Témy pre doktorandov

Fyzikálny ústav každoročne ponúka niekoľko doktorandských pozícií v niekoľkých študijných programoch. Možné témy pre štúdium nájdete nižšie. Ako prvý krok je najlepšie osloviť potenciálneho školiteľa, ktorý Vám poskytne najkvalifikovanejšie odpovede k téme, náplne činnosti a požiadavkám na pozíciu.

Akademický rok 2023/24

1. Andrej Gendiar — Kvantové previazanie v jazyku neeuklidovských tenzorových sietí
   (Quantum entanglement in the language of non-Euclidean tensor networks)
   Študijný program:
   Teoretická fyzika a matematická fyzika / FMFI UK

   Anotácia:
   Tenzorové súčinové stavy reprezentujú moderný matematický jazyk, ktoré veľmi presne aproximujú kvantové stavy. Typickým príkladom sú systémy interagujúcich fermiónov resp. bozónov, ktoré sú špecifikované Hamiltoniánom. Budeme sa venovať opisu magnetických vlastností, pre ktorý postačuje model interagujúcich spinov. Rozumieme ním spoločné vlastnosti medzi fermiónovými a bozónovými častíc. Kvantový tenzorový súčinový stav nesie v sebe nielen fyzikálne stupne voľnosti popisujúce častice, ale aj tzv. pomocné (nefyzikálne) stupne voľnosti, ktoré ovládajú dosah korelácií a kvantového previazania. So zvyšujúcim sa počtom pomocných stupňov voľností rastie aj numerická presnosť. Počas PhD štúdia budeme charakterizovať mnohočasticové interagujúce systémy častíc pomocou entropie kvantového previazania a štandardných pozorovateľných veličín. Zameriame sa na analýzu kritických vlastností spinových systémov, ktoré vykazujú netriviálne vlastnosti s rôznymi topologickými fázami. Nakoľko tieto systémy nie sú exaktne riešiteľne, zameriame sa numerické postupy, pri ktorých je možné využiť vhodný programovací jazyk, napr. Python, MatLab, C++, a pod. Cieľom bude navrhnúť nové, alternatívne metódy tenzorových sietí, ktoré budú mať pôvod v renormalizačných technikách. Pomocou nich budeme analyzovať fraktálne štruktúry a hyperbolický zakrivené geometrie súvisiace s teóriou kvantovej gravitácie.

   Kontakt: andrej.gendiar@savba.sk
2. Mário Ziman — Kvantovo-informatické štruktúry v priestoročase
   (Quantum information structures in space-time)
   Študijný program:
   Teoretická fyzika a matematická fyzika / FMFI UK

   Anotácia:
   Prienik kvantovej informácie a gravitácie je rýchlo sa rozvíjajúca oblasť výskumu, v ktorej využívame nástroje kvantovej informácie na skúmanie nových javov, ktoré možno experimentálne realizovať v súhre kvantovej fyziky a gravitácie. V súčasnosti dochádza k rýchlemu pokroku v experimentálnych technikách vrátane techník v oblasti studených atómov a kvantovej optiky, ktoré sa vykonávajú aj v priestorových misiách, a otvorili nové príležitosti na preskúmanie oblastí, ktoré ešte nie sú testované. Na jednej strane zakladáme náš výskum na súčasnej technológii, aby sme teoreticky identifikovali nové efekty, ktoré možno merať. Na druhej strane je to spojené s filozofiou, keďže navrhnutie konzistentného experimentu si vyžaduje riešenie základných otázok, ako napríklad „čo je čas? alebo „čo je to meranie?“. Znalosť kvantovej informácie, kvantovej teórie poľa a všeobecnej relativity je výhodou.

   Kontakt: mario.ziman@savba.sk
3. Djeylan Vincent Ceylan Aktas — Využitie zdrojov previazaných fotónov v kvantových aplikáciách
   (Engineering photon pair sources for quantum photonics applications)
   Študijný program:
   Kvantová elektronika a optika a optická spektroskopia / FMFI UK

   Anotácia:
   Práca kombinuje znalosti a zručnosti z oblasti fotoniky, ako je nelineárna optika, lasery, šírenie svetla v komplexnom prostredí a/alebo materiálových vied, ako je fyzika polovodičov, nanoštruktúry, fotodiódy. Uchádzač by mal byť oboznámený aj so základnými počítačovými vedami, aby mohol vykonávať simuláciu fyzikálnych systémov, riadenie prístrojov a používať softvér na spracovanie experimentálnych údajov. Kandidát, ktorý je silne motivovaný, nezávislý, prísny a organizovaný len s niektorými z týchto zručností, nájde počas doktorandského štúdia ideálne prostredie na získanie ostatných. Projekt je súčasťou európskeho projektu, ktorého cieľom j vybudovať kvantovú komunikačnú sieť na Slovensku. Študent bude participovať priamo na tomto projekte.

   Kontakt: djeylan.aktas@savba.sk
4. Mário Ziman — Kvantové komunikačné siete
   (Quantum communication networks)
   Študijný program:
   Teoretická fyzika a matematická fyzika / FMFI UK

   Anotácia:
   Quantum network are currently being realized worldwide including Slovakia. There are several related theoretical and practical research problems: design of verification methods, certification of desired properties, management of the transfered quantum packets, etc. Within the scope of the PhD thesis the EU should be covered by working quantum network and it is the task of PhD students to participate and design protocols and propose experiments that are going to be run on such infrastructure.

   Kontakt: mario.ziman@savba.sk
5. Michal Sedlák — Kvantové výpočty vyšších rádov
   (Higher-order quantum computation)
   Študijný program:
   Teoretická fyzika a matematická fyzika / FMFI UK

   Anotácia:
   Problémy riešené kvantovými technológiami motivovali vývoj nových matematických nástrojov a štruktúr zhromaždených pod hlavičkou štruktúr vyššieho rádu. Umožňujú nám prejsť od štúdií kvantových systémov k analýze kvantovej dynamiky, meraniam a tiež mýtickejším štruktúram, ako sú neurčité kauzality a pamäťové kanály. Komunita pracujúca v tejto základnej oblasti sa rýchlo rozrastá a pokrýva množstvo zaujímavých predmetov - strojové učenie, teórie zdrojov, základy termodynamiky atď. Konkrétna úloha bude špecifikovaná v diskusii a bude závisieť od osobných preferencií študenta a aktuálne prebiehajúcich výskumných projektov.

   Kontakt: michal.sedlak@savba.sk
6. Martin Plesch — Kvantové počítače v ére NISQ
   (Quantum computers in NISQ era)
   Študijný program:
   Teoretická fyzika a matematická fyzika / FMFI UK

   Anotácia:
   NISQ (Noisy intermediate-scale quantum) kvantové počítače sú v dnešnej dobe dostupné počítače, ktoré obsahujú desiatky až niekoľko málo stoviek qubitov, dokážu vykonať protokol o hĺbke niekoľkých desiatok krokov a sú výrazne zaťažené chybami a šumom. Budeme vyvíjať a testovať algoritmy použiteľné na takýchto počítačoch.

   Kontakt: martin.plesch@savba.sk
7. Denis Kochan — Magneto-transportné vlastnosti necentrosymetrických supravodičov
   (Magneto-transport properties of noncentrosymmetric superconductors)
   Študijný program:
   Fyzika kondenzovaných látok a akustika / FMFI UK

   Anotácia:
   Cieľom dizertačnej práce je navrhnúť, a preskúmať efektívne teoretické modely vhodné na fenomenologický popis transportných a relaxačných javov v jedno- a dvoj- rozmerných supravodičoch. Plus demonštrovať ich aplikovateľnosť v konkrétnych situáciách definovaných experimentami, ktoré prebiehajú na Univerzite v Regensburgu: a) magneto- transportné merania pre anti-dot arrays (skupina Prof. Dr. Dietera Weissa), b) supravodivé magneto-chirálne a magneto-rektifikačné efekty v necentrosymetrických supravodičoch (skupina Prof. Dr. Christopha Strunka). Konkrétnymi cieľmi projektu je preskúmať dynamiku a formáciu viazaných a rezonančných stavov na materiálových rozhraniach v závislosti od typu a topológie párovej interakcie, teploty, vplyvu (ne)usporiadania, etc.. Plus, analyzovať správanie supravodivého parametra usporiadania riešením Ginzburgových Landauových rovníc s tzv. Lifšitcovými invariantami a to pre bulkové kvazi-2D systémy a Josephsonovské spoje.

   Kontakt: denis.kochan@savba.sk
8. Marek Mihalkovič — Predpoveď zložitých atómových štruktúr vo fázových diagramoch zliatin
   (Prediction of complex structures in alloy phase diagrams)
   Študijný program:
   Fyzika kondenzovaných látok a akustika / FMFI UK

   Anotácia:
   Z experimentálneho hladiska sú pri nízkych teplotách zliatiny s fázami so zložitou štruktúrou veľmi pravdepodobne v stave termodynamickej nerovnováhy, keďže difúzny pohyb atómov je prakticky zablokovaný. Základný stav takýchto atomistických systémov možno rekonštruovať modelovaním a atomistickými simuláciami. S použitím programového balíka DFT v móde strojového učenia silových polí, a v kombinácii s metódou zámeny replík budeme hladať nové kineticky zablokované fázy v zliatinách Al-Mn, Mg-Zn a Sc-Zn, a ich ternárnych rozšíreniach Al-Mn-Pd, Mg-Zn-Al, and Sc-Zn-Mg.

   Kontakt: marek.mihalkovic@savba.sk
9. Ondrej Šauša — Vplyv vysokých tlakov na voľnoobjemové vlastnosti sieťovaných polymérov študovaný pozitrónovou anihiláciou
   (Effect of high pressures on the free volume properties of crosslinked polymers studied by positron annihilation)
   Študijný program:
   Jadrová a subjadrová fyzika / FMFI UK

   Anotácia:
   Budú sa skúmať voľnoobjemové vlastnosti polymérnych sietí vybraných modelových materiálov zo skupiny metakrylátov, ktoré budú pripravené polymerizáciou pri vysokých tlakoch. Lokálny voľný objem bude študovaný pomocou pozitróniovej sondy a meraním jej doby života v mieste anihilácie technikou pozitrónovej anihilačnej časovej spektroskopie (PALS). Zdrojom pozitrónov bude rádioizotop 22Na. Na základe experimentálne získaných údajov technikou PALS a vhodných modelov konverzie dôb života ortopozitrónia na veľkosť voľnoobjemových kavít sa budú charakterizovať vlastnosti siete (teplotné expanzné koeficienty, teplota sklovitého prechodu Tg, sub-Tg prechody, priestorová homogenita siete). Očakávajú sa zmeny v zosietení oproti klasicky pripravovaným materiálom pri laboratórnych podmienkach a zlepšené materiálové vlastnosti. Bude sa tiež sledovať stupeň konverzie dvojných väzieb pomocou blízkej infračervenej spektroskopie (NIR) a povrchová štruktúra pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie. Metakryláty majú všestranné využitie v rôznych oblastiach (dentálne materiály, materiály pre 3D tlač, ochranné nátery). Finančné krytie experimentov PhD témy bude z projektu APVV-21-0335, doba trvania projektu: 2022-2026

   Kontakt: ondrej.sausa@savba.sk
10. Adriana Annušová — Biokonjugačné stratégie pre inovatívne 2D nanomateriály vhodné pre fototermálnu terapiu
    (Bioconjugation study of emerging 2D photothermal nanomaterials)
    Študijný program:
    Kvantová elektronika a optika a optická spektroskopia / FMFI UK

    Anotácia:
    Téma bude zameraná na biokonjugáciu 2D materiálov a ich aplikáciu pri fototermálnej liečbe rakoviny. Nedávno sme demonštrovali, že vhodne biokonjugované 2D materiály môžu mať zvýšenú selektivitu voči rakovinovým bunkám, čo je všeobecne dôležitý krok k prekonaniu ťažkostí v súčasnosti používanej liečbe rakoviny. Fototermálna terapia vyvolaná ožarovaním biokonjugovaných 2D materiálov môže ponúknuť prielomové riešenie ku v súčasnosti dostupným terapiám. Práca bude obsahovať - podrobnú charakterizáciu buniek a tkanív pomocou konfokálnej Ramanovej mikrospektroskopie, príspevok k príprave nanomateriálov vykazujúcich fototermálne vlastnosti, výskum a návrh biokonjugácie 2D fototermálnych nanomateriálov (MoOx, MXene), štúdie in vitro a ex ovo s biokonjugovanými nanomaterálmi, lokalizačné štúdie pomocou konfokálnej Ramanovej mikrospektroskopie a doplnkových techník (prietoková cytometria, konfokálna laserová skenovacia mikroskopia) a optimalizácia podmienok merania pre rôzne bunkové línie. Práca bude realizovaná na Fyzikálnom ústave SAV. Bližšie informácie na adriana.annusova@savba.sk

    Literatúra:
    1. Liu, S et al., Two‐Dimensional Nanomaterials for Photothermal Therapy, in Angewandte Chemie 132, 5943-5953 (2020), 2. Kálosi, A. et al., A bioconjugated MoS2 based nanoplatform with increased binding efficiency to cancer cells, in Biomater. Sci. 8, 1973–1980 (2020)

    Kontakt: adriana.annusova@savba.sk
11. Naďa Mrkývková — Vplyv defektov na účinnosť perovskitových vrstiev pre optoelektroniku a fotovoltaiku
    (Effect of defects on the efficiency of perovskite layers for optoelectronics and photovoltaics)
    Študijný program:
    Kvantová elektronika a optika a optická spektroskopia / FMFI UK

    Anotácia:
    Hybridné organicko-anorganické perovskity sa v poslednom desaťročí stali hlavnými kandidátmi na účinné fotodiódy a solárne články novej generácie. Vďaka vysokým fotoluminiscenčným kvantovým výťažkom (PLQY) hybridné perovskity účinne premieňajú injektované nosiče náboja na svetlo a naopak. Napriek tomu, že PLQY je relatívne vysoký, ďalšie zvyšovanie účinnosti je obmedzené neradiačnými rekombináciami - buď prostredníctvom rekombinácie na defektoch v absorpčnej vrstve, alebo prostredníctvom rekombinácie menšinových nosičov na rozhraní perovskitu a transportnej vrstvy. Náplňou tejto práce bude študovať defekty, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri obmedzovaní výkonu fotovoltaických zariadení, a vývoj účinných pasivačných ciest na dosiahnutie ďalšieho pokroku v účinnosti. Za týmto účelom budú využité metódy optickej spektroskopie (fotoluminiscencia, absorbancia, skenovacia optická mikroskopia) a nepriame metódy rozptylu (röntgenová difrakcia). Práca bude realizovaná na Fyzikálnom ústavu SAV. Bližšie informácie na nada.mrkyvkova@savba.sk.

    Kontakt: nada.mrkyvkova@savba.sk
12. Peter Šiffalovič — Monitorovanie stresu v bezanódových tuholátkových batériách
    (Tracking of stress in anode-free solid-state batteries)
    Študijný program:
    Kvantová elektronika a optika a optická spektroskopia / FMFI UK

    Anotácia:
    V súčasnosti sa výskum zameriava na bezanódové pevnolátkové batérie, ktoré vďaka tuhému elektrolytu ponúkajú vysokú kapacitu v kombinácii so zvýšenou bezpečnosťou. Otázka najlepšej štruktúry a materiálov je však stále otvorená. Doktorandská práca sa zameria na odhalenie zvyškového pnutia v pevnolátkových batériách a jeho vývoja počas nabíjania a vybíjania. Zameriame sa najmä na konštrukciu batérií bez prebytoku lítia a budeme sledovať pnutia pomocou röntgenového a Ramanovho rozptylu. Práca sa bude vykonávať v spolupráci s konzorciom zloženým z partnerov zo Španielska, Francúzska, Nórska, Rakúska, UK a Nemecka v rámci projektu EÚ Horizon OPERA. Práca sa bude vykonávať na Fyzikálnom ústave SAV a na viacerých európskych synchrotrónových zariadeniach vrátane Hamburgu (DESY, DE) a Grenoblu (ESRF, FR). Podrobné informácie získate na e-mailovej adrese: peter.siffalovic@savba.sk.

    Literatúra:
    Huang et al. Anode-Free Solid-State Lithium Batteries. Advanced Energy Materials, 12 (26), 2022, 2201044, doi 10.1002/aenm.202201044.

    Kontakt: peter.siffalovic@savba.sk
13. Adriana Annušová — Aplikácia pokročilých techník atomovej silovej mikroskopie pre biomedicínskú oblasť
    (Application of Advanced Atomic Force Microscopy Techniques for the biomedical field)
    Študijný program:
    Kvantová elektronika a optika a optická spektroskopia / FMFI UK

    Anotácia:
    Téma bude zameraná na aplikácie nanomateriálov pre pokročilé biomedicínske systémy. Nedávno sme demonštrovali, že cielene biokonjugované nanomateriály môžu mať zvýšenú selektivitu voči rakovinovým bunkám, čo je všeobecne dôležitý krok k prekonaniu ťažkostí v súčasnosti používanej liečbe rakoviny. Fototermálna terapia vyvolaná ožarovaním biokonjugovaných nanomateriálov môže ponúknuť prielomové riešenie ku v súčasnosti dostupným terapiám. Výskum bude zameraný na optimalizáciu selektivity nanomateriálov voči rakovinovým bunkám a a na vplyv nanomateriálov na bunky a tkanivá. Experimentálna práca bude zameraná na charakterizáciu biokonjugovaných nanomateriálov pomocou konfokálnej laserovej skenovacej mikroskopie (CLSM) kombinovanej s pokročilou atómovou silou mikroskopiou (AFM) v kvapalnom prostredí. Práca bude obsahovať - podrobnú charakterizáciu buniek pomocou AFM a CLSM pred a po aplikacii nanomateriálov, výskum a návrh funkcionalizácie hrotov AFM pre uviazanie rôznych biomolekúl, AFM charakterizáciu biomolekúl s jednou molekulou pomocou silovej spektroskopie smerom k bunkovým membránam. Práca bude realizovaná na Fyzikálnom ústave. Bližšie informácie na adriana.annusova@savba.sk

    Literatúra:
    1. Lamprecht, C. et al., Biomedical Sensing with the Atomic Force Microscope, in Bhushan B. (eds) Nanotribology and Nanomechanics. 135–173 (Springer, 2017), 2. Kálosi, A. et al., A bioconjugated MoS2 based nanoplatform with increased binding efficiency to cancer cells, in Biomater. Sci. 8, 1973–1980 (2020)

    Kontakt: adriana.annusova@savba.sk
14. Ondrej Šauša — Pomalé chemické reakcie fotodegradácie u polymérov a ich vplyv na tvorbu pozitrónia
    ()
    Študijný program:
    Jadrová chémia a rádioekológia / PriF UK

    Anotácia:
    

    Kontakt: ondrej.sausa@savba.sk
15. Vlastimil Boháč — Vyšetrovanie termofyzikálnych vlastností kompozitov na báze plastov a prírodných materiálov dynamickými metódami
    (Determination of thermophysical properties of composites based on plastics and natural materials by transient methods)
    Študijný program:
    Fyzikálne inžinierstvo / FEI STU

    Anotácia:
    Témou tejto doktorandskej práce je vyšetriť vzájomné závislosti transportu tepla prírodných materiálov a ich kompozitov, ako napr. drevo a drevotrieskové dosky. Kompozity na báze drevnej hmoty spojenej polymérnymi materiálmi patri do triedy trvalo udržateľných izolačných materiálov s potenciálom využitia v drevostavbách. Dobré tepelne-izolačné vlastnosti ich predurčujú na použitie v drsnejších klimatických podmienkach. Efektívnosť ich použitia v reálnych klimatických podmienkach závisí na mnohých parametroch. Transport tepla v takýchto materiáloch je multi-parametrický pretože sa jedná o simultánny prestup tepla cez komponenty štruktúry. Experimentálne budú použité prechodové termofyzikálne metódy, konkrétne impulzná prechodová metóda a jedno-sondová metóda plošného horúceho disku. Jednou z úloh bude stanoviť termofyzikálne parametre dosiek dreva pre rôzne smery anizotropie jeho štruktúry. Ďalšou úlohou je vyvinúť numerický model pre simultánny prenos tepla nehomogénnou štruktúrou s rôznou geometriou častíc dreveného plniva. Výsledky získané numerickým modelom budú porovnané s údajmi získanými experimentálnymi metódami.

    Kontakt: vlastimil.bohac@savba.sk
16. Vlastimil Boháč — Vývoj senzorov a meracej elektroniky pre prechodové metódy na stanovenie tepelných vlastností materiálov
    (Development of sensors and measuring electronics for transient methods for determining the thermal properties of materials)
    Študijný program:
    Fyzikálne inžinierstvo / FEI STU

    Anotácia:
    Charakterizácia tepelných vlastností materiálov je základnou podmienkou ich použitia v súčinnosti s ich použitím v reálnych podmienkach. V poslednom období sme zaznamenali nárast počtu nestacionárnych meracích metód založených na princípe dynamickej zmeny teploty. Prechodové, alebo dynamické metódy používajú na charakterizáciu tepelne transportných a materiálových parametrov nestacionárne teplotné pole. Zvyčajne je sledovaná teplotná odozva na tepelný impulz generovaný zdrojom tepla. Snímanie teplotnej odozvy je realizované dvoma spôsobmi. Buď v istej vzdialenosti od zdroja impulzu alebo v mieste zdroja. Podľa toho delíme senzory na dvoj-sondové a jedno-sondové. V prípade jedno-sondových senzorov je teplotná odozva snímaná samotným vykurovacím elementom. Teplota je snímaná termočlánkom umiestneným mimo zdroja tepla, alebo priamo senzorom ktorý súčasne sníma odozvu na tepelnú poruchu v tvare impulzu alebo jednotkového skoku. Z teplotnej odozvy sa aplikovaním príslušného fyzikálneho modelu minimalizáciou parametrov hľadajú koeficienty tepelnej a teplotnej vodivosti a objemovej tepelnej kapacity. Vývoj jedno-sondových senzorov a metód na vyšetrovanie tepelných vlastností materiálov je preto zaujímavým a potrebným krokom ku zlepšeniu experimentálnych meracích techník. Výseldky vývoja jednosenzorových metód a meracej elektroniky umožnia efektívnejší výskum riešenia problémov transportu tepla nových technologicky zaujímavých materiálov pre tepelnú izoláciu alebo odvod tepla pri chladení zariadení.

    Kontakt: vlastimil.bohac@savba.sk

Fakultné linky s témami

• Témy na FEI STU
• Témy na FMFI UK

PhD témy

• Pre akademický rok 2023/24 / CSV