Bude upřesněno, podrobnější informace (hapala@fzu.cz, +420 723 236 157)
Seznam odborné literatury
Bude upřesněno, podrobnější informace (hapala@fzu.cz, +420 723 236 157)
Předběžná náplň práce
Organická chemie na krystalovém povrchu ve spojení se sondovacími mikroskopy představuje unikátní nástroj k prototypování molekulárních strojů a studiu jejich funkce. Tento vznikající obor ale postrádá teoretické zázemí a simulační software srovnatelný např. s biochemií. V tomto projektu se proto pokusíme překonat tyto limitace a s pomocí počítačových simulací navrhnout univerzální molekulární architekturu (inspirovanou DNA-origami) která se samo-skládá do před-programovaných struktur na atomově hladkém povrchu krystalu. Tyto molekuly mají také sloužit k řízení skladby jiných funkčních molekulárních komponent (například molekulárních přepínačů, transistorů, pamětí, motorů, a fotoaktivních center) do složitějších celků. V dlouhodobém horizontu se snažíme započít cestu která může vést až k masové produkci molekulárních počítačů a dalších složitých nanostrojů. Počítačový návrh molekul bude prováděn za pomoci nově vyvíjeného simulačního software kombinujícího jak kvantové výpočetní metody tak klasické silové pole optimalizované pro bezvodé prostředí. Od studenta se předpokládá účast na vývoji tohoto software proto je žádoucí předchozí zkušenost s programováním (nebo přinejmenším zájem se to učit). Počítačové simulace prováděné studentem, stejně jako vyvíjený software také poskytnou teoretickou podporu vysoce-rozlišeným AFM/STM experimentům v rámci spoluprací s předními světovými laboratořemi.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
On-surface chemistry assisted by scanning probe microscopy (SPM) provides an unparalleled tool for prototyping molecular nanomachines and studying their operation. But due to its novelty the field still lacks theoretical support comparable to e.g. biochemistry. In this PhD project, we will try to overcome these limitations by computational design of new molecular architecture (loosely inspired by DNA origami) able to self-assemble into pre-programmed structures on atomically flat crystalline substrate and providing templates for assembling other functional molecules (e.g. molecular switches, transistors, memories, motors, photo-emitters). The long term goal is to kick-start a way ultimately leading to molecular computers and other complex nanomachines. The design will be conducted using a newly developed simulation software combining both quantum mechanical methods and classical force-fields optimized for anhydrous environment of crystalline surfaces. The student is expected to participate in development of this software, therefore previous programming experience is desirable (or at least an interest to learn it). The software and simulations conducted by the student are expected to aid also other state-of-the-art experiments conducted in collaboration with world leading low-temperature UHV AFM/STM laboratories.
