Stáže pro středoškoláky

The internship will show how physical experiments and theory related to crystal structures and their properties are interrelated. The internship focuses on the analysis of crystal structures with computer software developed at the institute in order to uncover novel characteristics of crystal structures. If the intern is interested, a part of their work can be related to programming using the Python language. The intern will get an overview about all of the department of structure analysis. The intern will participate in state-of-the-art research. The internship will be aimed on the individual development of conceptual skills in an interdisciplinary research field, located at the intersection of chemistry, physics, and mathematics, thus an inclination of the intern towards abstract thinking and general problem solving, combined with strong communication skills, will be beneficial. Whether or not the intern has these skills already is not so much of importance, however, an interest and openness for learning is assumed. Eventually, the intern should develop an authentic understanding of how science is actually done.

Technologie plynné epitaxe z organokovových sloučenin (MOVPE – z anglického Metal Organic Vapour Phase Epitaxy) patří do skupiny epitaxí z plynné fáze. Pro přípravu sloučeninových polovodičů (jako jsou GaAs, InAs, GaN, InGaN, AlGaN apod.) se využívají organokovové molekuly (např. Ga(CH3)3) a hydridy (např. NH3). Tyto prekurzory jsou v plynné fázi spolu s nosným plynem, kterým je obvykle vodík nebo dusík s čistotou lepší než 1 ppb (1 molekula nečistoty na 109 molekul nosného plynu), dopravovány do reaktoru. V reaktoru, zahřátém na teploty kolem 1 000 °C, poté dochází nad zahřátou podložkou (což bývá GaAs, nebo i safír Al2O3, křemík či GaN), k tepelnému rozkladu těchto prekursorů a atomy z nich uvolněné se deponují na na substrát a tvoří jednotlivé monokrystalické vrstvy materiálu, třeba i monoatomární. Touto metodou je možné připravit vysoce kvalitní a ultra-tenké polovodičové vrstvy s nízkou koncentrací defektů i nečistot. Je také možné připravovat složité struktury z různých materiálů, tzv. heterostruktury. Tyto struktury se využívají jako aktivní oblasti v mnoha již používaných součástkách jako jsou LED, laserové polovodičové diody, vysokofrekvenční výkonné tranzistory (HEMTy), detektory a scintilátory apod. Struktury připravené v naší laboratoři (https://www.fzu.cz/~movpe/index.html) se měří a studují na nejmodernějších přístrojích v řadě laboratoří ve FZÚ i jinde. Sledují se optické, elektrické a strukturní vlastnosti vrstev a struktur. Studenti se budou podílet na přípravě i měření materiálů na bázi nitridu gallitého (GaN), které připravujeme pro reálné aplikace ve spolupráci s předními českými i mezinárodními firmami. Hlavní typy struktur budou v roce 2025 pravděpodobně AlGaN/GaN pro UV LED a pokud se podaří realizovat spolupráce s firmou Osram, tak struktury na bázi GaN pro scintilátory. Studenti se soustředí na aplikaci pro ultrafialové LED či dvě z nich. Studenti se budou podílet na epitaxním růstu struktur. Zúčastní se měření optických (hlavně fotoluminiscence a Ramanova spektroskopie), strukturních (elektronová i hrotová mikroskopie, možná i RTG difrakce) a elektrických měření (transport elektronů, Hallův jev, možná i DLTS (studium hlubokých energetických hladin)). V průběhu stáže se plánují exkurse na Technickou univerzitu v Liberci a do firmy Crytur v Turnově, také snad do brněnského výzkumného centra CEITEC. Problematika je populárním způsobem prezentována na https://www.youtube.com/watch?v=7yZAhn2hirM a https://www.youtube.com/watch?v=C-G0FTzermc

Crystallography is the branch of science that deals with elucidating the atomic structure of crystalline materials. Knowing the accurate crystal structure of materials, such as pharmaceutical compounds, minerals, and metallic alloys, allows us to understand and improve their physical properties. The internship will cover the basics of crystallography, both theory and practice, focusing on the analysis of crystal structures using the crystallographic software Jana2020. The intern will visit the structure analysis department and will have an overview of different possibilities to analyze the structure of various types of materials.

Shape memory of alloy of NiTi coupons will fabricate from powder using conventional sintering techniques. The coupons will characterize under microscopy and transformation temperatures were evaluated by thermal measurement. Finally hardness will be evaluated from Vickers hardness measurement. The output will reflect to understand the sintering method of preparation of alloys.

The adhesion strength of matrix with reinforcement of filler material is an important subject of instigation. As the inter-facial strength of the substrate and deposition influences the final materials performance in terms of thermal, mechanical properties. This topic will allow the student to understand basic mechanism of the bonding strength at the interface region of the composite that controls the final behaviour of the material. To perform this analysis pull out tests will be performed on various composite prepared by varying various laser pattern for mechanical adhesion of metal-polymer composite. The composites will be fabricated by using compaction and softening temperature. The various laser depth profile will determine the adhesion strength of the composite. The students will learn the basic understanding of strength, adhesion strength, pull out, failure strength under load in composite. This internship will allow the student in the field of experiment, lab experience, hand on experience on materials.

Jev luminiscence lidstvo fascinoval od nepaměti a často byl opředen tajemstvím. V dnešní době luminiscenci běžně používáme v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti, od světlech v mobilu po moderní detektory radiace. Přijďte nakouknout do laboratoří Luminiscenčních a scintilačních materiálů, naučit se pracovat s aparaturou časově-rozlišené luminiscenční spektroskopie, ale hlavně poznat zábavu a úskalí spojená s experimentální fyzikou.

Chceš zjistit, jak funguje věda, která je otevřená a transparentní? Přidej se k nám a zjisti, jak fyzici sdílí svá data, jak probíhá Open-Access publikování a jak knihovníci pomáhají vědcům zpřístupňovat poznatky pro všechny. Na téhle stáži se ponoříš do světa otevřené vědy – zjistíš, proč je klíčové sdílet vědecká data, jak probíhá proces publikování v otevřeném přístupu a hlavně, jak otevřený přístup může zlepšit život nás všech. Navíc tě čeká návštěva fyzikální laboratoře, kde si budeš moct osahat skutečná data a zažít vědu v akci.

Úkolem této stáže je studium mezomorfních vlastností nových termotropních kapalných krystalů s tyčinkovitými molekulami, vytvářejícími vrstevnaté smektické fáze. Cílem studia je přispět k lepšímu porozumění vztahu mezi výskytem kapalně krystalické fáze a strukturou molekuly těchto pokročilých organických materiálů. Jako hlavní experimentální metody budeme využívat pozorování a interpretaci charakteristických textur jednotlivých fází v polarizovaném světle optického mikroskopu a určování teplot fázových přechodů metodou diferenční skenovací kalorimetrie.

Strojové učení silových polí elektronů v molekulách Simulace chování molekul a atomů lze provádět dvěma základními způsoby: (1) Kvantová mechanika umožňuje velmi přesné předpovědi na z prvních principů, ale výpočetně je mimořádně náročná. (2) Klasická silová pole, která simulují interakce mezi atomy pomocí jednoduchých funkcí, jsou naopak rychlá, ale vyžadují mnoho empirických parametrů, které se liší látku od látky. Nový přístup, který zkoumáme v tomto projektu, kombinuje oba světy – používá jednoduché funkce pro popis síly mezi elektrony a ionty, přičemž elektrony jsou modelovány jako kulově symetrické obláčky pravděpodobnosti. Tento přístup je rychlý jako klasické simulace, ale parametry vycházejí z kvantové mechaniky. Cílem projektu je pomocí metod strojového učení doladit univerzální parametry, které lze aplikovat na různé molekuly a materiály. Student se zapojí do hledání optimálních parametrů pomocí strojového učení na databázi molekul, pomocí předpřipraveného výpočetního software.

During this internship, you will have the opportunity to learn about the latest advancements in magnetobiology and magnetomedicine—fields that are currently developing rapidly: https://www.youtube.com/watch?v=Xqlj48STSkQ In the first half of the internship, you will acquire basic theoretical knowledge about the interaction of magnetic fields with living cells and their structural elements, such as the cell membrane, F-actin, DNA, etc. In the second half of the year, you will participate in theoretical calculations of the magnetic field distributions used in magnetomedicine. Currently, we are not planning any experimental research, but if such an opportunity arises, for example, studying the influence of magnetic fields on plant growth, we will certainly take advantage of it during the internship.