Systémové upozornění
Hlavní informace

Směry výzkumu

Seznam směrů výzkumu

Aplikace iontových svazků ￪

Skupina se zabývá technikou iontových svazků a jejich aplikacemi v oblasti modifikace povrchů a analýz materiálů. Skupina provozuje Laboratoř iontových svazků, kde je zejména provozováno zařízení pro iontově-analytické metody (PIXE, zpětný rozptyl, PIGE) využívající svazek lehkých částic z urychlovače Van de Graaff. Dále je k dispozici například zařízení pro implantaci iontů s energií do 120 keV.

Aplikovaná fotonika ￪

Odborníci na FJFI se zabývají vývojem a charakterizací struktur na bázi polymerů používaných při konstrukci chemických a fyzikálních vlnovodných senzorů a aktivních vlnovodných prvků. K přípravě funkčních struktur jsou využívány metody rotační depozice tenkých filmů z roztoku, depozice vrstev z par ve vakuu, tažení z roztoku a chemického dopování. K testování mikrostruktury vyvíjených materiálů jsou k dispozici metody optické spektroskopie, světelné mikroskopie, spektroskopie zeslabené totální reflexe, optické reflektometrie a transmisní elektronové mikroskopie.

Aplikovaná matematika a stochastika (GAMS) ￪

Skupina GAMS se zabývá studiem fyzikálních, biologických a sociálních systémů, metodami matematické statistiky, matematické analýzy a teorie pravděpodobnosti. Jedná se především o statistickou analýzu dat, formulaci teoretických transportních modelů a hledání příslušných analytických řešení, matematické metody v defektoskopii, pravděpodobnostní odhady z malých sociálních oblastí, studium tzv. Φ-divergencí, matematické modely pro pohyb chodců, modely paniky a další.

Aplikovaná radiační chemie ￪

Ve skupině radiační chemie je pozornost věnována radiačním a fotochemickým aplikacím v oblasti nano-materiálů a v oblasti bioradiační chemie. V první oblasti se pozornost soustřeďuje na výzkum, vývoj a radiačně chemickou či fotochemickou přípravu (i ve čtvrtprovozním měřítku) nano-materiálů zejména na bázi oxidů nebo kovů určených pro nejrůznější aplikace jako například příprava luminoforů nebo nanomateriálů pro biomedicínské aplikace. V oblasti bioradiační chemie je výzkum zaměřen na studium mechanismu modifikace radiační citlivosti živých buněk pomocí chemických modifikátorů.

Fraktografická analýza (Fraktografie) ￪

Výzkumná činnost fraktografické laboratoře je rozdělena do dvou základních směrů:

  • Výzkum lomových vlastností nových materiálů je realizován ve vazbě na fyzikálně metalurgické poznatky. Získané informace jsou nezbytným požadavkem pro inženýrskou provozní i technologickou činnost. Nedílnou součástí této oblasti je i vývoj nových metod kvantitativní fraktografické analýzy.
  • Objasňování příčin různých poruch a havárií. Získané informace jsou základním vstupem jednak při odstraňováni příčin havárií, jednak pro studium zákonitostí porušování složitých mechanických soustav a odhad životnosti konstrukcí.

Fyzika a technika termojaderné fúze ￪

Skupina Fyziky a techniky termojaderné fúze se podílí na výzkumu na fakultním tokamaku GOLEM, tokamaku COMPASS a na společném evropském tokamaku JET. Kromě vzdělávání se skupina věnuje problematice aplikací vysokoteplotních supravodičů v reálném tokamakovém provozu, zkoumání doby udržení radiofrekvenčního plazmatu vybuzeného elektromagnetickou vlnou v magnetickém poli a mapování poloidální asymetrie toku plazmatu měřeného polem Machových sond. Unikátní konfigurace silových cívek a železného jádra tokamaku GOLEM se využívá pro vývoj a testování 3D modelu ferromagnetika za účelem charakterizace změny rozložení vnějšího magnetického pole v blízkosti nenasycených (nebo částečně nasycených) ferromagnetických materiálů.

Fyzika elementárních částic ￪

Vědci na FJFI se věnují studiu produkce elementárních částic a jejich vlastností při srážkách protonů (antiprotonů) v rámci experimentů ATLAS na urychlovači LHC v CERN (Ženeva) a D0 na urychlovači Tevatron ve Fermilab (USA). Skupina se podílí na vývoji a testování detektorů pro experimenty, stejně jako na analýze a zpracování dat. V současnosti je jednou z hlavních náplní studium neutrin na experimentu NOvA, což je dvoudetektorový experiment navržený především k prozkoumání oscilací neutrin. Další oblastí zájmu jsou experimenty D0, DIRAC a COMPASS.

Fyzika srážek těžkých iontů ￪

Vědecká skupina se při jádro-jaderných srážkách snaží vytvořit stav hmoty při tzv. Velkém třesku, kde je předpovídán vznik tzv. kvark-gluonového plazmatu. V této oblasti je studováno chování jaderné hmoty při a bezprostředně po srážce dvou jader, kde se uplatňuje velká škála efektů a jevů, které je potřeba teoreticky správně popsat. Vědci se věnují experimentům STAR v Brookhavenské národní laboratoři v USA, ALICE na urychlovači LHC v CERN (Ženeva) a CBM FAIR Darmstadt a komplexně se zabývají problematikou produkce částic a jejich interakcí s hustou a horkou jadernou hmotou.

Fyzikální metalurgie ￪

Skupina se zabývá především fázovými přeměnami v kovech a slitinách, degradačními procesy s nimi spojenými, vlivem fázových transformací na mechanické vlastnosti materiálů, jakož i jejich využitím při tepelném zpracování. Nedílnou součástí výzkumu je vývoj progresivních materiálů (např. intermetalických slitin, slitin s vysokou entropií, tenkých vrstev, plazmových nástřiků). Při tomto výzkumu je kladen důraz na pokročilé metody studia materiálů, jako je elektronová mikroskopie, energiově disperzní analýza či nanoindentace.

Informatická fyzika ￪

Odborníci na FJFI se věnují vývoji metod numerického řešení parciálních diferenciálních rovnic a jejich aplikaci zejména ve fluidních simulacích interakce laserového záření s terči. Pomocí částicových simulací se zde studuje interakce ultrakrátkých intenzivních laserových impulsů s hmotou. Je zde úzká spolupráce s projekty ELI-Beamlines, HiLASE, s laboratoří PALS a se zahraničními pracovišti. Skupina také provozuje laboratoř femtosekundového laseru.
Příklad vynikajícího výsledku této skupiny je zde.

Jaderný palivový cyklus ￪

Odborníci na FJFI se věnují optimalizaci střední části palivového cyklu, která má významný vliv na ekonomičnost provozu jaderných elektráren. Kromě hodnocení palivového uran-plutoniového cyklu se vědci zabývají možnostmi zavedení thorium-uranového cyklu nebo zavedením směsného paliva MOX. Chování uranového paliva v reaktoru je známé, ale zahrnutí thoria nebo plutonia do palivového cyklu pozměňuje neutronické vlastnosti soustavy a je nutné analyzovat vliv použití nového typu paliva na bezpečnost provozu. Další oblastí výzkumu je palivový cyklus. Koncová část cyklu řeší především otázku skladování a konečného uložení použitého paliva v případě, že nebude přepracováno. S tím souvisí výpočty stínění kontejnerů s použitým palivem, vývinu zbytkového tepla a toxicity ukládaného paliva a migrace radioizotopů v látkovém prostředí.

Kvantová dynamika, optika a informatika (Q3) ￪

Skupina se soustředí na využití kvantových částic jako nosičů informace. V oblasti kvantové dynamiky zkoumá vlastnosti a využití kvantových procházek, otevřených kvantových systémů a vývoj kvantových systémů pod vlivem měření. V oblasti kvantové informace se skupina zaměřuje na vyhledávací algoritmy a přenos stavu mezi uzly sítě. Zabývá se i problémem tzv. bosonového vzorkování, což je klasicky náročná úloha, na které je možné studovat výhody kvantových počítačů. Výsledky byly základem řady experimentů provedených s využitím lineární kvantové optiky.

Matematické modelování (MMG) ￪

Skupina MMG se věnuje matematickému modelování a numerickým simulacím komplexních jevů v high-tech designu, v ochraně životního prostředí a počítačové vědě. Skupina se podílí na výzkumu a vývoji a zároveň na výchově mladých expertů v matematickém inženýrství. Skupina úspěšně spolupracuje s prestižními univerzitami a instituty a také průmyslovými firmami po celém světě.

Metody algebry a funkcionální analýzy v aplikacích (MAFIA) ￪

Skupina MAFIA se věnuje výzkumu v oblasti matematické fyziky. Orientuje se zejména na problémy, které jsou současně zajímavé z matematického i fyzikálního hlediska. Jmenujme hlavní témata výzkumu: Lieovy a Hopfovy algebry, lineární operátory na Hilbertových prostorech, integrabilní systémy, řešitelné modely kvantové fyziky, časově závislé systémy a poruchové metody v klasické i kvantové mechanice.
Příklad vynikajícího výsledku této skupiny je zde.

Metody pro výzkum památek ￪

Odborníci na FJFI se věnují zejména dvěma metodám – rentgen-fluorescenční analýze (RFA) prvků a termoluminiscenčnímu datování stáří předmětů. RFA, jakožto nedestruktivní instrumentální analytická metoda, se používá zejména k průzkumu cenných předmětů a historických památek. Významnou oblastí aplikace je analýza pigmentů v nástěnných malbách, obrazech, keramice nebo starých iluminovaných rukopisech. Metoda termoluminiscenčního datování je vhodná pro geologické a archeologické materiály vykazující termoluminiscenční odezvu (obsahující křemen a živec), které prošly v okamžiku vzniku vypálením nebo vyhřátím. Metoda se vyvíjí na vzorcích cihel známého stáří a cílem je optimalizovat metodu datování cihel (potažmo budov) tak, aby výsledky bylo možné běžně využívat v archeologickém výzkumu.

Migrace radionuklidů v životním prostředí ￪

Experimentální studium interakce vybraných radionuklidů s materiály bariér úložišť odpadů a s horninovými materiály a difúze kritických radionuklidů materiály bariér, včetně modelování studovaných procesů. Tvorba a aplikace kódů pro celkové hodnocení podzemního úložiště ozářeného jaderného paliva a vysoce aktivních radioaktivních odpadů (Performance Assessment).

Molekulová fotofyzika a spektroskopie ￪

Skupina se zabývá studiem fotoindukovaných procesů v organických molekulách, mezi které patří např. fotoluminiscence či fotoindukovaný přenos elektronu nebo elektronové excitační energie, a jejich ovlivňováním pomocí silně lokalizovaného elektromagnetického pole v blízkosti plazmonických nanostruktur. Tyto procesy jsou základem organické optoelektroniky, fotovoltaiky či umělé fotosyntézy. K objasnění jejich mechanizmů je využívána syntéza speciálně navržených vícechromoforových sloučenin, stacionární i časově rozlišená spektroskopie a kvantově-chemické výpočty.

Optická fyzika ￪

Skupina se zabývá studiem v oblasti optických mikro a nanostruktur, jejich návrhem a analýzou, technikami realizace a také vybranými aplikacemi. V oblasti návrhu a analýzy se věnujeme kromě syntetických difraktivních prvků a hologramů také fotonickým krystalům, metamateriálům, plazmonickým strukturám a substrátům. Vědci vytvářejí a rozvíjejí různé modely a algoritmy pro numerickou analýzu, návrh a optimalizaci těchto prvků. Skupina se zabývá technikami pro laserovou, elektronovou a interferenční litografii, zkoumá metody přípravy nanočástic a jejich uspořádání do periodických systémů.

Optická spektroskopie ￪

Skupina se soustředí na optickou diagnostiku objemových a tenkovrstvých dielektrických a polovodičových materiálů. Cílem výzkumu je objasnění elektronové struktury, tvorby a vlastností bodových poruch a vlastností nečistot ve studovaných materiálech. Výsledky jsou vyžívány k optimalizaci růstu krystalů, přípravě keramik a tenkých vrstev a ke kontrole obsahu některých nečistot ve vyráběných materiálech, jež je možné využít v optoelektronice, k výrobě laserů, luminiscenčních detektorů a scintilátorů pro ionizující záření.

Pevnolátkové lasery ￪

Skupina se věnuje výzkumu pevnolátkových laserů založených na krystalických, skleněných, keramických a vláknových materiálech. Zaměřuje se na výzkum a vývoj speciálních laserových systémů generujících záření ve viditelné, blízké a střední infračervené oblasti a dále na generaci krátkých a ultrakrátkých impulsů. Odborníci se zde věnují aplikacím v medicíně, senzorové technice a přenosu vysokovýkonového laserového záření speciálními optickými vlákny.

Počítačová mechanika ￪

Skupina matematického modelování využívá principy mechaniky kontinua a numerickou metodu konečných prvků k simulaci porušování materiálů a konstrukcí. Rozvíjeny jsou i postupy reverzní analýzy ke stanovení mechanických vlastností malého objemu materiálu a tenkých vrstev. Výsledky výzkumu najdou uplatnění především v leteckém a energetickém průmyslu při stanovení únavové živostnosti konstrukcí a v jaderné energetice při stanovení stupně radiačního poškození materiálů reaktoru.

Počítačové simulace pevných látek ￪

Skupina se zaměřuje na multiškálové modelování materiálů. Věnuje se jak ab-initio kvantově mechanickým výpočtům elektronových struktur (založených na DFT), tak i simulacím na bázi molekulární mechaniky (Forcefield theory) a vybraným problémům z termodynamiky kontinua. Mezi nejdůležitější projekty v současnosti patří výpočty chemické stability molekul vhodných k přepracování použitého jaderného paliva, řešení polymerní elasticity a difuzivity plynných molekul v polymerech v závislosti na jejich způsobu zesíťování nebo simulace modulovaných martenzitických struktur v pokročilých kovových materiálech.

Pokročilé kosmické technologie ￪

Odborníci na FJFI se zabývají vývojem a testováním metod zpracování signálů z měření v kosmickém prostředí a oddělení užitečného signálu od šumu. Hlavními předmětem vývoje jsou unikátní detektory jednotlivých fotonů, rychlé elektro-optické spínače a měřiče přesného času. Všechny vyvíjené přístroje umožňují extrémně přesná měření s přesností na úrovni zlomků pikosekund. Vyvinuté přístroje a metody jsou použity a úspěšně fungují jak v pozemních měřících stanicích umístěných na 5 kontinentech, tak na palubách 5 kosmických misí.

Pokročilé metody syntézy a studia nanokrystalů ￪

Výzkum je zaměřen na přípravu složitých krystalických struktur v nanoměřítku. Tyto nanokrystaly nalézají využití jako materiály pro výrobu ultrarychlých detektorů na zobrazování nádorů v lékařské diagnostice nebo optických keramik. Dalším využitím je výroba pokročilých farmak pro léčbu nádorových onemocnění metodou rentgenem buzené fotodynamické terapie. K přípravě těchto materiálů se využívají metody chemické, fotochemické a radiační.

Radiační ochrana ￪

Odborníci ve skupině se zabývají in-vivo měřicími metodami, které jsou užívány ke stanovení vnitřního ozáření osob. Ve snaze zpřesnit a optimalizovat měřící geometrie nebo vylepšit samotná zařízení jsou aplikovány poznatky z výpočetních metod. Dále se odborníci věnují matematickým modelům pro výpočet vnitřního ozáření. Modely zahrnují jak bio-kinetiku radionuklidů v lidském těle, tak výpočet dávkových veličin na antropomorfních fantomech lidských jedinců. Cílem celého výzkumu je zefektivnění léčby a minimalizace dávek, kterým jsou pacienti podrobeni při terapii otevřenými radionuklidovými zdroji v nukleární medicíně.

Radioaktivita a životní prostředí ￪

Skupina se zabývá sledováním životního prostředí odběrem vzorků, monitorováním depozice radionuklidů pomocí analýzy vzorků bioindikátorů a využitím in situ gama spektrometrie. Dále se podílí na vývoji metod monitorování pomocí letecké spektrometrie gama a na studiu přírodního ozáření radonem, zejména se zaměřením na měření radonu ve vodě, inhalací radonu pracovníky v podzemí, předpovídání zemětřesení pomocí výskytu radonu, mapování zdrojů radonu a jeho šíření objekty i pracovním prostředím.

Radioterapie, nukleární medicína a radiodiagnostika ￪

Odborníci na FJFI se orientují na strategii a optimalizaci postupů jednotlivých lékařských výkonů v oblasti radioterapie. Jde zejména o experimentální ověření naplánovaných terapeutických dávek v cílových objemech. V tomto směru jsou vyvíjeny a optimalizovány speciální 3D gelové dozimetry vyrobené z tkáňově-ekvivalentního materiálu umožňující stanovit prostorové rozložení dávek se submilimetrovou přesností. Dále se odborníci zabývají měřením dávek pacientů při ozařování pomocí 2D detektoru umístěného pod pacientem a následnou rekonstrukci 3D dávky v pacientovi, díky které je možné porovnat léčebný záměr s reálným ozářením. Největší zájem o využití in vivo dozimetrie je v brachyterapii a u speciálních technik ozařování, kde se používají velmi vysoké dávky (Cyberknife, stereotaktická radioterapie, protonová terapie).

Reaktorová fyzika ￪

Odborníci na FJFI pomocí výpočetních kódů analyzují kritičnost reaktorových systémů, studují dynamiku reaktoru, určují toky neutronů a gama záření v různých místech, stanovují koncentrace štěpných produktů a aktinoidů a analyzují kvalitu stínění. Experimenty z oblasti reaktorové fyziky jsou realizovány na reaktoru VR-1 provozovaném fakultou a pokrývají měření hustoty toku neutronů a difuzních parametrů, stanovení vlivu různých vzorků na reaktivitu nebo přibližování ke kritickému stavu.

Rentgenová a neutronová difrakce ￪

Skupina se zaměřuje na rtg. difrakční studium stavu zbytkové napjatosti v polykrystalických kovových i keramických materiálech. Předmětem zkoumání jsou též kvalitativně i kvantitativně fázové složení a přednostní orientace (textury) polykrystalických materiálů. Tyto charakteristiky reálné krystalové struktury pevných látek patří mezi základní parametry, jejichž znalost je nepostradatelná při návrhu nových progresivních materiálů. V oblasti neutronové difrakce se využívá difrakčních vlastností tepelných neutronů k aplikacím ve strukturní a texturní analýze i materiálovém výzkumu. Pomocí kvantitativní texturní neutronografické analýzy odborníci vylepšují technologie přípravy orientovaných ocelových transformátorových plechů. Jako jediné pracoviště svého druhu v ČR se věnuje i výzkumu nových materiálů, jako jsou syntetické zeolity, perovskity, vysokoteplotní supravodiče, či rychlé iontové vodiče.

Rentgenovská fotonika ￪

Skupina se zabývá studiem generace a interakce elektromagnetického záření v oblasti energie fotonů od 50 eV do 420 keV. Pozornost je věnována aplikacím v EUV litografii, družicovým teleskopům pro astrofyziku, mikroskopii v oblasti tzv. vodního okna a rentgenové radiografii a tomografii. Skupina disponuje zdroji založenými na elektronovém svazku (XRT), plazmovým kapilárním a plazmovým zdrojem založeným na interakci femtosekundového laseru s pevnolátkovým nebo plynným. Předmětem studia jsou též různé rentgeno-optické systémy a metody zobrazování absorpčního, fázového a rozptýleného záření v EUV/SXR/XR oblasti pro mikroskopii a pro diagnostiku vysokoteplotního plazmatu.

Řídící systémy jaderných reaktorů ￪

Systém řízení a ochran je důležitou součástí všech jaderných zařízení. Původní analogový řídicí systém reaktoru VR-1 prošel rozsáhlou rekonstrukcí a modernizací a odborníci se dále zabývají vývojem hardware a software vybavení programovatelných obvodů a mikroprocesorů, které jsou základem řídicích systémů všech současných jaderných zařízení. Okruh nezávislé výkonové ochrany reaktoru VR-1 byl vytvořen našimi odborníky v rámci rozvoje řídicích systémů výzkumných zařízení. Dalším dlouhodobým projektem je implementace zpracování elektronického signálu detektorů Campbellovou metodou.

Symetrie a geometrie ￪

Skupina se věnuje využití symetrií při analytickém i numerickém řešení diferenciálních rovnic či při konstrukci modelů v teorii strun. Odborníci zkoumají i související oblasti diferenciální geometrie a algebry, tj. zejména strukturu a aplikace Lieových grup a jejich algeber, klasifikují různé speciální třídy Lieových algeber, zkoumají je a využívají je v aplikacích, např. při konstrukci speciálních funkcí nebo při studiu modelů v teorii strun. Ve skupině se též věnují vlastnostem symetrických funkcí více proměnných a příslušných ortogonálních polynomů. Dále pak formulují jejich diskrétní Fourierovu analýzu a testují aplikace při zpracování digitálních dat.

Teoretická informatika (TIGR) ￪

Skupina TIGR se věnuje aktuálním tématům diskrétní matematiky s aplikacemi v informatice i fyzice, jako jsou např. nestandardní reprezentace reálných čísel, kombinatorika na slovech, či periodická dláždění prostoru. V současné době se středem zájmu staly kombinatorické, algebraické a číselně-teoretické úlohy s aplikacemi v teoretické informatice.

Termohydraulika jaderných reaktorů ￪

Přenos tepla z jaderného paliva v reaktoru až k uvolnění v podobě mechanické práce v turbíně je součástí konstrukčního výpočtu i provozu jaderných elektráren. S pomocí pokročilých výpočetních kódů (CFD kódy) počítají odborníci teplotní profily, rychlosti proudění chladiva, součinitele přestupu tepla či kondukci tepla materiálem. Znalost teplotního modelu systému je nezbytná i pro výpočet neutronických vlastností, které jsou závislé právě na teplotě jednotlivých komponent daného systému. Pozornost je věnována také určení termomechanických vlastností jaderného paliva v normálním, abnormálním i havarijním stavu.

Výpočetní metody a modelování Monte Carlo ￪

Skupina se zabývá rozvíjením výpočetních metod a aplikacemi programů pro simulaci transportu záření látkou, a to zejména problematikou zpracování, analýzy a vyhodnocení spekter, dekonvoluce spekter a matematické a statistické zpracování. V oblasti simulace transportu záření se jedná zejména o modelové výpočty v oblasti odezvy detekčních systémů, stínění, radiační ochrany, radioanalytických metod, jaderné bezpečnosti a oblasti lékařských aplikací. Využívány jsou zejména univerzální programy MCNP, Penelope, Geant4, Fluka a také specializované programy jako SCALE, SRIM, vizualizační programy, nástroje pro práci s antropomorfními fantomy pro medicínské výpočty apod. Vyvíjeny jsou i některé vlastní programové nástroje. Výsledky prováděných výpočtů se využívají v řadě praktických aplikací.

Přihlašovací jméno a heslo jsou stejné, jako do USERMAP (nebo KOS).

V případě ztráty nebo zapomenutí hesla či jména se obraťte na vašeho správce IT.