Studentská grantová soutěž

Diagnostika, charakterizace a modelování vybraných materiálů a jejich fyzikálních vlastností VI

SP2026/022

Životský Ondřej prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2026 - 31. 12. 2026

Řešení navrhovaného projektu zahrnuje tři hlavní směry výzkumu v souladu s výzkumným zaměřením Katedry fyziky, FEI, VŠB-TUO: 1) První směr odpovídá odbornému zaměřením skupiny Optická diagnostika a zahrnuje dvě části: a) Teoretická a experimentální analýza nových vláknových optických senzorů založených na rezonancích v systémech dvojice Braggových zrcadel. b) Teoretická a experimentální analýza nových optických senzorů využívajících rezonance Blochových povrchových vln. V rámci řešení projektu v oblasti vláknových optických senzorů s Braggovými zrcadly se soustředíme na vliv kompozice Braggova zrcadla na senzorickou odezvu. Její vliv bude analyzován jak teoreticky, tak experimentálně, kdy bude sledován vliv jak drsnosti terminační vrstvy Braggových zrcadel a jejich vzdálenosti na výsledné vlastnosti senzoru. Studována bude rovněž závislost odezvy senzoru na těchto parametrech s cílem dosažení co nejvyšší citlivosti senzoru. V rámci řešení projektu v oblasti optických senzorů využívajících rezonance povrchových vln budou využívány kovově-dielektrické jednorozměrné fotonické krystaly. Důraz bude kladen zejména na odezvu těchto senzorů na měřené analyty v úhlové oblasti, s tím, že ji bude možno rozšířit i o spektrální oblast. Studovány budou jak plynné, tak kapalné analyty. Prioritní bude optimalizace senzorů s ohledem na citlivost. 2) Druhý směr se týká magnetických vlastností materiálů a je tvořen třemi částmi: a) Student Ing. Jan Pytlík řeší dizertační práci zaměřenou na magnetizační procesy v izotropních a anizotropních magnetických materiálech. V článku z roku 2023 (J. Pytlík a kol., Phys. Rev. B 108 (2023) 104414) navrhl modifikovaný izotropní model magnetizačních křivek feromagnetických materiálů (DIMFH) založený na Jiles-Athertonově modelu a v následující publikaci z roku 2025 (J. Pytlík a kol., IEEE Trans. Magn. (2025) v tisku) zkoumal vliv teploty na dva parametry tohoto modelu, a sice na magnetizaci v nasycení a na velikost magnetického momentu klastru. V rámci projektu bude DIMFH model (i) použit na fitování různých druhů magnetických materiálů (tenké vrstvy, amorfní pásky, prášky, Heuslerovy slitiny) s cílem stanovit konkrétní hodnoty parametrů modelu a diskutovat jejich fyzikální význam, a (ii) rozšířen na anizotropní model s cílem dostatečně přesně fitovat magnetizační křivky materiálů s jednoosou anizotropií. b) Student Ing. Vojtěch Trecha řeší od září 2025 dizertační práci s názvem „Studium mikrostrukturních a fyzikálních vlastností Heuslerových slitin na bázi Ti a Mn“. V projektu se zaměří na kompozice Si2MnFe a Al2MnFe připravené tradičními technologiemi obloukového a indukčního tavení. Experimentální výsledky struktury, fázového složení a magnetických vlastností budou korelovány s teoretickými DFT výpočty. Výzkum bude probíhat ve spolupráci se Slezskou univerzitou v Katovicích. c) Student Bc. Vojtěch Krmela se v rámci diplomové práce zaměří na magneticky měkké feritové magnety. Práce bude probíhat ve spolupráci s firmou TDK Electronics s.r.o. v Šumperku, která připraví vstupní práškové materiály na bázi Zn a Mn s různými dopanty a prášky dále slisuje do formy pevných magnetů. Strukturní, fázová a magnetická charakterizace práškových i pevných materiálů bude probíhat na Katedře fyziky VŠB-TUO pomocí rentgenové difrakce, skenovací elektronové mikroskopie, vibrační magnetometrie a hystergrafu. 3) Výzkum v oblasti aplikované jaderné fyziky bude soustředěn do tří oblastí: a) Použití pixelových detektorů Timepix3 a nových detektorů Timepix4 pro základní a aplikovaný výzkum v jaderné fyzice (doc. Carlos Granja, Ing. Dušan Poklop): - metody měření radiace, detekce neutronů, - použití ve vesmíru, na družicích, měření kosmického záření, - medicínské aplikace, zobrazovací metody, částicová radioterapie, urychlovače, - radiace v životním prostředí, měření poločasů rozpadu. b) měření účinných průřezů rychlých neutronů pro fúzní aplikace (Ing. Michael Němeček). c) měření vlhkosti a detekce vodíku pomocí rychlých neutronů (transmisní metoda) a promptního gama záření (Ing. David Kuča).

prof. Ing. Ondřej Životský, Ph.D.
Ing. Jakub Chylek, Ph.D.
doc. Ing. Carlos Granja, Ph.D.
Ing. Vojtěch Trecha
Ing. Jan Pytlík
Bc. Vojtěch Krmela
Ing. Jiří Štípal
Ing. Daniel Križan
Ing. Dušan Poklop
Ing. David Kuča
Ing. Michael Němeček

Cíle projektu:

1) Optická diagnostika:

Hlavním cílem je zapojení Ing. Jakuba Chylka, Ph.D., Ing. Daniela Križana a Ing. Jiřího Štípala do řešení problematiky optických senzorů využívajících rezonanční vidy v systémech s dvojicí Braggových zrcadel, resp. s buzením povrchové vlny. Důraz bude kladem zejména na vláknovou implementaci senzorů, resp. na senzory s buzením povrchové vlny a měřením jak v úhlové, tak spektrální oblasti.

• Minimálně dvě publikace v impaktovaném časopise, z nichž jedna bude zaměřená na vláknovou senzoriku a druhá na senzoriku povrchových vln.
• Prezentace výsledků zaměřených na analýzu a realizaci nových optických senzorů využívajících výše zmíněné rezonance v rámci mezinárodních konferencí (SPIE Optics + Photonics, 24th Czech Polish Slovak Optical Conference). Dále budou výsledky průběžně prezentovány na seminářích Katedry fyziky a na konferencích FEI.

2) Magnetické vlastnosti materiálů:

• Rozvoj anizotropního modelu feromagnetické hystereze (Ing. Jan Pytlík, prof. Ondřej Životský).
• Studium strukturních a magnetických vlastností Heuslerových slitin na bázi manganu a titanu, porovnání teoretických DFT výpočtů s experimentálními výsledky (Ing. Vojtěch Trecha, prof. Ondřej Životský).
• Studium strukturních a magnetických vlastností magneticky měkkých feritových magnetů (Bc. Vojtěch Krmela, prof. Ondřej Životský).

Výsledky budou publikovány ve 2-3 článcích v časopisech s IF (Q1 nebo Q2) a budou součástí jedné diplomové práce a dvou dizertačních prací. Dále budou průběžně prezentovány na seminářích Katedry fyziky a mezinárodních konferencích.

3) Aplikovaná jaderná fyzika:

Hlavním cílem je zapojení tří doktorských studentů (Ing. Dušana Poklopa, Ing. Michaela Němečka, Ing. Davida Kuči) do aktuální problematiky aplikované jaderné fyziky. Předpokládají se celkem 3 články v časopisech s impakt faktorem (Q1 nebo Q2), prezentace výsledků výzkumu na jedné mezinárodní konferenci formou vystoupení nebo posteru. Výsledky budou součástí tří dizertačních prací a budou průběžně prezentovány na seminářích Katedry fyziky a na konferencích FEI.