Molekulové klastry jako nano-reaktory: chemická fyzika na molekulární úrovni

• Thesis title in Czech: Molekulové klastry jako nano-reaktory: chemická fyzika na molekulární úrovni
• Thesis title in English: Molecular clusters as nanoreactors: Chemical Physics at a Molecular Level
• Key words: molekulové paprsky|klastry|nanočástice|fotochemie|hmotnostní spektrometrie|ionizace|záchyt elektronu
• English key words: molecular beams|clusters|nanoparticles|photochemistry|mass spectrometry|ionization|electron attachment
• Academic year of topic announcement: 2024/2025
• Thesis type: dissertation
• Department: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. (32-UFCHAV)
• Supervisor: doc. Mgr. Michal Fárník, Ph.D., DSc.

Guidelines

Bude upřesněno, podrobnější informace ([e-mail], [phone])

References

Bude upřesněno, podrobnější informace ([e-mail], [phone])

Preliminary scope of work

Solvent hraje klíčovou úlohu v řadě chemiských a fyzikálních procesů ať už se jedná o procesy v atmosféře, tvorbu ozonové díry nad Antarktidou, fotostabilitu biomolekul nebo hledáme kořeny života na ledových zrnech ve vesmíru. Roli solventu je však velmi těžké pochopit na molekulové úrovni z výzkum makroskopických systémů. Molekulové paprsky které umožňují tvorbu a studium volných klastrů a nanočástic izolovaných ve vakuu představují ideální nástroj pro pochopení role solventu v různých procesech na molekulové úrovni.
V naší laboratoři kombinujeme molekulové paprsky s dalšími moderními metodami chemické fyziky v univerzální a unikátní aparatuře CLUB (CLUster Beam apparatus) postavené v naší laboratoři. CLUB umožňuje řadu různých experimentů: např. hmotnostně spektrometrické experimenty s kladně i záporně nabitými klastry i s klastry dopovanými Na atomy, studium fotochemie a fotofyziky klastrů s různými vysokovýkonovými UV a IR lasery, intové zobrazování fotofragmentů fotodisociace atd. Možnost applikovat všechny tyto metody na jeden paprsek klastrů/nanočástic na CLUBu je světově unikátní a poskytuje detailní pohled na studované specie a procesy v nich.
Student se bude v rámci doktorátu zabývat výše zmíněnými experimenty s klastry (atmosféricky, astrofyzikálně či biofyzikálně relevantními dle zaměření studenta) i teoretickou interpretací výsledků ve spolupráci s dalšími teoretickými pracovišti. V rámci své dizertační práce se podrobně seznámí s výše uvedenými experimentálními metodami a naučí se analyzovat komplexní experimentální data a interpretovat výsledky. Konkrétní systémy, které bude student zkoumat budou vybrány ze systémů studovaných v laboratoři po dohodě se studentem dle jeho zaměření a zájmů. Předpokládané znalosti uchazeče jsou na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika. Výhodou (ale nikoliv nutností) jsou znalosti z následujících oborů: optika a laserové techniky, chemická fyzika, vakuová fyzika, elektronika, spektroskopie, hmotnostní spektrometrie.

Preliminary scope of work in English

Solvent effects play the key role in many processes in chemistry and physics, whether we want to understand the aerosol chemistry in the atmosphere, formation of the ozone hole above Antarktis, photostability of biomolecules or seeking for origins of life on ice grains in the space. Yet, all these processes are difficult to understand if we investigated in the bulk. The molecular beams, which enable studies of free clusters nanoparticles in vacuum, represent a vital tool for investigating the details of the solvent induced processes at the molecular level.
In our laboratory, we combine the molecular beams with other up-to-date experimental techniques in a unique and universal home-build setup. Thus a variety of experiments can be performed: e.g., different mass spectrometric experiments after electron or photon ionization or sodium doping; photochemical experiments with various UV and IR lasers etc. Applying all these methods on a single cluster beam reveals an unprecedented detailed insight into the investigated species and processes.
The Ph.D student will investigate clusters/nanoparticles of atmospherical and/or astrochemical and/or biophysical relevance with the above modern experimental methods. She/He will acquire the basic knowledge of all these methods in our laboratory, and will learn to analyze and understand the complex experimental data. The detailed topic of the Thesis will be tailored depending on the students’ interest to study the cluster systems of atmospheric, astrochemical or biophysical relevance.