Časově rozlišená optická spektroskopie chlorofylů

• Název práce v češtině: Časově rozlišená optická spektroskopie chlorofylů
• Název v anglickém jazyce: Time-resolved optical spectroscopy of chlorophylls
• Klíčová slova: Fotosyntéza|přenos excitační energie|Fotosyntetické antény|Optická spektroskopie|Chlorofyly|dvoudimenzionální elektronická spektroskopie
• Klíčová slova anglicky: Photosynthesis|excitation energy transfer|Photosynthetic antennae|Optical spectroscopy|Chlorophylls|two-dimensional electronic spectroscopy
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Tomáš Mančal, Ph.D.
• Řešitel: Bc. Marek Brodský - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 18.12.2024
• Datum zadání: 18.12.2024
• Datum potvrzení stud. oddělením: 18.12.2024
• Datum a čas obhajoby: 04.09.2025 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 17.07.2025
• Datum odevzdání tištěné podoby: 17.07.2025
• Datum proběhlé obhajoby: 04.09.2025
• Oponenti: doc. Mgr. František Šanda, Ph.D.
• Konzultanti: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Seznámení se s experimentální metodou.
2. Seznámení se s elementy časově závislé poruchové teorie v kontextu spektroskopie
3. Aplikace metody na chlorofyl v roztoku v průtokové kyvetě, nebo za
nízké teploty, případně polymerním filmu. Výběr nejvhodnějšího způsobu
přípravy vzorku.
4. Implementace simulačních skriptů
5. Analýza a simulace spekter

Seznam odborné literatury

[1] R. E. Blankenship, Molecular Mechanisms of Photosynthesis, Blackwell Science, Oxford, 2002
[2] H. van Amerongen, L. Valkunas and R. van Grondelle, Photosynthetic Excitons, World Scietific, Singapore, 2000
[3] V. May and O. Kuhn, Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, Wiley-VCH, Berlin, 2000
[4] T. Brixner, T. Mancal, I. V. Stiopkin, Fleming G.R., Phase-stabilized two-dimensional electronic spectroscopy. J. Chem. Phys. 2004, 121, 4221-4236
[5] Dostal, J": Photosynthetic Apparatus of Green Sulfur Bacteria Studied by Coherent Two-Dimensional Electronic Spectroscopy. PhD thesis, 2014
[6] L. Valkunas, D. Abramavicius, T. Mancal, Molecular Exciton Dynamics and Relaxation, Wiley-VCH, Berlin, 2013
a další původní práce, k dispozici u vedoucího práce

Předběžná náplň práce

Dvoudimenzionální elektronová spektroskopie je pokročilá experimentální technika optické spektroskopie kombinující vysoké spektrální a časové rozlišení. Je založena na interferometrické detekcí signálu generovaného interakcí tří laserových pulsů se vzorkem a umožňuje získat komplexní informaci o energiích a dynamice excitovaných stavů vzorku. Obsahem této práce bude aplikace metody na molekulu chlorofylu a simulace změřených spekter. Cílem je získat informace o povaze přechodů v červené oblasti spektra (elektronové vs. vibrační přechody) a o dynamice vnitřní konverze a vibrační relaxace. Teoretické simulace na bázi časově závislé poruchové teorie třetího řádu budou provedeny pomocí softwarového balíku Quantarhei, který bude v rámci práce doplněn o implementace potřebných teoretických metod. Studentovi bude poskytnut systematický úvod do potřebných partií teorie. Pro čtení původní literatury je zapotřebí alespoň pasivní znalost angličtiny.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Two-dimensional electronic spectroscopy is an advanced experimental technique in optical spectroscopy that combines high spectral and temporal resolution. It is based on the interferometric detection of signals generated by the interaction of three laser pulses with the sample and allows for the acquisition of detailed information about the energies and dynamics of the sample’s excited states. This work will focus on applying the method to a chlorophyll molecule and simulating the measured spectra. The goal is to obtain information about the nature of transitions in the red region of the spectrum (electronic vs. vibrational transitions) and the dynamics of internal conversion and vibrational relaxation. Theoretical simulations based on third-order time-dependent perturbation theory will be performed using the Quantarhei software package, which will be supplemented with the necessary theoretical methods as part of the project. The student will be provided with a systematic introduction to the relevant theoretical concepts. A passive knowledge of English is required for reading the original literature.