TRUKSA, J. Studium vlastností molekulárních fotoaktivních materiálů metodami výpočetní chemie [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Ing. Jan Truksa nastoupil na doktorské studium v roce 2018, na téma „Elektronové procesy v materiálech pro organickou fotoniku“. V rámci studia DSP vypracoval matematický model bioelektronických zařízení, například organických elektrochemických tranzistorů (OECT) v souladu s literaturou a s nimi spojených jevů (například rozložení elektrického náboje v elektrické dvojvrstvě). Dílčí výsledky byly prezentovány na fakultní konferenci Chemistry and Life 2018. Rovněž byla vypracována část pojednání o dizertační práci. Ve 2. ročníku v období říjen 2019 - březen 2020 byla absolvována stáž na Fakutě chemické a potravinářské technologie, Ústavu chemické fyziky STU Bratislava pod vedením prof. Vladimíra Lukeše DrSc. Byla započata práce na teoretickém modelování organických molekul se zaměřením na deriváty ribolavinu, zejména byla studována geometrie těchto molekul, rozložení elektrického náboje a jejich elektronové excitace. Molekuly byly studovány s ohledem na možnou aplikaci jako pigmenty nebo organické polovodiče. Stáž byla předčasně ukončena kvůli epidemii COVID, nicméně splnila svůj cíl. Během stáže byly připraveny dvě publikace na téma spektroskopických vlastností flavinů, v návaznosti na předchozí práci skupiny doc. Jozefa Krajčoviče. Vzhledem k omezeným možnostem laboratorních experimentů kvůli pandemii byl změněn název práce na: "Studium vlastností molekulárních fotoaktivních materiálů metodami výpočetní chemie", současně přijato pomocné vedení školitelů specialistů prof. Ing. Vladimíra Lukeše, DrSc. a doc. Ing. Jozefa Krajčoviče, PhD. a upřesněno zadání disertační práce. 30. 9. 2020. student Ing. Jan Truksa ve třetím ročníku studia na FCH složil státní závěrečnou zkoušku. Seznámil se s technikami přípravy a analýzy tenkých vrstev (vakuové napařování, litografie, infračervená spektrometrie, profilometrie), s technologiemi přípravy bioelektronických zařízení: odstředivé lití, materiálový tisk. Ve třetím a čtvrtém ročníku studia se také významně podílel na publikaci [3], a další publikaci na téma spektroskopie flavinů "Spectroscopic behavior differences between lumazine and alloxazine in the DMSO-water mixture", která bude v nejbližší době dokončena. Student dále absolvoval Doplňujícího pedagogického studia (DPS) pro pedagogy v rámci Institutu celoživotního vzdělávání. Student se dále podílí na pedagogické činnosti ÚFSCH výukou v Praktiku z fyziky a na projektu IGS spojeném s inovací výuky. Disertační práci, jejíž podstatné výsledky jsou publikovány v pracích [1], [2] a [3], doporučuji k obhajobě. [1] CAGARDOVÁ, Denisa, TRUKSA, Jan, MICHALÍK, Martin, RICHTÁR, Jan, WEITER, Martin, KRAJČOVIČ, Jozef, LUKEŠ Vladimír: Theoretical modeling of optical spectra of N(1) and N(10) substituted lumichrome derivatives, Acta Chimica Slovaca, Vol. 13, No. 2, 2020, pp. 1—9, DOI: 10.2478/acs-2020-0017 [2] CAGARDOVÁ, Denisa, TRUKSA, Jan, MICHALÍK, Martin, RICHTÁR, Jan, WEITER, Martin, KRAJČOVIČ, Jozef a LUKEŠ Vladimír: Spectroscopic behavior of alloxazine-based dyes with extended aromaticity: Theory vs Experiment, Optical Materials (Elsevier), Volume 117, July 2021, 111205. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111205 [3] JANČÍK, Jan, POSPÍŠIL, Jan, KRATOCHVÍL, Matouš, TRUKSA, Jan, ALTAMURA, Davide, GIANNINI, Cinza, WEITER, Martin, BLASI, Davide, LUKEŠ, Vladimír, GŁOWACKI, Eric D., KRAJČOVIČ, Jozef: Novel Adamantane Substituted Polythiophenes as Competitors to Poly(3-Hexylthiophene), Volume 258, October 2022, 125274. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.125274
Oponentní posudek dizertační práce Studying the properties of molecular photoactive materials via the methods of computational chemistry (Studium vlastností molekulárních fotoaktivních materiálů metodami výpočetní chemie) Autor práce: Ing. Jan Truksa Školitel: doc. Ing. Ota Salyk, CSc. Předložená dizertační práce se zabývá molekulárním modelováním konformačních a elektronových vlastností flavinů a derivátů polythiofenu pomocí metod založených na teorii funkcionálu elektronové hustoty (DFT). Práce má obvyklé členění, v úvodní části je krátce vysvětlen význam daného výzkumu, následuje popis základních principů použitých metod a představení studovaných materiálů. V dalších kapitolách jsou popsány konkrétní cíle práce a zdůvodněna použitá metodologie. Kapitola věnovaná diskusi dosažených výsledků je doplněna řadou tabulek a obrázků. Prezentované závěry odpovídají dosaženým výsledkům. K vlastní práci o rozsahu 147 stran jsou přiloženy 3 autorovy práce publikované či přijaté k publikaci. Studovaná problematika je z vědeckého hlediska aktuální, neboť s rozvojem výpočetní techniky a zdokonalováním metod molekulárního modelování se otvírají nové možnosti teoretického studia vlastností stále komplikovanějších organických látek, jehož výsledky umožňují vhodně nasměrovat relativně finančně nákladnou následnou syntézu nových molekul s požadovanými vlastnostmi. Vypracováním předložené disertační práce bylo splněno všech 5 úkolů vytyčených v jejím zadání, přičemž postup řešení a použité metody odpovídají současnému stavu poznání v oblastech materiálového výzkumu a molekulárního modelování. Rozsah a kvalita získaných výsledků odpovídá obvyklým nárokům na doktorské disertační práce, jejich vědeckou hodnotu lze dokladovat 3 přiloženými publikacemi v recenzovaných impaktovaných časopisech. Zatímco po obsahové stránce jsem s předloženou prací spokojen, po formální stránce práce obsahuje řadu různých nedostatků (viz níže), jež ukazují na to, že ji autor nezpracovával s náležitou pečlivostí a pravděpodobně ji sepisoval v časové tísni. Další připomínky a komentáře: 5) Str. 9: Symbol funkcionálu je v rovnici (2) uveden odlišným fontem a chybí index 0. 6) Str. 10: Ač indexy e, nu-el, el-el napovídají význam funkcionálů na pravé straně rovnice (6), měly by být tyto členy v textu jasně definovány. 7) Chybné číslování rovnic: Mezi rovnicemi (6) a (7) na str. 10 je rovnice označená (42). Po rovnici (24) následuje ihned rovnice (28) na str. 22, po rovnici (34) následuje rovnice (51) na str. 29. 8) Str. 17: V tabulce 3 je chybně uvedena definice minimální báze. Správně by měla znít „One basis function for each atomic orbital in the inner or valence shell of each atom.“ Dále jsou zde chybně uvedeny odkazy na rovnice (30) a (33). 9) Mám pochybnosti o správnosti uvedení citace [37] na posledním řádku na str. 20. 10) Na str. 25 by mělo být jasně odděleno, co platí pro DFT metody a co pro HF metodu a za jakých předpokladů. Výpočet ionizačního potenciálu z rozdílu celkových energií kationtu a neutrální molekuly (tzv. delta SCF metoda), jak je uveden na pravé straně rovnice (32), platí jak pro HF, tak i pro DFT metody. Avšak Koopmansův teorém byl odvozen za předpokladu zamrzlých orbitalů pouze pro HF metodu. Jeho obdoba pro DFT metody, v nejjednodušší formě odvozená z Janakova teorému, předpokládá rozsáhlou molekulu (viz např. Luo et al. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 12005) a neřeší mnohdy problematickou kvalitu konkrétního funkcionálu. Z tohoto důvodu považuji za vhodné v rámci DFT počítat ionizační potenciál spíše pomocí delta SCF metody. Ohledně vertikálních elektronových afinit souhlasím, že hodnota orbitalové energie LUMO v rámci HF metody poskytuje jen hrubou aproximaci, avšak nevidím důvod, proč by vertikální elektronové afinity spočtené delta SCF metodou (ať už v rámci HF nebo DFT) měly být méně kvalitní než odpovídající ionizační potenciál. Překvapuje mě, že v obrázcích 19 (str. 75) a 24 (str. 84) uvádíte šířku zakázaného pásu spočtenou s použitím nepřesných energií LUMO. Nebylo by lepší použít delta SCF metodu? 11) V řadě grafů jsou místo desetinných teček, jak je v anglicky psaném textu zvykem, používány desetinné čárky. V obrázku 19 na str. 75 jsou dokonce oba formáty kombinovány. 12) Proč v tabulce 8 na str. 57 uvádíte spočtené dihedrální úhly s rozdílným počtem desetinných míst? Jaká je přesnost těchto úhlů? 13) Co se myslí pod pojmem „coupled cluster basis set“ na str. 58, 6. řádek zdola? 14) Na str. 58, 4. řádek zdola píšete o vrcholu kolem 513 nm. Nemá zde být napsáno 520 nm, jak je uvedeno v tabulce vložené do obrázku 15 na str. 60? 15) Grafy na str. 60 až 67 jsou velmi komplikované a tudíž nepřehledné. V popisu pokračování obrázku 15 na str. 61 je uvedena molekula CNLum, ale nenašel jsem pro ni v tomto obrázku žádná data. Na str. 62 jsou v legendě grafů uvedeny molekuly iF a F. Nemá zde být správně iFAL a FAL? 16) Na str. 77 ve druhém odstavci nerozumím výrazu overestimated ve větě „With regards to experiment, the dihedral angles found for (T)8 and (3HT)8 seem overestimated, since the six-membered sexithiophene chain has a fully planar conformation according to crystallographic studies [204].“ Je-li experimentální konformace rovinná, pak by tyto úhly měly být v absolutní hodnotě blízké 180. Navíc není příliš vhodné srovnávat výpočty pro plynnou fázi s experimentálními daty pro monokrystal. 17) Výraz overestimate je taktéž nevhodně použit ve druhém odstavci na str. 85 ve větě „On the other hand, the 6-31+G** and aug-cc-PVDZ sets overestimate many transitions, but have a larger precision, leading to an overall better correlation.“ Tento závěr dělá dojem, že dané báze nadhodnocují intenzitu přechodů, nikoli vlnovou délku (nebo energii??), jak měl autor na mysli. 18) Obrázek 20 na str. 78 má části a) až e), avšak v jeho popisu jsou popsány jen části a) a b). V obrázku 21 na str. 80 chybí označení jeho částí a) až d). 19) Na str. 82 je odlišné označení molekul v tabulce 12 a v textu. Např. v textu popisované molekuly (3HT)8 a P3HT pravděpodobně odpovídají molekulám HT-s a HT-a v tabulce. Obdobně na obrázku 23 na následující straně je různé označení molekul v obrázku a v jeho popisu. 20) Drobné jazykové a jiné formální nedostatky: - na str. 13, na čtvrtém řádku zdola by mělo být … response theory, where … - na str. 14, poslední slovo na druhém řádku kapitoly 2.3 by mělo být conformations, - na téže straně na čtvrtém řádku kapitoly 2.3 by místo termínu stabilized měl být použit termín optimized, obdobně např. na posledním řádku na str. 49, - na str. 20, na třetím řádku za značkou stupně by nemělo být slovo degrees a neměla by být mezera mezi číslem a značkou stupně ve významu jednotky úhlu, - na str. 23 je tečka za rovnicí (30) vytištěna mezi řádky, stejná chyba se vyskytuje i u některých dalších rovnic, - na str. 87 má být „Mller-Plesset“. Závěr: I přes dlouhou řadu převážně formálních nebo méně závažných nedostatků předložené práce konstatuji, že student prokázal tvůrčí schopnosti a připravenost k samostatné činnosti v dané oblasti výzkumu a práce splňuje požadavky standardně kladené na disertační práce v daném oboru. V Praze dne 31. října 2022 RNDr. Petr Toman, Ph.D.
eVSKP id 146841