Studium dynamiky molekul CO2 absorbovaných v nanoporézním prostředí metalo-organické sítě
| Thesis title in Czech: | Studium dynamiky molekul CO2 absorbovaných v nanoporézním prostředí metalo-organické sítě |
|---|---|
| Thesis title in English: | Investigation of dynamics of molecules of CO2 absorbed in nanoporous medium of metal-organic framework |
| Key words: | Metalo-organické sítě, adsorpce, tekutina, NMR spektroskopie |
| English key words: | Metal-organic framework, adsorption, fluid, NMR spectroscopy |
| Academic year of topic announcement: | 2017/2018 |
| Thesis type: | project |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Low Temperature Physics (32-KFNT) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Jan Lang, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | Mgr. Mikuláš Peksa, Ph.D. |
| Guidelines |
| 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 tvaru čáry, translační difúze a podélné relaxace v závislosti na vybraných parametrech (např. hodnota sycení vzorku, teplota). 5) Interpetace výsledků. 6) Sepsání bakalářské práce. |
| References |
| Literatura
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. |
| Preliminary scope of work |
| Předmětem studia bude rotační i translační pohyblivost absorbovaných molekul tekutiny (zejména CO2, příp. methan, voda atp.) uvnitř materiálu na bázi metalo-organických sítí (metal-organic frameworks), jehož póry mají velikost v řádu jednotek či desítek nanometrů. Tyto moderní materiály mají využití např. v katalýze, separaci či ve skladování plynů. Spektroskopie NMR může přinést komplexní pohled na dynamiku absorbovaných molekul, vyjádřenou korelačním časem rotační difúze, koeficientem translační difúze, které souvisejí jak s pohybem uvnitř kanálů média, tak s dobou pobytu molekuly ve vazebnývh místech. Navíc lze určit důležité termodynamické paramtery jako je vazebná energie. Mikroskopická charakterizace je nezbytná pro pochopení zákonitostí chování tekutin uvnitř nanoporézních látek i pro navrhování látek vhodných pro specifické účely. Zajímavé je i metodické hledisko, protože se jedná o aplikaci NMR spektrokopie na pomezí plynné či kapalné a pevné fáze. Pro tento projekt je nezbytné i využití dalších experimentálních a výpočetních metod (zejm. simulace molekulové dynamiky), se kterými se student seznámí.
Práce má převážně experimentální charakter a bude realizována především v laboratořích KFNT MFF UK. Tento projekt předpokládá spolupráci s několika českými (ÚACH a ÚFHC JH AVČR) a zahraničními pracovišti (Univerzita ve Stockholmu, Univerzita v Lipsku). |
| Preliminary scope of work in English |
| Object of the investigation will be rotational as well as translational mobilities of molecules of fluids (namely carbon dioxide, but also methane, water etc.) absorbed in material based on metal-organic framework. Size of its pores is within order of units ot tens of nanometers. These modern materials find applications in catalysis, separation and gas storage. NMR spectroscopy is capable to bring about a complex insight to dynamics of absrbed molecules, expressed in terms of correlation times of rotational diffusion, coefficient of translational diffusion that are related with molecular mobility inside of channels of the medium as well residence time of the molecules in binding sites. Moreover, it is possible to determine important thermodynamic parameters such as binding energy. Such microscopic characteriztaion is necesary for understanding behavior of fluids confined in nanoporous media and also for targeted design of media useful for specific applications. Also methodological aspects are interisting since it is an application on frontier between gas/liquid and solid state.Utilization of other experimental as well as computational techniques (such molecular dynamics simulations) is essential for this project.
The proposed topic is mainly of experimental character and the work will be carried out in laboratories of Dept. of Low Temperature Physics. This project, however, includes a broad cooperation with national (Academy of Science of the Czech Republic) as well as foreign institutes (University of Stockholm, University of Leipzig). |