Záchyt elektrónov na protóne pri prelete grafénom

• Název práce v jazyce práce (slovenština): Záchyt elektrónov na protóne pri prelete grafénom
• Název práce v češtině: Záchyt elektronů na protonu při průletu grafenem.
• Název v anglickém jazyce: Electron attachment to proton in transmission through graphene.
• Klíčová slova: Kvantová teorie reakčních srážek, grafen, vodík a jeho ionty.
• Klíčová slova anglicky: Quantum theory of inelastic collisions, graphene, hydrogen atom and ions.
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: slovenština
• Ústav: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Martin Čížek, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 10.10.2017
• Datum zadání: 10.10.2017
• Datum potvrzení stud. oddělením: 23.10.2017
• Datum a čas obhajoby: 12.09.2019 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 19.07.2019
• Datum odevzdání tištěné podoby: 19.07.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 12.09.2019
• Oponenti: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Student prostuduje odborné články k problému a na základě diskusí se školitelem navrhne teoretický model pro popis neutralizace protonu při průchodu grafenem. Podle zájmu a nasazení řešitele může jít buď o jednoduchý analytický popis v rámci poruchové teorie, nebo o detailnější numerický model celé interakce. Výstupem by měla být diskuse pravděpodobnosti neutralizace protonu (případně tvorby H-) v závislosti na energii srážky a závislosti těchto veličin na parametrech modelu.

Seznam odborné literatury

[1] X. Urabain at al., Hydrogen Beam Irradiation of Suspended Mono and Bilayer Graphene. ECAMP 2016, conference abstract.
[2] R. A. Wilhelm, at al., Charge Exchange and Energy Loss of Slow Highly Charged Ions in 1 nm Thick Carbon Nanomembranes, Phys. Rev. Lett. 112, 153201 (2014).
[3] G. Labaigt at al., Electron capture imaging of two-dimensional materials, Phys. Rev. B 89, 245438 (2014).
[4] A.V. Krasheninnikov at al., Role of Electronic Excitations in Ion Collisions with Carbon Nanostructures,
Phys. Rev. Lett. 99, 016104 (2007).
[5] P. Cejnar, A Condensed Course of Quantum Mechanics.
[6] J. Formánek, Úvod do Kvantové Teorie.

Předběžná náplň práce

Grafén je velice zajímavou formou uhlíku. Jde vlastně o dvoudimenzionální krystal, v němž je vázán dvourozměrný elektronový plyn, který má navíc zajímavé vlastnosti. Interakce iontového svazku s 2D materiály byla studována jak experimentálně (viz např [1] a [2]) tak teoreticky (např. [3] a [4]). Přitom výsledky experimentů se zatím neshodují s teoretickou předpovědí a je tudíž prostor pro vylepšování výpočtů.
Při průletu protonu grafenovou fólií může dojít k jeho neutralizaci, nebo dokonce k tvorbě anionu H-. Cílem této práce je pokusit se vytvořit jednoduchý model takového přenosu náboje z fólie na proton.

Podle úrovně teoretického modelu může být práce zadána jako diplomová nebo bakalářská. Práce se hodí pro zájemce o magisterské obrory "Teoretická fyzika" a "Matematické a počítačové modelování ve fyzice".

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Graphene is a very interesting form of carbon. It represents a two dimensional crystal which contains electron gas with interesting properties. Interaction of ion beam with 2D materials has been studied both experimentally (see for example [1,2]) and theoreticaly ([3,4]). The results of simulations currently do not agree with experiments and there is therefore a space for improving the calculations.
When protons pass through graphene foil they can be neutralized or H- ion can be formed. The goal of this thesis is to develop simple theoretical model of the charge transmission from the graphene foil to proton.

Depending on the level of sophistication of the theoretical model the thesis could be submitted either for bachelor or diploma grade. The thesis is recommended for people interested in master degree in physics for specializations "Theoretical physics" or "Mathematical and computer modeling in physics".