustavě. Biologické hodnocení probíhá ve spolupráci s Katedrou experimentální biologie, Ústavem molekulární a translační medicíny a Jagellonskou Univerzitou v Krakowě.

Informatika

studijní program 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.

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, jehož výzkumné úsilí může být zaměřeno na teoretické a/nebo experimentální výsledky.

Zjednodušování axiomatických systémů
Simplification of axiomatic systems
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 vlastní 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.

Matematika

studijní program Algebra a geometrie

Reprezentace reziduovaných svazů
Školitel: Doc. Mgr. Michal Botur Ph.D.

Nové přístupy k agregaci dat na svazech a posetech
Školitel: Prof. Mgr. Radomír Halaš Dr.

Variety některých uspořádaných algeber
Školitel: Doc. RNDr. Jan Kühr Ph.D.

Speciální difeomorfismy diferencovatelných variet
Školitel: Prof. RNDr. Josef Mikeš DrSc.

 

studijní program Aplikovaná matematika

Statistická analýza dat v dopravě
Školitel: Doc. RNDr. Eva Fišerová, Ph.D.
V dopravním výzkumu vzniká velké množství dat, jejichž zpracování si vyžaduje speciální postupy. Cílem disertační práce je zkoumat možnosti využití moderních metod matematické statistiky pro modelování a analýzu dopravních dat (např. modelování rychlosti jízdy, analýza rizika dopravní srážky, apod.). Práce je zaměřena na rozvoj a aplikace vhodných statistických metod, které umožní hlubší analýzu dopravních dat a lepší interpretaci získaných výsledků. Postupy budou konzultovány s dopravními inženýry tak, aby práce byla přínosná jak ze statistického hlediska, tak i z hlediska dopravního výzkumu.

Regresní modely se složitou strukturou
Školitel: Doc. RNDr. Eva Fišerová, Ph.D.
Regresní modely se používají k lepšímu pochopení vztahů mezi různými závislými (cílovými) a vysvětlujícími proměnnými. Cílem disertační práce je rozvoj vhodných statistických metod a algoritmů zaměřených zejména na statistické modelování, kdy proměnné jsou provázány složitými funkčními vztahy a mají složitou varianční strukturu. Důraz bude kladen jak na teoretické aspekty týkající se odhadů, nejistoty a statistické indukce, tak i na praktickou implementaci a výpočetní proveditelnost.

Baysovské metody znaleckého hodnocení ručního písma
Školitel: RNDr. Tomáš Fürst Ph.D.
Tak jako otisky papilárních linií prstů nebo biologické stopy obsahující DNA je i ruční písmo běžně využíváno jako důkazní prostředek v řízeních před státními orgány. Analýzou znaků ručního písma a jejich porovnáním znalci posuzují především to, zda sporný a srovnávací materiál psala stejná osoba, nebo zda jde o písemné projevy různých osob. K interpretaci znaleckého nálezu se v tuzemském, ale i mezinárodním měřítku využívají různé přístupy. A právě proprietární přístup k interpretaci nálezu v podání různých skupin znalců brání porovnávání síly důkazu i v rámci jednoho oboru. Celosvětově je proto zejména v poslední dekádě propagována bayesovská inference jako univerzální prostředek pro stanovení síly důkazu. Předpokladem její aplikace je ovšem číselné vyjádření znaleckého nálezu, což způsobuje těžkosti zejména v oborech, ve kterých znalci dosud pracovali s kvalitativní analýzou, aniž byli nuceni nález jakkoliv kvantifikovat. Typickým příkladem takového oboru je právě znalecké zkoumání ručního písma, kterému se disertační práce bude věnovat. Cílem této práce je vypracovat pro znalecké zkoumání ručního písma takový postup hodnocení nálezu, který bude odpovídat požadavků správné, tedy bayesovské inference.

Bayeovská statistika užitím Bayesových prostorů
Školitel: Doc. RNDr. Karel Hron, Ph.D.
Bayesovská statistika má ohromný aplikační potenciál prakticky ve všech vědních oblastech. Přitom se často setkáváme s tím, že jsou pomocí ní zpracovávána data relativní povahy, ať již v diskrétní podobě (kompoziční data) nebo ve spojité podobě (hustoty rozdělení pravděpodobností), což je zapotřebí zohlednit jejich vhodnou logpodílovou reprezentací. Nadto i v rámci samotných bayesovských odhadů je třeba reflektovat specifickou geometrickou strukturu klíčových komponent Bayesovy věty: apriorního rozdělení, věrohodnostní funkce a aposteriorního rozdělení. V rámci disertační práce se budeme věnovat všem těmto tématům užitím metodiky Bayesových prostorů, která umožňuje elegentní přístup k relevantnímu zpracování dat pomocí bayesovských metod jakož i k rozvoji samotné bayesovské statistiky.

studijní program Didaktika matematiky

Analogie ve školské matematice
Školitel: RNDr. Jaroslav Švrček CSc.

Nové trendy v práci s matematickými talenty
Školitel: Doc. RNDr. Petr Emanovský Ph.D.

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

Analýza učebnic pro výuku analytické geometrie na středních školách
Školitel: doc. RNDr. Marek Jukl Ph.D.

studijní program Matematická analýza

Singulární a impulzní modely
Školitel: Doc. RNDr. Jan Tomeček, Ph.D.
Singulární i impulzní obyčejné diferenciální rovnice jsou stále aktuálním tématem. A to nejen pro četné aplikace ale také pro celou řadu otevřených problémů. Cílem dizertační práce bude vyšetřování úloh pro obyčejné rovnice se singularitami či/a impulzy, případně řešení vybraných otevřených problémů formulovaných v literatuře.

Vědy o Zemi

studijní program Geoinformatika a kartografie

Analýza preferencí uživatelů webových map
Školitel: Prof. RNDr. Vít Voženílek, CSc.
Výzkum se zaměřuje na specifické geovizuální vzory práce na internetu, které lze identifikovat při používání webových map. Systematicky bude zkoumáno a vizualizováno chování geobrowsingu. Více případových studií bude zahrnovat různé přístupy k navigačnímu chování na obrazovce s ohledem na navigační pomůcky a poskytované multimediální informace. Výzkum také zahrnuje uživatelské preference satelitních pohledů. Zvláštní pozornost bude věnována technickému řešení získání softwarové aplikace pro analýzu zaznamenaných datových sekvencí.

Analýza konceptů, obsahů a užívání školních atlasů z pohledu Bloomovy taxonomie
Školitel: Prof. RNDr. Vít Voženílek, CSc.
Cílem výzkumu je navrhnout, provést a vyhodnotit analýzu konceptů, obsahu a využití školních atlasů podle Bloomovy taxonomie. Práce zahrnuje teoretické rozpracování současných aspektů atlasové tvorby i praktické testování řešení úloh nad mapami školních atlasů žákem. Série testu bude navržena podle Bloomovy taxonomie. Jedním z výstupů bude návod a vzorový soubor úloh podle Blooma nad mapami z vybraného školního atlasu.

Stanovení vybraných ekosystémových funkcí krajiny pomocí DPZ
Školitel: Doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.
Cílem práce je nalezení vhodných dat, algoritmů a postupů v oblasti DPZ, jež budou využitelné pro identifikaci a kvantifikaci ekosystémových funkcí a služeb krajiny.

Predikce vývoje landcover / landuse v ČR
Školitel: Doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.
Cílem práce je namodelovat predikovaný stav landuse pro rok 2090. Hlavní model bude vytvořen pro celé území ČR v rozlišení 100m/px a zvažovat bude scénář bussines as ussualy (BAU).

Prostorové vyhodnocování obyvatelnosti měst
Školitel: Doc. Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.
Cílem práce je vyzkoumat možnosti přístupu hodnocení obyvatelnosti měst pomocí GIS. Struktura, uspořádání a vybavenost městského prostředí výrazně ovlivňuje úroveň obyvatelnost (livability) jejich obyvatel. Jedním z parametrů je výpočet chodeckosti (jako podpora pěšího dopravy) ve městech Automatické zpracování prostorových dat v GIS umožňuje navrhnout různé vyhodnocení míry obyvatelnosti měst obyvatel. Různé pohledy a možnosti automatického zpracování prostorových dat bude cílem disertačního výzkumu.

Vizuální programování pro zpracování prostorových dat
Školitel: Doc. Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.
Vizuální programování v GIS je metoda navrhování pracovních postupů zpracování dat (workflow) v grafické podobě. Cílem práce je výzkum kognitivních a funkčních aspektů vizuálních jazyků v GIS. Vylepšení grafické notace a funkčnosti vizuálních jazyků mají potenciál pro širší využitelnosti workflow v GIS.

Aplikace agregačních a disagregačních metod na zpracování statistických dat ze SLDB 2021
Školitel: Doc. RNDr. Jaroslav Burian, Ph.D.
Cílem práce je aplikovat agregační a disagregační metody na vybraná data ze SLDB 2021 a v případě dostupných vhodných dat ze starších SLDB (1991, 2001, 2011) provést srovnání v čase. V práci budou nejprve z dat SLDB 2021 identifikovány datové sady, které je vhodné agregovat/disagregovat pro území celého Česka. Následně budou otestovány nejvhodnější postupy zpracování, které budou zpracovány do podoby nástroje umožňujícího automatizované zpracování dat. Dále budou identifikována témata, která je možné hodnotit napříč všemi SLDB. Výsledná data budou publikována formou otevřených datových sad. Data budou zpracována jak za územní jednotky, tak za gridové sítě.

Urbánní simulační modely a jejich aplikace v územním plánování (PHD)
Školitel: Doc. RNDr. Jaroslav Burian, Ph.D.
Cílem práce je vyzkoumat možnosti aplikace vybraných urbánních simulačních modelů v územním plánování. Práce bude zaměřena především na vybrané (ý) mikrosimulační modely umožňující predikovat vybrané aspekty urbánních systémů (např. ceny pozemků, pracovní místa, rozložení domácnosti nebo pohyb obyvatel). Značná část práce bude věnována přípravě vhodných datových sad, které jsou v mnoha zemích obtížně dostupné, nebo jsou dostupné v omezené podrobnosti. Pro tyto účely budou využity pokročilé možnosti sběru a zpracování prostorových dat včetně agregačních a disagregačních postupů. S ohledem na zvolený model (y) a zvolené území bude zpracováno několik případových studií prohlubující možnosti aplikace výstupů mikrosimulačního modelování v územním plánování.

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 Šráček Ph.D.,M.Sc.
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.

Původ a vývoj anastomózy řeky Moravy: geofyzikální a geomorfologická analýza
Origin and evolution of anastomosis of the Morava River: geophysical and geomorphologic 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

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 jakými jsou aridita/humidita, režim zvětrávání, pedogeneze, vztah k hladině podzemní vody a bakteriální aktivitě. Student detailně zpracuje řádově 15 – 20 profilů klastických sedimentů permokarbonských pánví českého masívu a pliocenních a holocenních klastik hornomoravského úvalu. Použije metod faciální analýzy, terénního gamaspektrometrického měření. Následné práce budou zaměřeny na sedimentární petrografii a identifikaci nosičů červeného zbarvení a redoxních signálů (optická mikroskopie, CL mikroskopie, EDX/WDX-SEM, difuzní odraznostní spektroskopie, Ramanovská spektrokopie, případně Mosbauerova spektroskopie). Student dále bude analyzovat geochemický záznam metodami „whole-rock“ prvkové geochemie se zameřením na redox-sensitivní prvky (EDXRF, WDXRF, ICP-MS), TOC), organické geochemie (analýzy biomarkerů), a in-situ geochemie ve výbrusech (ICP-MS s laserovou ablací). Výsledky budou prezentovány na odborných konferencích a publikovány v mezinárodních odborných časopisech.

Faktory řídící vznik sprašo-půdních sekvencí: implikace pro paleoklimatologickou a paleoenvironmentální interpretaci
Factors driving formation of loess-paleosol sequences: Implications for palaeoclimatological and palaeoenvironmental interpretations
Školitel: Mgr. Daniel Šimíček, Ph.D.
Spraše představují plošně nejrozšířenější kvartérní sediment. Větrem navátý prachový materiál je krátce po svém uložení vystaven souboru diagenetických procesů, označovaných jako „zesprašnění“, které vedou k strukturním, minerálním i chemickým změnám, jež jsou zodpovědné za specifické vlastnosti spraší. Ve středoevropských podmínkách je vznik spraší spojen s chladnými a aridními obdobími kvartérního klimatického cyklu. Naopak, v humidnějších a teplejších obdobích se spraš stává ideálním půdotvorným substrátem, což s sebou nese další změny původního minerálního a chemického složení i zrnitostní distribuce. Tímto způsobem vznikají sprašo-půdní sekvence, které představují nejkompletnější archiv kvartérních klimatických změn v terestrických podmínkách. Jejich studium je důležité také s ohledem na klimatické změny probíhající v současnosti. Česká republika reprezentuje relativně suchou oblast evropského sprašového pásma s komplexními makroklimatickými vlivy a velmi pestrou geologii ve zdrojové oblasti. Tyto faktory jsou dále modulovány mikroklimaticky. Díky tomu mohou sprašo-půdní sekvence v různých oblastech České republiky vykazovat rozdíly v zrnitostní distribuci i minerálním a chemickém složení. Pro správnou interpretaci provenienčních nebo zvětrávacích proxy-dat je rozlišení lokálních a globálních vlivů na evoluci sprašo-půdních sekvencí zásadní.
Hlavními výzkumnými otázkami na sprašo-půdních sekvencích, situovaných v různých oblastech České republiky, budou: 1. Jak se na jejich vzniku podílejí globální vlivy, které souvisejí s kvartérním klimatickým cyklem (tj. variabilita v rámci lokality) a 2. Do jaké míry jsou důležité lokální vlivy, které se projevují v rozdílných úhrnech srážek, průměrných ročních teplotách, či směru větrného proudění (tj. variabilita mezi lokalitami). Studium bude zaměřeno především na poslední klimatický cyklus (eem–visla). K tomuto účelu lze využít řadu analytických metod, které umožňují rychlý sběr velkého množství dat. Zrnitostní distribuce spraší a půd bude studována laserovou granulometrií. Minerální složení spraší a půd, odrážející provenienci prachového materiálu i post-depoziční změny, budou studovány optickou i elektronovou mikroskopií výbrusových preparátů, analýzou těžkých minerálních asociací a analýzou povrchové morfologie křemenných zrn. Minerální složení velmi jemných frakcí bude zkoumáno rentgenovou práškovou difrakcí. Chemické složení bude stanoveno energiově-disperzní rentgenovou fluorescenční metodou a vybrané vzorky také pomocí ICP-MS. Kompoziční, texturní a strukturní charakteristiky spraší a půd se odrážejí v jejich fyzikálních vlastnostech. Z toho důvodu budou použity také petrofyzikální metody, jako je magnetická susceptibilita, difuzní spektrální odraznost, případně laboratorní gamaspektrometrie. Výsledky budou prezentovány na odborných konferencích a v mezinárodních i domácích odborných periodikách.

Platnost Schürmannova pravidla v terciérních uhelných slojích České republiky
Validity of Schürmann´s rule in Tertiary coal seams of Czech Republic
Školitel: doc. Ing. Jakub Jirásek, Ph.D.
Německý geolog H.M.E. Schürmann publikoval v roce 1927 v časopisu Braunkohle přelomovou práci týkající se obsahu vody v uhelných slojích východního Bornea. Vypozoroval a publikoval tezi, že v  uhelných slojích dochází s rostoucí hloubkou pohřbení k pravidelnému úbytku obsahu vody. Tento jev se podařilo prokázat a zobecnit a je nyní mezi uhelnými geology znám jako Schürmannovo pravidlo.
Obsah vody, nejčastěji vyjádřený jako veškerá voda původního vzorku (Wtr), patří k důležitým chemicko-technologickým vlastnostem uhlí. Z důvodu jeho významného vlivu na výhřevnost jde o parametr běžně sledovaný těžebními organizacemi.
Ačkoliv existuje velké množství údajů týkajících se závislosti obsahu vody v uhlí na hloubku pohřbení (stupeň prouhelnění), s výjimkou české části hornoslezské pánve nebyly na našem území publikovány žádné souhrnné práce na toto téma. S ohledem na blížící se útlum těžby uhlí na našem území se nabízí možnost využít databáze údajů o vlastnostech uhlí těžebních organizací v severočeské a sokolovské pánvi a o syntézu tohoto typu se pokusit.
Cílem práce by kromě rešeršní části týkající se již publikovaných dat potvrzujících (či nepotvrzujících) platnost Schürmannova pravidla bylo po dohodě s těžebními organizacemi v západních a severních Čechách využít již změřené hodnoty obsahu vody v těžených slojích, novým vzorkováním a měřením (ve spolupráci s Oddělením geochemie Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR) je potvrdit, s použitím matematicko-statistických metod interpretovat získaná data. Získané výsledky uvést do kontextu s geologickou stavbou daných uhelných pánví pak připravit pro publikování v tematicky zaměřených časopisech, např. International Journal of Coal Geology.

Systematická revize a paleoekologická analýza gastropodové fauny ze Štramberka (bašský vývoj slezské jednotky Západních Karpat)
Revision of systematics, and palaeoecological analysis of gastropod fauna of Štramberk (Baška Facies Realm, Silesian Unit, Westernm Carpathians)
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.
Konzultant: RNDr. Tomáš Lehotský, Ph.D.
Zkameněliny gastropodů ze Štramberka nejsou mezi paleontology příliš vyhledávanou skupinou fosilních makroorganizmů, jako např. hlavonožci. Jejich nálezy však tvoří podstatnou součást místních vápenců. Schránky vykazují velmi variabilní morfologii, stejně tak i stav zachování (povětšinou ve formě vnitřních jader, výjimečně se však našly exempláře s původním vybarvením). O gastropodech ze Štramberka pojednává pouze monografie profesora paleontologie na univerzitě v Mnichově Karla Alfreda von Zittela (1868, 1873), od té doby se jimi okrajově zabýval Remeš (1909), jehož materiál zpracoval Lehotský (2012) a Lehotský se Škrobákovou (2015). V současné době tak vyvstala potřeba revidovat doposud odborně nezpracovaný četný fosilní materiál, který je uložen v různých muzejních sbírkách (Slezské zemské muzeum v Opavě, Muzeum Novojičínska v Novém Jičíně, Vlastivědné muzeum v Olomouci, Naturhistorisches museum Wien a dalších). Problematický je také typový materiál, který je také nutno revidovat. Novější literatura se snaží o vyplnění „mezery a nesrovnalostí“ mezi klasifikacemi recentních a fosilních gastropodů. Mnoho systematických studií však přejímá starší a chybná klasifikační schémata. Cílem této dizertační práce bude rešeršně zmapovat situaci jurských/křídových gastropodů z jedné z nejvýznamnějších paleontologických lokalit karpatského flyše u nás – ze Štramberka, s ohledem na zástupce vyskytující se na území Evropy a napomoci k jejich dalšímu výzkumu. Stěžejní částí pak bude systematická revize taxonů štramberských gastropodů, která vytvoří přehled o jednotlivých rodech a druzích s ohledem na aktuální stav jejich výzkumu. Zaměřena bude i na detailní a emendované diagnózy taxonů a synonymické údaje. Pozornost bude samozřejmě věnována i tafonomickým poměrům, paleoekologické analýze vytvořené na základě životních nároků jednotlivých zjištěných taxonů i interakcí s dalšími složkami fauny, morfometrii ulit, paleogeografii a biostratigrafii. Předpokládá se, pokud to na fosilním materiálu bude možné, i studium morfotypů a ontogeneze. Nedílnou součástí práce bude publikování výsledků formou článků v tuzemských i mezinárodních časopisech a konferencích.

Přehradní a jezerní sedimenty jako archívy antropogenní kontaminace v městských aglomeracích horního Slezska (Česká republika, Polsko)
Dam reservoirs and ponds as archives of historical anthropogenic contamination in Upper Silesia urban agglomeration (Czechia, Poland)
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.
Sedimentary infills of dammed reservoirs represent an important environmental and economic issue due to the limited life time of reservoirs, costs related to dredging and further management of contaminated reservoir sediments. Simple prediction models of reservoir infill are difficult to achieve due to a high number of factors that influence the sediment accumulation rates. Site-specific data such as erosion rates in the river catchment, grain size characteristics of the sediment load and the bottom morphology are usually needed in such an effort while, in general, little is known about the depositional architecture of reservoir lakes sediments.
Dam reservoirs and historical ponds in the urban agglomeration of Ostrava and surrounding cities in Upper Silesia in the Odra River catchment offer a unique case to study the long-term effects of pollutant accumulation in a highly industrial landscape subject to long-term anthropogenic pollution. This project will focus on quantitative stratigraphic analysis and inorganic and organic geochemistry of sediment cores from water reservoirs along the Odra River in Czechia (Bezruč, Kukla, Heřmanický r., Vrbické j., Kališovo j.) and Poland (Roszków, Staw Syrinski, Babiczak). The project´s aim will be deciphering history of anthropogenic contamination, separating of background geochemical signals from anthropogenic signals and deciphering the spatial dispersal of pollutants in the lakes and on the catchment scale.
The project will rely on bathymetric mapping of reservoir bottom, geophysical imaging of sediment architecture using ground penetrating radar (GPR) a sub-bottom profiler, drilling of sediment cores and analysis of sediment grain size, inorganic and organic geochemistry and analysis of sediment accumulation rates using 137Cs dating. Results will be published in peer-reviewed journals (WoS).
Suitable candidates typically have a MSc. degree in geology / physical geography with excellent results and previous experience with work in the field (Bc., MSc. thesis in sedimentary geology or geomorphology). Good written and spoken English is required. Previous experience with scientific publishing is an advantage.

Geochemické a environmentálně magnetické zhodnocení procesů probíhajících v sedimentech říčních niv
Geochemical and environmental magnetism approach for an evaluation of processes taking place in river floodplain sediments
Školitel: Mgr. Martin Faměra, Ph.D.
V říčních nivách se ukládají sedimenty výrazně ovlivněné fluviálním transportem částic, které jsou tříděné podle jejich efektivní velikosti. Na výsledné vlastnosti sedimentů mají ale podstatný vliv i jejich provenience, reduktomorfní a biologické procesy, a v neposlední řadě i antropogenní znečištění. Ačkoliv jsou říční nivy v posledních dvou dekádách poměrně hojně studovány, zůstává nezodpovězena celá řada otázek:
- Jaký je vztah mezi environmentálně magnetickými a geochemickými parametry (charakteristika na vertikálních profilech)?
- Lze z geochemických a environmentálně magnetických charakteristik odhalit signál postdepozičních procesů a tím posílit interpretaci původu sedimentů a znečištění?
- Můžou geochemická a magnetická proxy stanovit relativní stáří sedimentární výplně říčních niv?
V případě, že budeme uvažovat o antropogenních magnetických nosičích (technogenních sférických částicích) jako stratigrafickém markeru antropocénu, jsou tyto stabilní proti změnám po jejich uložení?
Předmětem studia budou pozdně holocenní říční nivy Ohře, Ploučnice a Odry, ve kterých se uplatňují výše uvedené řídící vlivy různou měrou. Cílem práce bude komplexní geochemické a environmentálně magnetické zhodnocení procesů probíhajících v povodňových sedimentech, tj. popis vlivů, které jsou spojené a) s kolísáním hladiny podzemní vody (Ploučnice), b) znečištěním (Odra), c) geologickým původem uloženého materiálu (Ohře) a d) s transformací magnetických nosičů vlivem postdepozičních změn (Ploučnice, Ohře). Při studiu budou využity zejména metody geochemické (X-ray fluorescenční spektroskopie XRF), tak i magneto-mineralogické (magnetická susceptibilita - χ a frekvenčně závislá magnetická susceptibilita - χFD, termomagnetických měření, isothermální remanentní magnetizace (IRM), výpočet S-ratio, kvantifikace složek koercivity, anhysterezní remanentní magnetizace (ARM). Detailní environmentálně magnetická měření budou prováděna ve spolupráci s dr. H. Grison - Geofyzikální ústav AV ČR, v.v.i.).
Vzhledem k tomu, že procesy v říčních nivách jsou závislé na jejich morfologii a vnitřní stavbě, budou použity i metody geografických informačních systémů (digitální model reliéfu – DTM) a metody geofyzikální (dipólové elektromagnetické profilování - DEMP, elektrická odporová tomografie - ERT), georadar (GPR). Pro stanovení časového rámce budou použity vhodné metody přímého (OSL, 14C) a nepřímého (137Cs, magnetické částice, 210Pb, pesticidy, aj.) datování sedimentů. Izolované antropogenní částice („sférule“) budou studovány pomocí elektronového mikroskopu a Ramanova spektrometru. Pro popis sedimentů bude použita laserová granulometrie a VIS-spektrometrie. Další metody, jako např. Mosbauerova spektrometrie, budou v případě potřeby také využity.
Výsledky budou prezentovány na odborných konferencích (IAS, EGU, Castle Meeting, atp.) a publikovány v mezinárodních odborných časopisech (Catena, Geoderma, Journal of Soils and Sediments, atp.).

Mikrofacie, geochemie a paleoklimatologický význam fanerozoických červených mořských sedimentů
Microfacies, geochemistry and palaeoclimatologic significance of Phanerozoic marine red beds
Školitel: Prof. Mgr. Ondřej Bábek Dr.
Červené pelagické vápence, jílovce a silicity (marine red beds, MRB) jsou důležitými mořskými faciemi, které typicky sedimentují v oligotrofních podmínkách ve vodním sloupci a při dobrém prokysličení na mořském dně, případně díky aktivitě Fe-oxidujících baktérií. Mechanismus jeji depozice však není dobře znám. Vzhledem k jejich častému výskytu v skleníkových podmínkách globálního klimatu (devon, jura, křída) je lze považovat za “časově specifické” facie svázané s redoxními podmnkami ve vodním sloupci nebo pórových vodách.
Cílem projektu je prozkoumat mechanismy tvorby červených mořských sedimentů na příkladech z ordoviku, pozdního devonu a jury z výchozů situovaných ve východní a západní Evropě (Montagne Noire, Karnské Alpy, pražská pánev) a jižní Číny. Pokud to financování a logistika umožní (spolupráce s VNIIOkeanologia Institute Saint Petersburg, Rusko), project bude studovat i vzorky sediment z recentních oceánů. Projekt bude metodicky založen na mikroskopickém studiu výbrusů (mikrofacie, diagenetické znaky), studio mineralogie a geochemie oxyhydroxidů Fe a Mn (CL mikroskopie, EDX-SEM, ICP-MS s laserovou ablací), celkového chemismu horniny (EDXRF, WDXRF, ICP-MS) a netradičních stabilních izotopů (Mo a U. Studium bude zacíleno na interpretaci redoxních podmínek ve vodním sloupci pod povrchem sedimentu, trofických podmínek ve vodním sloupci, a znaky mikrobiální aktivity v sedimentu, jako možných řídících faktorů červeného zbarvení. Projekt přispěje k poznání paleoklimatologického a paleoceanografického vývoje v dávné minulosti.
Red pelagic carbonates, cherts and shales (marine red beds, MRB) are distinct marine facies, which form under oligotrophic and well oxygenated sea-bottom conditions and/or due to activity of iron oxidizing bacteria. The mechanism of their deposition is not well-understood. Since they commonly occur during warm greenhouse periods of the Phanerozoic (Devonian, Jurassic, Cretaceous), they can be considered as time-specific facies linked to marine redox conditions in water column of pore water.
In this project, we will study MRB in several Phanerozoic greenhouse periods - Ordovician, late Devonian, and end Jurassic - in outcrops of several regions of eastern and western Europe (Montagne Noire, Carnic Alps, Prague Basin) and South China. If the funding and logistics allows (based on previous contacts and collaboration with the VNIIOkeanologia Institute, Saint Petersburg, Russia) recent examples of ocean-floor sediments affected by early diagenesis and Fe-Mn cycling, will be studied as reference material for the ancient MRB. Through analyses of stratigraphic context, carbonate petrology, mineralogy of Fe and Mn oxyhydroxides, bulk-, and in situ element geochemistry and stable-isotope geochemistry (Mo, U) we will interpret the redox conditions, organic productivity and presence or absence of microbial activity as possible controls of the MRB deposition. The principal aim is to make an insight into the origin and palaeoclimatological context of the red carbonate facies in the Phanerozoic.

studijní program Environmentální a rozvojová studia

Geografie rozvojové pomoci na subnacionální úrovni se zaměřením na vybrané tranzitivní země východní a jihovýchodní Evropy
Školitel: doc. Mgr. Zdeněk Opršal, Ph.D.

studijní program Regionální geografie

Procesy transformace v uhelných regionech Střední Evropy
Školitel: RNDr. Bohumil Frantál, Ph.D.

Tepelný ostrov malých sídel: časoprostorové rozdíly a jejich příčiny
Školitel: Mgr. Michal Lehnert, Ph.D.

Mobilita obyvatelstva v České republice: vývoj, trendy, struktury
Školitel: prof. RNDr. Marián Halás, Ph.D.

Změny v letecké dopravě v souvislosti s pandemií covid-19
Školitel: prof. RNDr. Marián Halás, Ph.D.

Konkrétní aplikace geografie času v analýze lidského chování v prostoru
Školitel: Mgr. Pavel Klapka, Ph.D.

Prostorové vývojové tendence v systému osídlení: struktury a vztahy
Školitel: Mgr. Pavel Klapka, Ph.D.

Antropogenní transformace reliéfu a environmentální důsledky těžby vybrané suroviny na příkladu zvoleného regionu
Školitel: doc. RNDr. Irena Smolová, Ph.D.

Současné trendy v českém maloobchodu a nákupním chování: zaměřeno na Olomoucký kraj
Školitel: doc. RNDr. Zdeněk Szczyrba, Ph.D.

Rozšíření, význam a dopady sufoze v České republice
Školitel: doc. RNDr. Michal Bíl, Ph.D.