Research Initiatives

Na Přírodovědecké fakultě je výzkum uskutečňován v několika oblastech, které jsou provázány s činností jednotlivých fakultních součástí. Některé z níže uvedených oblastí výzkumu jsou však naplňovány v rámci jejich spolupráce. Součástí prezentace výzkumných témat jsou i jejich hlavní představitelé.

Stěžejní výzkumná témata zahrnují nejen klasické biologické disciplíny, ale i témata na pomezí biomedicíny a nanotechnologií.

• Systematická dokumentace chráněných a ohrožených rostlinných druhů Českého středohoří (doc. RNDr. Karel Kubát, CSc.)
• Bryoflora Českého středohoří a v NP České Švýcarsko (RNDr. Lenka Němcová, CSc.)
• Etologické studie pavouků, výzkum stavby a funkce snovacího aparátu a jejich vztahu k mikroskopické struktuře pavoučích vláken (doc. RNDr. Jaromír Hajer, CSc.)
• Etologie volně žijících i domestikovaných zvířat a etologie člověka (doc. RNDr. Eva Jozífková Ph.D.)
• Gastrointestinální parazité městských populací psů a koček v Česku (Mgr. Karina Vašinová, Ph.D.)
• Výzkum vzniku a struktury půdních biofilmů tvořených spolupracujícími mikroorganismy (doc. RNDr. Milan Gryndler, CSc.)
• Morfologie, struktura a vzájemné interakce mikrobiálních organismů žijících volně i v biofilmech (RNDr. Oldřich Benada, CSc.)
• Problematika bioremediací (Mgr. Hana Malinská, Ph.D.)
• Využití modelových organismů v oblasti výzkumu vývojové toxicity nanočástic a cílené dopravy léčiv (Mgr. Michaela Liegertová, Ph.D.)
• Vývoj polymerních nosičů (tzv. dendrimerů) pro biomedicínské aplikace a nanovlákenných materiálů pro filtrace a krytí ran (Mgr. Jan Malý, Ph.D.)
• Vývoj mikrofluidních zařízení a biosenzorů pro lékařskou diagnostiku (Mgr. Marcel Štofik, Ph.D.)

Didaktika fyziky

Výzkumná témata v oblasti didaktiky fyziky zahrnují širokou problematiku fyzikálního vzdělávání na základních, středních i vysokých školách, v rámci nichž se zaměřujeme na revize koncepce a obsahu výuky fyziky na základních a středních školách i tvorbu koncepce vysokoškolské přípravy učitelů fyziky. Aktuální výzkumná témata zahrnují:

• Intuitivní představy žáků, tvorba úloh a testů (RNDr. Eva Hejnová, Ph.D.)
• Rozvoj vědeckého myšlení žáků (RNDr. Eva Hejnová, Ph.D.)
• Integrace výuky přírodovědných předmětů (RNDr. Eva Hejnová, Ph.D.)
• Didaktika kvantové fyziky (RNDr. Jiří Králík, Ph.D.)
• Konkrétní didaktika fyziky na střední škole (RNDr. Jiří Králík, Ph.D.)
• Didaktika základního vysokoškolského kurzu fyziky (RNDr. Jiří Králík, Ph.D.)

Výzkumná témata zahrnují celou šíři geografických disciplín zaměřených na politické, společenské, kulturní a ekonomické procesy v prostoru, životní prostředí, změny a management kulturní krajiny, didaktiku geografie a geografii vzdělávání a aplikaci geoinformačních nástrojů v hodnocení krajiny a v územním rozvoji. Aktuální výzkumná témata zahrnují:

• Vývoj a kvantitativní charakteristiky krajinného pokryvu severozápadních Čech
  (Mgr. Martin Dolejš a kol.)
• Adaptace společnosti na specifické přírodní podmínky a environmentální změny
  (Mgr. Jiří Riezner, Ph.D. a kol.)
• Rizikové procesy v krajině a zranitelnost společnosti (doc. Mgr. Pavel Raška, Ph.D. a kol.)
• Environmentální modelování v GIS a hodnocení životního prostředí se zaměřením na urbánní prostory
  (Mgr. Martin Dolejš a kol.)
• Aktéři a mechanismy územního rozvoje venkovských oblastí (Mgr. Vladan Hruška, Ph.D. a kol.)
• Regionální diferenciace školství (RNDr. Silvie R. Kučerová, Ph.D. a kol.)
• Kulturní vzorce v území, hodnocení image a identity území (doc. PhDr. RNDr. Jan D. Bláha, Ph.D. a kol.)
• Globalizace a integračních procesy (doc. RNDr. Jiří Anděl, CSc. a kol.)
• Aplikace kartografických metod při výzkumu kulturní diverzity a změn v Papui‐Nové Guineji
  (doc. PhDr. RNDr. Jan D. Bláha, Ph.D.)
• 3D modelování jako nástroj komodifikace krajinného dědictví (Mgr. Petr Meyer a kol.)
• Vizuální informace v geografickém vzdělávání (Mgr. Petr Trahorsch a kol.)

Stěžejní výzkumná témata zahrnují  jak dlouho na katedře pěstovaná témata molekulárního modelování a simulací, fyzikální chemie, analytické chemie životního prostředí a toxikologie, tak nedávno zavedená témata z oblasti syntetické anorganické a organické chemie a chemického inženýrství.

• Syntéza a reakce sloučenin s tris[(2‑perfluorhexyl)ethyl]methylovým molekulárním fragmentem (doc. Ing. Jan Čermák, CSc.)
• Molekulární modelování enantioselektivního rozpoznávání (doc. RNDr. Jan Jirsák, Ph.D.)
• Molekulární simulace odpařování rozpouštědla z elektrostaticky zvlákňovaných roztoků (doc. RNDr. Jan Jirsák, Ph.D.)
• Molekulární simulace elektrostatického zvlákňování ze směsného rozpouštědla (doc. RNDr. Jan Jirsák, Ph.D.)
• Fyzikálně‐chemické metody důkazu a stanovení ergosterolu (doc. RNDr. Vlastimil Dohnal, Ph.D. & Ph.D.)
• Využití tvorby komplexů pro zvýšení účinnosti extrakce přírodních barviv a bioaktivních látek ze surovin (doc. RNDr. Vlastimil Dohnal, Ph.D. & Ph.D.)
• Příprava a použití nových boranoxoniových derivatizačních činidel (RNDr. Václav Šícha, Ph.D.)
• Derivatizace organických kyselin, esterů a alkoholů heteroborany (RNDr. Václav Šícha, Ph.D.)
• Příprava a substituce heteroboranových komplexů (RNDr. Václav Šícha, Ph.D.)
• Míchání granulárních systémů (doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.)
• Příprava a charakterizace sorbentu na bázi huminových látek (doc. RNDr. Vlastimil Dohnal, Ph.D. & Ph.D.)
• 6S RNA jako nástroj ke zvýšení produkce klinicky významných antibiotik u relevantních kmenů (RNDr. Jan Bobek, Ph.D.)
• Mapování promotorových oblastí a expresní analýza vybraných antisense RNA u Streptomyces coelicolor (RNDr. Jan Bobek, Ph.D.)
• Ko‐kultivace streptomycet s lidskými patogeny jako nástroj pro produkci nových bioaktivních látek (RNDr. Jan Bobek, Ph.D.)
• Žákovské experimenty ve výuce chemie na ZŠ ve stínu současné legislativy (RNDr. Milan Šmídl, Ph.D.)
• Stanovení rtuti v ropě a ropných produktech (doc. RNDr. Vlastimil Dohnal, Ph.D. & Ph.D.)
• Stanovení chloridů v organických matricích (doc. RNDr. Vlastimil Dohnal, Ph.D. & Ph.D.)
• Plazmové depozice heteroboranů na povrchy materiálů (RNDr. Václav Šícha, Ph.D.)

Výzkumná témata v rámci informatických disciplín sledují zejména moderní trendy v oblastech datové vědy, modelování resp. simulace systémů a dependability.

• Počítačové simulace (částicové modelování tekutin a pevných látek, spojité modelování pomocí CFD, matematické modelování) (RNDr. Zbyšek Posel, Ph.D. a kol.)
• Využití Petriho sítí pro simulaci radiobiologických procesů v lékařství a biologii (doc. Ing. Mgr. Jiří Barilla, CSc. a kol.)
• Studium odolnosti složitých výpočetních systémů, samokontrola a samodiagnostika na systémové úrovni a aplikace v distribuovaných počítačových sítích (doc. RNDr. Viktor Maškov, DrSc. a kol.)
• Analýza klastrů (včetně aplikace teorie perkolace) a využití výpočetní geometrie v simulačních a obrazových datech (RNDr. Jiří Škvor, Ph.D. a kol.)
• Aplikace přístupů data science (se zaměřením na metody strojového učení) ke studiu fyziologického signálu, obrazových dat (např. z dronů) či tvorbě prediktivních ekonomických modelů (RNDr. Petr Kubera, Ph.D. a kol.)
• Aplikace metod data miningu zejména k analýze biologických dat (např. zpracování profilu genové exprese za účelem rekonstrukce a modelování genových regulačních sítí) (doc. Sergii Babichev, DrSc. a kol.)
• Návrh, analýza, monitoring a optimalizace IT infrastruktur v kontextu kybernetické bezpečnosti, funkčnosti, spolehlivosti a robustnosti s využitím open-source technologií (RNDr. Jan Krejčí, Ph.D. a kol.)
• Multiagentní systémy (formování aliancí a koalic) (doc. RNDr. Viktor Maškov, DrSc. a kol.)
• Doménově specifické jazyky (Mgr. Jiří Fišer, Ph.D. a kol.)

• Klasické matematické disciplíny
  • obecná topologie (topologické grupy a prostory funkcí) (prof. RNDr. Miroslav Hušek, DrSc.)
  • matematická analýza (moderní teorie derivace a integrálu) (prof. RNDr. Jan Malý, DrSc.)
  • algebra (neasociativní algebra a teorie binárních systémů, uspořádané pologrupy) (RNDr. Martin Kuřil, Ph.D.)
• Didaktika matematiky
  • heuristické strategie řešení úloh (doc. PaedDr. Petr Eisenmann, CSc.)
  • překážky ve fylogenetickém a ontogenetickém vývoji pojmu nekonečno (PhDr. Magdalena Krátká, Ph.D.)

Chemické a fyzikální metody přípravy nanomateriálů pro širokou škálu aplikací od funkčních nanovrstev připravených plazmovou technologií přes nové lékové formy až po biosenzory.

• Fyzika povrchů a tenkých vrstev
• Interakce iontů s povrchy, příprava, modifikace a charakterizace materiálů energetickým zářením
• Plazmochemická příprava nanostruktur
• Plazmo‐chemické modifikace fylosilikátů pro funkční nanostruktury
• Mikrofluidní biosensory a zařízení pro biologické aplikace (Mgr. Marcel Štofik, Ph.D. a kol.)
• Polymerní bioaktívní nanovrstvy pro využití v biomedicíně a tkáňovém inženýrství
• Dendrimery v biomedicínských aplikacích (Mgr. Jan Malý, Ph.D. a kol.)
• Příprava a charakterizace dendrimer‐nanokompozitních biokonjugátů pro imunosenzorovou analýzu
• Studium povrchových vlastností nanostrukturovaných materiálů experimentálními technikami
• Polymerní nanovlákenné struktury pro biomedicínské využití jako materiály pro krytí ran a tkáňové inženýrství (Mgr. Jan Malý, Ph.D.; Mgr. David Poustka)
• Polymerní nanovlákenné struktury chemicky modifikované jako filtrační media s antimikrobiálními účinky a jako ochranné textilie schopné rozkládat nebezpečné toxické látky (prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc; Mgr. Petr Ryšánek)

Vývoj a aplikace počítačových modelů a výpočetních metod vhodných pro studium hmoty a procesů v ní probíhajících, od mikroskopických soustav na úrovni atomů a molekul přes mesoskopické a makromolekulární soustavy, granulární soustavy a spojité modelování tekutin na běžné prostorové škále až po astronomicky rozsáhlé magnetohydrodynamické soustavy včetně kosmického plazmatu

• Teorie a molekulární simulace kapalin (prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc.)
• Molekulární simulace tekutin v porézních materiálech (prof. Ing. Martin Lísal, DSc.)
• Molekulární simulace vodných roztoků elektrolytů (doc. RNDr. Filip Moučka, Ph.D.)
• Molekulární simulace kapalin v elektrických polích (doc. RNDr. Jan Jirsák, Ph.D.)
• Molekulární simulace dendrimerů pro biomedicínské aplikace (doc. RNDr. Marek Malý, Ph.D.)
• Mesoskopické simulace polymerních soustav (prof. Ing. Martin Lísal, DSc.)
• Počítačové simulace balistických procesů nabitých částic v materiálech (doc. RNDr. Anna Macková, Ph.D.)
• Modelování struktur a elektrických vlastností polymerních nanokompozitů s kovovými inkluzemi (doc. RNDr. Dušan Novotný, CSc.)
• Počítačové simulace elektrického transportu v látkách (doc. RNDr. Anna Macková, Ph.D.)
• Počítačové simulace granulárních soustav (doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.)
• Počítačové simulace v hydrodynamice (doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.)
• Modelování dynamických mikroskopických, makroskopických a zářivých procesů v kosmickém plazmatu (doc. RNDr. Michal Varady, Ph.D.)