Stáže pro středoškoláky

V současné době nejsou půdy, především ty zemědělské, v dobrém stavu. Chybí značné množství organické hmoty a živin, které jsou zásadní pro růst rostlin. Jako potencionálně vhodný přídavek organické hmoty do půdy je nově testován lyzát z peří, což jsou chemicky zpracované zbytky peří. Lyzát se v našich předchozích pokusech v rámci stáží Otevřené vědy ukázal jako vhodný pro přísun organické hmoty a živin do půdy. Navíc se nově ukazuje, že lyzát z peří by také mohl být vhodným biostimulantem růstu rostlin. V rámci této navazující stáže se tedy zaměříme na otestování prospěšnosti lyzátu pro produkci zemědělských plodin.

Celosvětovou energetickou spotřebu dodnes pokrývají především fosilní paliva, jejichž spalováním vzniká oxid uhličitý. Ten však může sloužit i jako užitečná surovina. Jednou z výzev je vývoj účinných a selektivních katalyzátorů, které oxid uhličitý pomáhají zachytit a přeměnit na užitečné látky při tzv. elektrochemické redukci. Metalloporfyrinové klecové katalyzátory zvyšují svoji účinnost a zlepšují své vlastnosti v roztocích různých solí. Jak takové katalyzátory fungují? Co se skrývá za jejich účinností? Snažíme se těmto procesům porozumět pomocí počítačových simulací molekul a zároveň navrhnout, jak modifikovat strukturu stávajících katalyzátorů či složení roztoku, ve kterém chemické přeměny probíhají. Získané poznatky mohou přispět k lepšímu využití jinak spíše nežádoucího skleníkového plynu.

Na rozdíl od krystalů známe strukturu kapalin a roztoků pouze přibližně. Přitom pochopení např. struktury a interakcí molekuly DNA ve vodném prostředí je důležité pro biologii nebo lékařství. My se zaměříme možnost odvodit strukturu z vibračních spektrech, zejména pomocí moderní spektroskopie vibrační optické aktivity, včetně počítačového modelování spekter. (viz např. http://hanicka.uochb.cas.cz/~bour/pdf/221.pdf).

Věděli jste, že singularity nemusejí být jen ve vesmíru? Van Hoveho singularity jsou stavy materiálů s vysokou hustotou elektronů. Přesně takové materiály spolu zkusíme připravit z grafenu, prvního 2D materiálu, za který byla v roce 2010 udělena Nobelova cena za fyziku. Singularity v grafenu jsou velmi zajímavé například pro elektrochemii, kde nás občas dostane, že grafen jednoduše nemá k dispozici tolik elektronů, kolik bychom potřebovali, aby na něm elektrochemická reakce běžela dostatečně rychle. Uvidíme, jestli nám s tímto singularity pomohou. Při přípravě vzorků si student*ka vyzkouší třeba techniku optické litografie, jež je hojně používaná v polovodičovém průmyslu. Vzorky pak budeme charakterizovat hlavně pomocí Ramanovy spektroskopie a spektroelektrochemie. K realizaci těchto měření si budeme stavět úplně nový přístroj. Chceš u toho být s námi?

Na malé věci jsou potřeba velké nástroje a to je i náš případ. Pomocí aparatury vážící více než tunu budeme připravovat částice o hmotnosti 10-26 kg, tedy rozdíl „pouhých“ 30 řádů. V praxi si vyzkoušíme postavit takové lego z atomů. Připravíme si vlastní katalyzátory atom po atomu a otestujeme jejich katalytické vlastnosti pro reakce v plynné fázi. A proč to děláme? Malé klastry (částice tvořené jen několika atomy) mají díky své velikosti odlišné vlastnosti od svých velkých makroskopických protějšků. Klastr zlata se chová jinak než hrouda zlata, a toho se dá chytře využít v katalýze. A čím menší, tím často i lepší! A tak si v rámci stáže připravíme katalyzátory menší než 1 nanometr a vyzkoušíme jejich chování při chemických reakcích.

CO2, jeden ze skleníkových plynů, je díky lidské činnosti vypouštěn do ovzduší v masivním množství již od počátků průmyslové revoluce. Jedním z důležitých témat moderní vědy je mimo jiné zachycování CO2 a také jeho využití v chemickém průmyslu. CO2 je možné využít jako surovinu v mnoha organických reakcích, jako produkty takových reakcí mohou být aldehydy, estery, karboxylové kyseliny, alkoholy a nižší uhlovodíky. Během této stáže se student*ka seznámí se základními principy přípravy nanočástic nanočástic kovů a jejich využití v katalytických reakcích. Student*ka se naučí jak fungují přístroje a techniky, zejména skenovací elektronový mikroskop, hmotnostní spektrometr a plynový chromatograf. Student*ka pak bude sledovat katalytickou aktivitu svého připraveného katalyzátoru v reakci CO2 hydrogenace a bude analyzovat produkty této reakce.

Stáž je vhodná pro ty, kteří by v budoucnu rádi své znalosti a dovednosti předávali žákům a žákyním ZŠ jako učitel či jako lektor mimoškolních aktivit v přírodovědných kroužcích. Chcete se učit chemii zábavněji a srozumitelněji, než je obvyklé? Naučíme vás nejen dělat z vašeho pohledu "zábavné" experimenty, ale, a to především, pochopit, o jaký princip či jev se jedná. Naučíte se, jak toto vše předat srozumitelně dále. Není nic horšího, než kantor, který stojí před popsanou tabulí a hledá místo na poslední rovnici nebo ten, který promítá jeden slide za druhým plný textu... Studenti opisují a opisují (a fotí na tablety), pak se biflují a biflují (bez toho, že něčemu rozumí) a po písemce či zkoušení, vše zapomenou. A chemie - stává se pro ně stále více neoblíbenou. U nás nabízíme efektivní způsob příjmu znalostí: protože jsme vědci, tak učíme tím, co umíme dokonale - experimentem. Naši stážisté se v programu stáží seznámí se zajímavými chemickými tématy jak po stránce teoretické, tak hlavně, jak dané téma uchopit experimentálně. Naše didaktická stáž je naučí či zdokonalí, jak sestavit rozumný experiment, aby podpořil teoretickou výuku a učinil ji nejen pochopitelnou a stravitelnou, ba co více inspirující-záživnou-neodolatelnou. Budeš s námi experimentovat, navrhovat pokusy na různá témata a zkoušet si učit žáky ZŠ formou workshopů (výuka v ústavu, ve škole, mimoškolně-kroužek) a třeba jednou rozšíříš řídnoucí řady kantorů, co boj s byrokracií a nesmyslnou legislativou plnou zákazů nevzdali a do svých hodin stále nějaké ty experimenty zařazují.

This project aims at preparing rather unusual boron-based cage molecules as starting precursors for new nano-materials with applications ranging from technical (such as electronics or sensors) to biological (bio-labeling) areas. The visiting student will learn basics of boron cluster molecules, precious metals chemistry, and synthetic and characterization techniques. All this newly gained knowledge will be used for the preparation of a completely new molecule or nano-materials with atomic precision. Special focus will be paid to full understanding of the context, i.e. how the new molecule(s) contribute(s) to pushing the boundary of our knowledge forward. Communication will be held in English.

Microbes living in the soil comprise bacteria, fungi, and other microorganisms. They are very important for the stability of ecosystems, in particular during times of changing climate and increasingly warm temperatures. The problem is that these new environmental conditions may affect microbial life in ways that are still unknown. But there is something we can do that may help us predicting what may happen to the future of these microbial communities. What we can do, in fact, is learning which microbes are found in the soil and how they interact with each other. To gain this knowledge, we will learn the necessary bioinformatics tools and some programming. Then, using these new skills, we will develop a simple app for visualising the microbial communities that live inside a soil sample and how microbes are connected with each other.

Cílem stáže je studium schopnosti rostlin reagovat na měnící se klimatické podmínky. Student se zapojí do probíhajícího výzkumu na dané téma.