Pozorování mikrosvěta
-
Mikroskopie I: historie optiky, základní principy čoček včetně vad a jejich korekce, numerická apertura, rozlišení dvou bodů
-
Mikroskopie II: polarizace světla, fázový kontrast, Normanski –DIC Differential kontrast, Hoffmanův modulační kontrast, histogram, jas, osvětlení, intenzita osvětlení, svítivost, laser, konfokální mikroskopie
-
Mikroskopie III: principy limity příprava vzorků pro SEM, TEM, AFM, piezoelektrický jev, superrezoluční mikroskopie.
-
Luminiscence, fluorescence a fosforescence: vlnová délka, absorpce, luminiscence, Jablonského diagram, fluorescence, fosforescence, zářivé nezářivé přechody, kvantová účinnost, doba života excitovaného stavu, fluorescenční barvy (DAPI Alexa, CdSe apod..), fluorescenční spektrometr, pokročilé spektroskopické metody (FRET, hole burning, mikro-spektroskopie apod.)
-
Vibrační spektroskopie a Raman: vibrace dvouatomové molekuly (mechanická a kvantová aproximace) vibrace molekul, mezomerní efekt, aktivita molekul v IČ a Ramanovi, Fourierova transformace, FTIR metody včetně ATR, Raman, SERS
-
Úvod do nukleárni magnetické rezonance: spin a magnetický moment atomových jader, atomové jádro v magnetickém poli, Lamorova frekvence, C a H, rozbor funkce NMR, několik NMR spekter a jak se zjišťuje co je tam za molekulu, NMR v medicíně
-
Nano/fyzika: cluster, nanočástice, Bohrův poloměr excitace, kde leží hranice chemie/kvantové fyziky/standardní fyziky, vlastnosti nanočástic, zeta-potenciál, jak studovat nanočástice
-
Jak co funguje I a II (případně 9 hodina): zdroje světla používané v biologii, centrifuga a separační metody, gelová elektroforéza, HPLC, GPS, telefony. Shrnutí terminu foton, fonon, polaron, exciton.
Analýza struktury molekulárních systémů
- Rentgenová difrakce: prvky symetrie, bodové a prostorové grupy, reciproká mříž, Ewaldova konstrukce, Braggova podmínka, Laueho difrakční podmínky.
- Difrakce na krystalech: zdroje rtg. záření, spojité záření - Laueho metoda a monochromatické záření - metoda otáčeného krystalu pro monokrystal; prášková difrakce. Elektronová hustota, strukturní faktor, centrosymetrické a necentrosymetrické struktury.
- Molekulární simulace: silová pole, definice výrazů pro energie a jejich typy, omezení dalekodosahových interakcí pro periodické systémy, optimalizační algoritmy.
- Molekulární dynamika: statistické soubory, termostaty, barostaty, analýzy dynamických trajektorií.
Kvantově mechanický popis mikrosvěta
- Mikrosvět, jeho vnímání a pravděpodobnostní popis.
-
Vlnová funkce, Bornovo pravidlo.
-
Operátory fyzikálních veličin.
-
Axiom měření.
-
Schrödingerova rovnice.
-
Nekonečně hluboká potenciálová jáma.
-
Tunelový jev.
-
Moment hybnosti.
-
Atom vodíku.
-
Spin, víceelektronové atomy.
-
Princip chemické vazby.
-
Lineární harmonický oscilátor.
-
Spektra elektronová, vibrační a rotační.
Termodynamika
-
Teplota, nultý zákon termodynamiky, teplotní stupnice a převody mezi nimi, teplo a tepelná kapacita, kalorimetrická rovnice, práce plynu, první zákon termodynamiky, přenos tepla
-
Kinetická teorie plynu, ideální plyn a stavová rovnice, tlak a střední kvadratická rychlost, ekvipartiční teorém, molární tepelná kapacita za stálého objemu a tlaku, izotermický, izobarický, izochorický a adiabatický děj
-
Entropie, vratné a nevratné děje, druhý zákon termodynamiky, tepelné stroje (Carnotův motor, chladnička, tepelné čerpadlo), statistický pohled na entropii, třetí zákon termodynamiky
Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (11.05.2026)
Observation of microworld
-
Microscopy I: history of optics, basic principles of lenses including aberrations and their correction, numerical aperture, resolution of two points
-
Microscopy II: light polarization, phase contrast, Nomarski – DIC Differential Interference Contrast, Hoffman modulation contrast, histogram, brightness, illumination, illuminance, luminance, laser, confocal microscopy
-
Microscopy III: principles, limits, sample preparation for SEM, TEM, AFM, piezoelectric effect, super-resolution microscopy.
-
Luminescence, fluorescence and phosphorescence: wavelength, absorption, luminescence, Jablonski diagram, fluorescence, phosphorescence, radiative and non-radiative transitions, quantum yield, excited state lifetime, fluorescent dyes (DAPI, Alexa, CdSe, etc.), fluorescence spectrometer, advanced spectroscopic methods (FRET, hole burning, micro-spectroscopy, etc.)
-
Vibrational spectroscopy and Raman: vibrations of a diatomic molecule (mechanical and quantum approximation), molecular vibrations, mesomeric effect, IR and Raman activity of molecules, Fourier transform, FTIR methods including ATR, Raman, SERS
-
Introduction to nuclear magnetic resonance: spin and magnetic moment of atomic nuclei, atomic nuclei in a magnetic field, Larmor frequency, C and H, analysis of NMR function, several NMR spectra and how to identify which molecule is present, NMR in medicine
-
Nano/physics: cluster, nanoparticles, Bohr excitation radius, where the boundary between chemistry/quantum physics/standard physics lies, properties of nanoparticles, zeta-potential, how to study nanoparticles
-
How things work I and II (possibly 9th hour): light sources used in biology, centrifuge and separation methods, gel electrophoresis, HPLC, GPS, phones. Summary of the terms photon, phonon, polaron, exciton.
Analysis of the structure of molecular systems
- X-ray diffraction: elements of symmetry, point and space groups, reciprocal lattice, Ewald construction, Bragg condition, Laue diffraction conditions.
- Diffraction on crystals: X-ray sources, continuous radiation - Laue method and monochromatic radiation - rotating crystal method for single-crystal; powder diffraction. Electron density, structure factor, centrosymmetric and non-centrosymmetric structures.
- Molecular simulations: force fields, definition of energy expressions and their types, long-range interaction constraints for periodic systems, optimization algorithms.
- Molecular dynamics: statistical ensembles, thermostats, barostats, analysis of dynamic trajectories.
Quantum mechanical description of the microworld
- Microworld, its perception, and probabilistic description.
- Wave function, Born's rule.
- Operators of physical quantities.
- Axiom of measurement.
- Schrödinger equation.
- Infinitely deep potential well.
- Tunneling effect.
- Angular momentum.
- Hydrogen atom.
- Spin, multi-electron atoms.
- Principle of chemical bonding.
- Linear harmonic oscillator.
- Electronic, vibrational, and rotational spectra.
Thermodynamics
-
Temperature, zero law of thermodynamics, temperature scales and conversions between them, heat and heat capacity, calorimetric equation, work done by a gas, first law of thermodynamics, heat transfer.
-
Kinetic theory of gases, ideal gas and state equation, pressure and root-mean-square speed, equipartition theorem, molar heat capacity at constant volume and pressure, isothermal, isobaric, isochoric, and adiabatic process.
-
Entropy, reversible and irreversible processes, second law of thermodynamics, heat engines (Carnot engine, refrigerator, heat pump), statistical view of entropy, third law of thermodynamics.
Poslední úprava: Kapsa Vojtěch, RNDr., CSc. (11.05.2026)
|