Výzkum na ústavu fyzikálního inženýrství
Výzkum na Ústavu fyzikálního inženýrství (ÚFI) je zaměřen na aplikovanou fyziku a nanotechnologie. Naše výzkumné aktivity se soustředí na několik klíčových oblastí, které zahrnují fyziku povrchů a nanostruktur, optiku a optické materiály, mikromechaniku materiálů a technickou akustiku. Naši vědci a studenti pracují na pokročilých projektech, které kombinují teoretické modelování s experimentálními metodami, a využívají k tomu špičkově vybavené laboratoře a zařízení.
ÚFI je známý svou mezinárodní spoluprací a úspěšným získáváním prestižních grantů, což nám umožňuje provádět výzkum na světové úrovni. Naši výzkumníci publikují své výsledky v renomovaných vědeckých časopisech a často prezentují na mezinárodních konferencích.
Propojení s ceitec vut
Úzká spolupráce mezi Ústavem fyzikálního inženýrství (ÚFI) a CEITEC VUT je klíčová pro naše výzkumné aktivity. Naši zaměstnanci a studenti využívají čisté prostory a špičkově vybavené laboratoře CEITEC Nano, které poskytují přístup k moderním technologiím a přístrojům, jako jsou depoziční aparatury a elektronové mikroskopy.
Personální propojení zahrnuje sdílení odborných znalostí a zkušeností mezi výzkumnými pracovníky obou institucí. Naši vědci spolupracují na společných projektech a publikují výsledky ve vědeckých časopisech. Studenti a doktorandi jsou zapojeni do výzkumných aktivit na CEITEC VUT.
Tato synergie umožňuje našim studentům a výzkumníkům těžit z širokého spektra odborných znalostí a technických dovedností, nezbytných pro úspěch v oblasti aplikované fyziky a nanotechnologií. Propojení s CEITEC VUT nám pomáhá zůstat na špici vědeckého výzkumu a přinášet inovativní řešení pro aktuální výzvy v průmyslu i akademické sféře.
Zaměření výzkumu
Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI) zahrnuje několik specializovaných výzkumných skupin, které se zabývají pokročilým výzkumem v různých oblastech aplikované fyziky a nanotechnologií.
TYTO SKUPINY A JEJICH VÝZKUMNÉ SMĚRY JSOU:
Vedoucí sekce fyziky povrchů a nanostruktur: Tomáš Šikola
Fyzika povrchů, tenkých vrstev a nanostruktur
Tato výzkumná skupina se zabývá přípravou a analýzou povrchů pevných látek, zkoumá interakce atomů, molekul a iontů s povrchy a tyto znalosti využívá pro přípravu a charakterizaci nanostruktur (např. nanovláken, nanokrystalů), 2D materiálů, a (ultra)tenkých vrstev.
Nanofotonika
Tato výzkumná skupina zkoumá interakci světla s nanostrukturami, využívá plasmonické a fotoluminiscenční jevy nanostruktur pro modifikaci optické odezvy povrchů materiálů a zlepšení rozlišení mikroskopických metod, a vyvíjí dielektrické optické metapovrchy.
Nanoelektronika
Tato skupina se zaměřuje na výzkum vlastností grafénu a dalších 2D nanostruktur, jejich kombinaci s dalšími nanostrukturami (např. nanokrystaly) a využití při vývoji nanoelektronických součástek – např. 2D FET (bio)senzorů.
Nanomagnetismus
Výzkum se zde zaměřuje na výzkum spinových vln – magnoniku, dynamiku magnetizace a spintronické jevy v magnetických nanostrukturách. Klade důraz na porozumění dynamice a základním jevům v nanomagnetech s cílem nalézt způsoby, jak efektivně řídit elektronové a magnetické uspořádání.
Metody a zařízení pro korelativní a operando mikroskopii
Skupina se věnuje vývoji a aplikaci mikroskopických a spektroskopických metod a zařízení pro výzkum povrchů, tenkých vrstev a nanostruktur se speciálním zaměřením na korelativní a operando elektronovou, sondovou a optickou mikroskopii a spektroskopii.
Pokročilé metody elektronové mikroskopie a spektroskopie
Skupina se věnuje teoretické a experimentální problematice tvarování elektronových svazků pomocí světla a vývoji nových metod elektronové mikroskopie a spektroskopie pro analýzu materiálů a nanofotoniku.
Vedoucí sekce optiky a přesné mechaniky: Radim Chmelík
Experimentální biofotonika
Výzkumná skupina se zaměřuje na rozvoj biomedicínského zobrazování, pokrok v terapii nádorových onemocnění a charakterizaci nanostruktur prostřednictvím výzkumu nových principů a metod světelné mikroskopie, zejména technik kvantitativního fázového zobrazování.
Fotonické vlnovodné struktury
Výzkum se zaměřuje na teorii pokročilých způsobů ovládání toku světla ve fotonických vlnovodných strukturách. Zkoumá využití těchto jevů při vývoji nových prvků integrované fotoniky.
Laserová spektroskopie
Laboratoř se zabývá vývojem přístrojového vybavení a metod pro chemickou analýzu založenou na laserové spektroskopii. Orientuje se na aktuální témata s důrazem na průmyslové aplikace a kosmický výzkum. Věnuje se návrhu a konstrukci pokročilých optických modulů a implementaci metod strojového učení pro dosažení maximálního analytického výkonu. Spolupracuje s aplikační sférou a s výrobci analytických systémů, kterým nabízíme řešení na míru dle potřeb zvolených aplikací.
Rentgenová počítačová tomografie
Laboratoř se zaměřuje na vývoj pokročilých tomografických metod pro nedestruktivní 3D zobrazení vnitřní struktury objektů. Výzkum je interdisciplinárně motivován potřebami základního i aplikovaného výzkumu napříč přírodními vědami, technickými obory i průmyslovými aplikacemi. Vývoj probíhá v úzké spolupráci s předními světovými výrobci tomografických zařízení a je cílen na zvyšování rozlišení, kontrastu a efektivity zobrazování.
Vedoucí sekce víceúrovňové mechaniky pevných látek: Pavel Šandera
Elektronová struktura pevných látek
Výzkum je zaměřen na výpočty elektronové struktury v krystalech a nízkodimenzionálních strukturách s využitím teorie funkcionálu elektronové hustoty.
Elasticita a mezní stavy krystalů
Modelování deformační odezvy 1D, 2D a 3D krystalů kovů a keramik na mechanické zatěžování, a to až po limit jejich mechanické pevnosti a stability. K výpočtům deformační energie a napětí jsou využívány ab initio metody, semiempirické meziatomové potenciály i potenciály a silová pole trénovaná metodami strojového učení.
Poruchy krystalové mříže
Předmětem studia je chování vybraných defektů v krystalové mříži a jejich vliv na mechanické vlastnosti materiálů. Hlavní pozornost je věnována planárním rozhraním, jako jsou symetrické hranice zrn se segregovanými nečistotami, vrstevné chyby a dvojčatové hranice.
Únava a lom materiálu
Vytváření počítačových modelů vývoje poškození ve 3D strukturách materiálu při jednoosém i víceosém mechanickém namáhání, experimentální ověřování, únava a lom moderních konstrukčních a biokompatibilních materiálů, topologie a kvantitativní fraktografie lomových ploch.