Využití fotosyntetických pigmentů a komplexů pro biohybridní aplikace

• Název práce v češtině: Využití fotosyntetických pigmentů a komplexů pro biohybridní aplikace
• Název v anglickém jazyce: Photosynthetic pigments and complexes for biohybrid applications
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 16.07.2020
• Datum zadání: 16.07.2020
• Datum potvrzení stud. oddělením: 17.09.2020
• Konzultanti: Dr. rer. nat. Heiko Lokstein, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Obsahem této práce bude v první fázi optimalizace umělé antény pro sběr co nejširšího spektra slunečního záření a účinného přenosu excitační energie na finální akceptor, nejspíše bakteriochlorofyl a. Ve druhé fázi se bude řešit funkční napojení optimalizované antény na reakční centrum fotosyntetických bakterií, kam bude excitační energie přenesena a využita k separaci elektronu. K charakterizaci vlastností a funkce připravených komplexů budou využity metody optické spektroskopie (stacionární i časově rozlišení), mikroskopie a elektrochemie. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika.

Seznam odborné literatury

1. Nepraš M, Titz M: Základy teorie elektronových spekter (1983) SNTL - Nakladatelství technické literatury, Praha.
2. Prosser V a kolektiv: Experimentální metody biofyziky (1989) Academia, Praha
3. Amesz J, Hoff AJ (eds.): Biophysical Techniques in Photosynthesis (1996) Kluwer Academic Publishers, Dordrecht
4. Blankenship RE: Molecular Mechanisms of Photosynthesis (2002) Blackwell Science, Oxford
5. Grimm B, Porra RJ, Rüdiger W, Scheer H (eds.) Chlorophylls and Bacteriochlorophylls Biochemistry, Biophysics, Functions and Applications (2006) Springer
6. odborné články

Předběžná náplň práce

Jednou z možností, jak využít výsledky získané při studiu primárních procesů fotosyntézy, je vytvoření umělého systému umožňujícího zachycení sluneční energie a její převedení do jiné formy (elektrická, chemická). Všechny formy umělé fotosyntézy budou závislé na účinném sběru světelné energie. Na našem oddělení se dlouhodobě věnujeme vývoji umělé světlosběrné antény založené na samoorganizaci molekul bakteriochlorofylu c. Obsahem této práce bude v první fázi optimalizace umělé antény pro sběr co nejširšího spektra slunečního záření a účinného přenosu excitační energie na finální akceptor, nejspíše bakteriochlorofyl a. Ve druhé fázi se bude řešit funkční napojení optimalizované antény na reakční centrum fotosyntetických bakterií, kam bude excitační energie přenesena a využita k separaci elektronu. K charakterizaci vlastností a funkce připravených komplexů budou využity metody optické spektroskopie (stacionární i časově rozlišení), mikroskopie a elektrochemie. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The knowledge and understanding of primary processes of photosynthesis may be used to create an artificial system that allows a capture of solar energy and its conversion into another form (electrical, chemical). Any form of artificial photosynthesis will require an efficient collection of light energy. At our department, we are working on a development of the artificial light-harvesting antenna based on self-assembly of bacteriochlorophyll c molecules. The first phase of this work will be dedicated to the optimization of the antenna for absorbing photons of the solar radiation, and efficient transfer of the excitation energy to the final acceptor, most likely bacteriochlorophyll a. In the second phase, a functional connection of the optimized antenna to the reaction centre is planned, where the excitation energy will be used for a separation of an electron. Methods of optical spectroscopy (steady state and time resolved), microscopy and electrochemistry will be used to characterize the properties and function of the prepared complexes.