Středoškolská odborná činnost
Fyzikální ústavy Masarykovy univerzity nabízí studentům středních škol spolupráci při řešení středoškolské odborné činnosti. V rámci odborné práce se mohou studenti seznámit s experimentálními i teoretickými metodami výzkumu, naučí se napsat odborný text akademické úrovně a vyzkouší si také spolupráci s předními odborníky v dané oblasti výzkumu.
Ústav fyzikální elektroniky se věnuje především fyzice plazmatu, tedy ionizovaného plynu, ve kterém probíhá množství nevšedních procesů, který se dá překvapivě využít, např. k objevování nových materiálů, a který v nás provokuje řadu otázek. Co se v plazmatu děje a proč? Jakým způsobem lze pomocí plazmatu vyrobit nové užitečné materiály a mohly by třeba být tvrdé a houževnatější než diamant? Co se stane s předmětem, který do plazmatu vložíme? Může plazma pomoci firmám vyřadit z výroby ekologicky problematické látky? Nebo může pomoci jednoduše slepit dva kusy skla? Při pokusech odpovědět na podobné otázky Tě rádi uvítáme. Zájemci můžou kontaktovat přímo školitele vybraného tématu, nebo, v případě obecnějších otázek, kontaktní osobu pro SOČ (pdvorak@physics.muni.cz).
Nabídka témat
Meranie depozičnej rýchlosti reaktívneho magnetrónového naprašovania pri využití 3 reaktívnych plynov (O2/N2/C2H2) (obsazeno)
Popis: Technika magnetrónového naprašovania je priemyselne využívaná metóda pre depozíciu tenkých mikro a nanoštrukturovaných materiálov. Metóda naprašovania využíva tlecí výboj za nízkeho tlaku, ktorý prostredníctvom iónov pracovného plynu s dostatočne vysokou energiou rozprašujú požadovaný materiál. Časť rozprášených častíc je následne deponovaná na povrch podložky, kde vytvára vrstvu rôznej hrúbky a zloženia. Chemické zloženie vrstvy je možné ovplyvniť napríklad pridaním reaktívneho plynu ako je kyslík, dusík alebo acetylén. Hrúbka vrstvy závisí taktiež od viacerých parametrov depozičného procesu, ako sú tlak v pracovnej komore, napätie na katóde alebo tlak a typ reaktívneho plynu. Informácie o depozičnej rýchlosti pre rôzne podmienky procesu, dáva možnosť cielene upravovať vlastnosti vrstiev. Lepšie mechanické, chemické, optické a iné vlastnosti vrstiev tak prispievajú ku významnejším aplikáciám v biomedicínskom, automobilovom, polovodičovom či inom odvetí. Určenie depozičnej rýchlosti v priebehu procesu je možné pomocou Quartz Crystal Monitoru, na základe zmeny vlastnej frekvencie kmitania pri dopade častíc. Úlohou riešiteľa SOČ by bolo určiť depozičné rýchlosti magnetrónového naprašovania (dc-MS) pre tri rôzne reaktívne plyny.
Štúdium emisných čiar atómov a iónov v plazme optickou spektroskopiou počas magnetrónového naprašovania (obsazeno)
Popis: Magnetrónové naprašovanie je metóda fyzikálnej depozície vrstiev z plynnej fáze. Prostredníctvom elektrického výboja medzi anódou a katódou za nízkeho tlaku je pracovný plyn ionizovaný za vzniku plazmy. Ióny s dostatočnou energiou následne rozprašujú katódu z požadovaného materiálu (najčastejšie kovu), ktorého rozprášené častice sú deponované na povrch podložky. Tam vytvárajú tenkú vrstvu s rôznym chemickým zložením a štruktúrou. Týmto spôsobom je možné získať veľký rozsah mechanických, chemických, optických či iných vlastností využívaných v automobilovom, polovodičovom či inom priemysle. Jedným zo spôsobov ako zlepšiť vlastnosti vrstiev a lepšie pochopiť samotný depozičný proces je diagnostika rozprášených častíc v plazme, ktoré vytvárajú vrstvu. Optická emisná spektroskopia je jedna z metód ako získať informácie o atómovom a iónovom zložení plazmy. Ak atóm alebo ión prekoná zrážku s inou časticou, môže emitovať svetelný signál, ktorý je možné detegovať spektroskopom. Z výsledného spektra je potom možné pomocou databázy identifikovať jednotlivé emisné čiary prislúchajúce jednotlivým prvkom. Úlohou riešiteľa SOČ by bolo analyzovať požadované emisné čiary pomocou optickej emisnej spektroskopie, pre rôzne rozprašovacie materiály v procese magnetrónového naprašovania (dc-MS).
Príprava novej úlohy do fyzikálneho praktika o štúdii fotoluminiscenčných procesov (obsazeno)
Popis: V rámci predmetu Fyzikálne praktikum III vyučovaného v druhom ročníku pre študentov fyzikálnych oborov, bude pripravená nová úloha zaoberajúca sa problematikou fotoluminiscencie. Budú porovnané a názorne demonštrované princípy dvoch procesov - fosforescencie a fluorescencie. Úloha bude zahrňovať experimenty s polovodičovými prvkami a netriviálne matematicko-numerické spracovanie nameraných dát. Úlohou riešiteľa SOČ bude novú pripravenú úlohu premerať, overiť správnosť a zmysel výstupu a navrhnúť prípadne úpravy. Na základne dobre zostavenej úlohy, bude vhodným výstupom vypracovať vzorový protokol a návrh návodu pre danú úlohu.
Analytické prístroje v službách archeológie
Popis: V ramci temy sa bude realizovat fyzikalno - chemicky rozbor a mikroskopicka vizualizacia historickych materialov, najma z oblasti mikulcicko - kopcianskej aglomeracie.
Na Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky se nacházejí následující výzkumné skupiny. Většina z těchto odvětví fyziky je nad rámec středoškolské výuky, ale čas od času se najde téma vhodné pro Středoškolskou odbornou činnost. Pokud v naší nabídce nenaleznete žádné vhodné volné téma a přesto byste chtěli získat lepší vhled do teoretické fyziky a astrofyziky, tak je zde možnost zapojení do astronomického kroužku nebo přihlášení na fyzikální sobotu.
Nabídka témat
Rotační periody bílých trpaslíků z pozorování družice TESS (OBSAZENO)
Vedoucí práce: prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D. (krticka@physics.muni.cz)
Popis: Bílí trpaslíci vykazují fotometrickou proměnnost spojenou s přítomností skvrn na jejich povrchu. Perioda jejich fotometrické proměnnosti tedy odpovídá periodě rotace hvězdy. Cílem práce je studium rotační proměnnosti bílých trpaslíků na základě fotometrických pozorování družice TESS. Budou prozkoumány světelné křivky jednotlivých bílých trpaslíků a určena perioda jejich rotace.
Modelování světelné křivky supernovy (OBSAZENO)
Vedoucí práce: Mgr. Michal Kajan (kajan@mail.muni.cz)
Popis: Supernovy jsou extrémním procesem v životě hvězd. Velmi hmotné hvězdy končí svůj život enormní explozí, která typicky přezáří i desítky tisíc hvězd.V praci se zaměříme na vytvoření simulace v programu SNEC a výsledky porovnáme s daty z reálné supernovy. Důležitým úkolem bude i zpracování a analýza dat ve vybraném programovacím jazyce.