Katedra fyziky Přírodovědecká fakulta Ostravská univerzita v Ostravě http://katedry.osu.cz/kfy/zajimavafyzika/

I. Hlavní činnosti KFY (1991-2011): stručný přehled

Personální složení 2 profesoři (E. Mechlová, A. Malijevský) 2 docenti (V. Špunda, D. Dvořák) 7 odborných asistentů (5 Ph.D.; 2 Mgr.) 4 interní doktorandi 7 externích spolupracovníků (3 Doc., 3 Ph.D., 1 Mgr.) 2 laborantky sekretářka katedry (J. Janošcová)

Obory studia 3 bakalářské Biofyzika Fyzika (dvouoborová) Počítačové modelování ve fyzice (do 2011) 3 navazující magisterské Učitelství fyziky pro střední, základní školy (dvouoborové) Computer modelling in physics and mechanics (do r. 2010) 2 doktorské Teorie vzdělávání ve fyzice (od akademického roku 2004/2005) Biofyzika (od akademického roku 2010/2011) Spolupráce ve výuce s katedrami PřF OU: např. s Katedrou biologie a ekologie (Experimentální biologie –Bc. i NMgr. studium) Spolupráce s LF OU

Zaměření vědecko-výzkumné činnosti KFY - Biofyzika, biochemie a ekofyziologie fotosyntézy Problematika: vliv změn faktorů vnějšího prostředí (radiace a její spektrální složení, teplota, koncentrace CO2 a další projevy změny klimatu) na fotosyntetický aparát vyšších rostlin Metodické přístupy: použití biofyzikálních metod optické spektroskopie ke studiu struktury a funkčního stavu asimilačního aparátu a rozvoj biochemických metod analýzy složek asimilačního aparátu včetně biologicky aktivních látek. Kultivační zařízení: růstové komory (KFY PřF OU) a mini-biosféry (EEP CVGZ, Bílý Kříž) Kvalitní vybavení: základ je (mimo jiné) absorpční a luminiscenční spektrofotometr.

Zaměření vědecko-výzkumné činnosti KFY - Chemická fyzika Problematika: počítačové modelování mezimolekulových interakcí a numerické simulace fyzikálně-chemických vlastností atomových a molekulových klastrů s hlavním důrazem na jejich strukturu, termodynamiku a dynamiku. Centrum numericky náročných výpočtů OU (výpočetní klustry „Hermes“ a „Orion“) Rovnovážná struktura ionizovaného „klastru“ Xe35+(červeně – rozložení kladného náboje). Laboratoř počítačového modelování 6

Zaměření vědecko-výzkumné činnosti KFY - Odborná didaktika fyziky Problematika: Informační a komunikační technologie ve výuce fyziky a vzdělávání učitelů přírodních věd Vývoj a aplikace počítačem podporovaných experimentů ve výuce fyziky Vývoj a aplikace měřicího systému EdLaB pro přírodovědná vzdělávání Laboratoře počítačem podporované výuky(nahoře) a školních pokusů (dole) Měřící modul systému EdLaB 7

Výstupy VaV: Hlavní výstupy – publikace v časopisech s IF: V letech 1991-2011 cca 60 publikací (z toho cca 30 publikací v letech 2005-2011) Publikace v impaktovaných časopisech (2010-2011, celkem 8): KARLICKÝ, V., PODOLINSKÁ, J., NADKANSKÁ, L., ŠTROCH, M., ČAJÁNEK, M., ŠPUNDA, V. (2010): Pigment composition and functional state of the thylakoid membranes during preparation of samples for pigment-protein complexes separation by nondenaturing gel electrophoresis. Photosynthetica 48: 475-480 KLEM, K., AČ, A., HOLUB, P., KOVÁČ, D., ŠPUNDA, V., ROBSON, T.M., URBAN, O. (2011): Interactive effects of PAR and UV radiation on the physiology, morphology and leaf optical properties of two barley varieties, Environmental and Experimental Botany (in press), doi:10.1016/j.envexpbot.2011.08.008 MILOSLAVINA Y, LAMBREV P H, JÁVORFI T, VÁRKONYI Z, KARLICKÝ V, WALL J S, HIND G, GARAB G (2011) Anisotropic circular dichroism signatures of oriented thylakoidmembranes and lamellar aggregates of LHCII. Photosynthesis Research 10.1007/s11120-011-9664-y OLEKSY, K., KARLICKÝ, F., KALUS, R. (2010) Structures and energetics of helium cluster cations: Equilibrium geometries revisited through the genetic algorithm approach.. J CHEM PHYS. 133: 164314. PUKOWIECOVÁ, P., GADÉA, F., KALUS, R. (2010): Photodissociation dynamics of ionic argon pentamer. Journal of Chemical Physics 133: 214302. ŠTROCH, M., VRÁBL, D., PODOLINSKÁ, J., KALINA, J., URBAN, O., ŠPUNDA, V. (2010): Acclimation of Norway spruce photosynthetic apparatus to the combined effect of high irradiance and temperature. Journal of Plant Physiology 167: 597-605 ŠVRČKOVÁ, P., VÍTEK, A., KARLICKÝ, F., PAIDAROVÁ, I., KALUS, R. (2011): Theoretical modeling of ionization energies of argon clusters: Nuclear delocalization effects. Journal of Chemical Physics 134: 22431001-22431006. VÍTEK, A., PAIDAROVÁ, I., KALUS, R. (2010) Structural changes in the water tetramer. A combined Monte Carlo and DFT study. PHYS CHEM CHEM PHYS. 12:: 13657-13666. Intenzivní rozvoj mezinárodní spolupráce va VaV (mimo jiné viz publikace)

A další aktivity související s VaV Information and Communication Technologies in Education – ICTE (konference s mezinárodní účastí – Rožnov pod Radhoštěm) Založení a každoroční organizace konference v letech 2000 až 2010, anglický recenzovaný sborník Mezinárodní konference Groupe International de Recherche sur l'Enseignement de la Physique (GIREP, Ostrava 2004), účastníci ze 36 zemí, spoluorganizování s Institutem fyziky VŠB-TU,

Rozvoj spolupráce s pracovišti v ČR i zahraničí Projekt BioNet Centrum (OP VpK CZ.1.07/2.4.00/12.0062 ; 2010-2012): vytvoření virtuálního kontaktního a informačního centra pro podporu partnerství mezi univerzitními a VaV institucemi v oblasti „Plant Sciences“. Spol. projekt s PřF UPOL Olomouc, MZLU Brno, CVGZ AVČR Brno Doposud na PřF OU realizováno: 15 přednášek (5 zahraničních - Univerzity Karlsruhe, Helsinki, Bonn) Workshop „Plant Response to UV-radiation“ 1. konkrétní výsledek již v 1. fázi projektu: Dvouletá PostDoc Position (pracovní stáž) Dr. M. Navrátila (KFY) na Karslruhe Institute of Technology (bývalá Univ. Karlsruhe)

Shrnutí hlavních činností KFY: KFY má dlouhodobě nejmenší počet studentů v oborech garantovaných katedrou v rámci PřF OU Značná závislost katedry na projektech VaV a důraz na kvalitu vědecko-výzkumné činnosti Současná výzva pro skupinu biofyziky a KFY: zapojení do projektů OP VaVpI: 1, Institut enviromentálních technologií, CZ.1.05/2.1.00/03.0100 (Prioritní osa 2, Regionální centra VaV) 2, CzechGlobe – Centrum pro studium dopadů globální změny klimatu, CZ.1.05/1.1.00/02.0073, (prioritní osa 1, Evropská centra excelence VaV, společné pracoviště CVGZ AVČR a PřF OU „Laboratoř biofyzikální fyziologie rostlin“)

II, Individuální přístup ke studentům s důrazem na jejich zapojení do vědecko-výzkumné činnosti na katedře přináší výsledky: podrobnější komentář

Studentská vědecká konference (SVK) sekce fyzika Soutěž o nejlepší studentské vědecké práce v kategoriích: Věda je zábava (pro středoškolské studenty a studenty Bc. oborů) a Věda má budoucnost (pro studenty NMgr. a Ph.D. oborů) Jeden z výsledků snahy o zapojení studentů do vědecko-výzkumné činnosti katedry - vysoká účast studentů vedených pedagogy KFY PřF OU na studentských soutěžích. Skupinová fotografie soutěžících SVK - sekce fyzika 2010. I když počet studentů oborů KFY tvoří přibližně jen 2 % studentů PřF OU, na počtu aktivních účastníků SVK to není znát.

Nejen počet účastníků SVK, ale i vysoká kvalita většiny soutěžních prací potěší. O to těžší je úděl poroty. Pohled na soustředěné členy poroty (1. řada) svědčí o tom, že jejich rozhodování není jednoduché. Vítěz SVK sekce fyzika 2010 v kategorii Věda je zábava M. Rapčák (Gymnázium v Orlové) Důkaz kvality: nejenom vítězové SVK (sekce fyzika), ale i ostatní soutěžící se mohou prosadit na celostátním a mezinárodním fóru (vybrané příklady: viz. následující dva snímky).

Nejvýznamnější úspěchy středoškolských studentů pod vedením našich pedagogů 1. cena v celostátním kole soutěže Středoškolská odborná činnost s prací „Monte Carlo simulace atomárních klastrů“ (2009). M. Rapčák a D. Pěgřímek pod vedením Mgr. A. Vítka. 1. cena v soutěži „European Union Contest for Young Scientists“ (Lisabon 2010, 125 soutěžících) - projekt „Úplný fázový diagram CO2 nanoklastrů“ studentů M. Rapčáka a D. Pěgřímka (Gymnázium v Orlové) pod vedením Mgr. A. Vítka. Zároveň Cena Švédské akademie pro nejlepší práci a pozvání na slavnostní předávání Nobelových cen.

Další příklad ocenění našich studentů (aneb nezvítězíte-li v SVK na PřF OU, vydejte se do zahraničí) Mgr. V. Karlický získal ocenění "mladý talent" na prestižní mezinárodní konferenci „Photosynthesis Research for Sustainability“ (Baku, Ázerbájdžán 2011) za nejlepší práci v posterové sekci. Cenu předává Prof. J. Barber (Imperial College, London), světově proslulý vědec (h-index 67) a dlouholetý prezident společnosti „International Society of Photosynthesis Research“.

Zapojení studentů Bc. a Mgr Zapojení studentů Bc. a Mgr. oborů do vědeckého výzkumu na KFY - několik strohých údajů o výstupech studenti jsou pravidelnými účastníky národních i mezinárodních konferencí - autoři nebo spoluautoři více než 20 plakátových sdělení (posl. 5 let)

Zapojení studentů Bc. a NMgr Zapojení studentů Bc. a NMgr. oborů do vědeckého výzkumu na KFY - několik strohých údajů o výstupech studenti jsou spoluautoři nebo autoři publikací v impaktovaných časopisech (2009-2011) JANEČEK, I., CINTAVÁ, S., HRIVŇÁK, D., KALUS, R., FÁRNÍK, M., GADÉA, F. (2009): Postionization fragmentation of rare-gas trimers revisited with new theoretical approaches. Journal of Chemical Physics 131: 114306-114306 KARLICKÝ, V., PODOLINSKÁ, J., NADKANSKÁ, L., ŠTROCH, M., ČAJÁNEK, M., ŠPUNDA, V. (2010): Pigment composition and functional state of the thylakoid membranes during preparation of samples for pigment-protein complexes separation by nondenaturing gel electrophoresis. Photosynthetica 48: 475-480 PUKOWIECOVÁ, P., GADÉA, F., KALUS, R. (2010): Photodissociation dynamics of ionic argon pentamer. Journal of Chemical Physics 133: 214302-214302 ŠTROCH, M., VRÁBL, D., PODOLINSKÁ, J., KALINA, J., URBAN, O., ŠPUNDA, V. (2010): Acclimation of Norway spruce photosynthetic apparatus to the combined effect of high irradiance and temperature. Journal of Plant Physiology 167: 597-605 ŠVRČKOVÁ, P., VÍTEK, A., KARLICKÝ, F., PAIDAROVÁ, I., KALUS, R. (2011): Theoretical modeling of ionization energies of argon clusters: Nuclear delocalization effects. Journal of Chemical Physics 134: 22431001-22431006

Zapojení studentů Bc. a Mgr Zapojení studentů Bc. a Mgr. oborů do vědeckého výzkumu na KFY - několik strohých údajů o výstupech studenti jsou spoluautoři užitných vzorů KALINA, J. (KCHE), HRVOLOVÁ, B. (studentka Biofyziky): Izolace luteinu a zeaxantinu ultrazvukem a selektivními rozpouštědly z křídlatky. 2009 HRVOLOVÁ, B., KALINA, J.: Třísložkový dvoufázový systém pro selektivní izolaci luteinu z rostlinného materiálu . 2010 spoluřešitelé výzkumných projektů Ve většině projektů VaV (viz snímek 8) byli oficiálními členy řešitelských kolektivů i studenti

Připomenutí minulosti - příklady absolventů KFY PřF OU, kteří se prosadili ve svém oboru Didaktika fyziky PaedDr. Antonín Balnar, PhD. 1995 – 2000: Absolvent oboru Učitelství matematiky a fyziky pro střední školy, KFY PřF OU 2006: doktorské studium (Ph.D.; školitelka: Prof. RNDr. Erika Mechlová, CSc.) Od 2007 ředitel Wichterlova gymnázia, Ostrava-Poruba

Chemická fyzika Mgr. F. Karlický, Ph.D. Dříve: Absolvent oboru Učitelství matematiky a fyziky pro střední školy (KFY PřF OU) Odborný asistent KFY PřF OU Nyní: vědecký pracovník RCPTM, PřF UPOL, 17. listopadu 12, Olomouc Současný výzkum: kvantově chemické výpočty, uhlíkové struktury. Nejvýznamnější úspěchy: spolupráce na projektu výroby nejtenčího izolantu F. Karlický v televizním pořadu ČT24 Milénium. Vědci z RCPTM (Olomouc) soupeří s čerstvými nositeli Nobelovy ceny o objev speciálního izolantu (na bázi nanostruktur). Kromě toho navrhli i úplně nový typ polovodiče. Co umožní? Třeba lehčí a menší televize, počítače nebo mobilní telefony.

Biofyzika Mgr. J. Vrána, Ph.D. Dříve: Absolvent oboru Bioyzika (KFY PřF OU) Vedoucí laboratoře průtokové cytometrie, Institute for Stem Cell Research, University of Edinburgh, UK Nyní: Vědecký pracovník Laboratoř molekulární cytogenetiky a cytometrie, Ústav experimentální. Botaniky AVČR, Olomouc Výzkum: analýza a třídění rostlinných chromozómů, určování ploidního stupně a měření obsahu DNA pomocí průtokového cytometru Nejvýznamnější úspěch: spoluautor publikace v jednom z nejprestižnějších vědeckých časopisů NATURE (IF 36,1)

Současnost KFY – řada našich absolventů je platnými členy KFY Seznam interních zaměstnanců KFY k 1.9. 2011: 2 profesoři (E. Mechlová, A. Malijevský) 2 docenti (V. Špunda, D. Dvořák) 7 odborných asistentů (5 Ph.D.; 2 Mgr.) 2 laborantky sekretářka katedry (J. Janošcová)

A pohled do budoucnosti – jsme zapojeni do řady dalších aktivit; snažíme se, aby alespoň někteří SŠ studenti poznali, že fyzikální obory mohou být zajímavé a užitečné S kladným ohlasem se setkává např. Letní přírodovědná škola aneb Jak se učí přírodní vědy. LPŠ si klade za cíl populární formou přiblížit vědu i studium na VŠ středoškolským studentům

Závěrem bych chtěl poděkovat předchozím vedoucím KFY PřF OU Doc. RNDr Závěrem bych chtěl poděkovat předchozím vedoucím KFY PřF OU Doc. RNDr. L. Sklenákovi, CSc. a Doc. RNDr. R. Kalusovi, Ph.D., a všem (jak současným, tak minulým) pracovníkům, kteří se díky svému zapálení pro obor zasloužili o to, že se Katedra fyziky PřF OU stala za uplynulých 20 let celostátně respektovanou katedrou fyziky. Děkuji za pozornost