Ordering, transport and rotational dynamics of adsorbed carbon dioxide in metal-organic framework Zn2(BDC)2(DABCO)

• Název práce v češtině: Uspořádání, transport a rotační dynamika adsorbovaného oxidu uhličitého v metalo-organické síti Zn2(BDC)2(DABCO)
• Název v anglickém jazyce: Ordering, transport and rotational dynamics of adsorbed carbon dioxide in metal-organic framework Zn2(BDC)2(DABCO)
• Klíčová slova: difúze, pórovitý materiál, PFG NMR
• Klíčová slova anglicky: diffusion, porous material, PFG NMR
• Akademický rok vypsání: 2011/2012
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jan Lang, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 26.09.2011
• Datum zadání: 26.09.2011
• Datum potvrzení stud. oddělením: 29.12.2011
• Datum a čas obhajoby: 31.10.2019 11:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 30.08.2019
• Datum odevzdání tištěné podoby: 15.08.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 31.10.2019
• Oponenti: prof. doc. Ing. Roman Bulánek, Ph.D.
• Konzultanti: RNDr. Milan Kočiřík, CSc.

Zásady pro vypracování

1) Literární rešerše a teoretické zvládnutí metodiky nukleární magnetické rezonance.
2) Seznámení se spektrometrem NMR, základy jeho ovládání.
3) Příprava vzorků.
3) Provedení kalibračních měření.
4) Měření translační difúze pro sadu vzorků v závislosti na vybraných parametrech (např. teplota, pozorovací čas).
5) Interpetace výsledků.
6) Sepsání disertační práce.

Seznam odborné literatury

1) M. H. Levitt: Spin Dynamics; Basics of Nuclear Magnetic Resonance, John Wiley & Sons, Chichester, 2001.
2) P. Heitjans and J. Kärger, Eds.: Diffusion in Condensed Matter: Methods, Materials, Models, Springer,. Berlin, 2005.
3) W. S. Price: Concepts Magn. Reson. 1997, 9, 299 - 336.
4) W. S. Price: Concepts Magn. Reson. 1998, 10, 197 - 237.
5) vybrané články z odborných periodik.

Předběžná náplň práce

Znalost funkčního vztahu mezi difúzí tekutin v pórovitých materiálech a jejich mikrostrukturou je nezbytnou podmínkou pro řešení řady problémů v oblasti materiálové vědy, katalýzy, biofyziky a mnoha dalších oborů. Budou zkoumány vybrané moderní pórovité materiály vyplněné kapalnou fází (jednosložkovou a dvousložkovou) nebo dvoufázovým systémem. Dalším zkoumaným problémem může být transport vody případně vybraných iontů přes membránu buněk (např. kvasinek). Hlavní experimentální metodou bude NMR spektroskopie využívající pulzních gradientů magnetického pole (PFG NMR), která umožňuje stanovit střední hodnotu přemístění molekul kapaliny za různých podmínek a charakterizovat tak daný systém. Dalším přístupem bude měření jaderné spinové relaxace. NMR techniky budou doplněny řadou experimentálních a výpočetních metod ve spolupráci s dalšími pracovišti, zejména ÚFCH JH AV ČR, kde budou též připravovány vzorky pórovitých materiálů.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Knowledge of a functional relationship between diffusion of fluids in porous solids and their microstructure is a necessary condition to solve numerous problems of material science, catalysis, biophysics and many other areas. Selected modern porous materials filled with a liquid phase (one- or two-component) or with a two-phase system will be probed. Another problem addressed may be the transport of water or selected ions across the cell membrane (e.g. of yeast). NMR spectroscopy employing pulsed gradients of magnetic field (PFG NMR) will be used as major experimental technique that enables determination of the mean displacement of molecules of a liquid under various conditions and thus it characterizes the system. Measurements of nuclear spin relaxation constitute a complementary experimental approach. NMR techniques will be complemented by several experimental as well as computational method in cooperation with other institutions, especially the Institute of Physical Chemistry, AS CR, where the samples of porous materials will be prepared.