BARTOŠKOVÁ, M. Termochemické vlastnosti vysokodusíkatých energetických materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2015.
Předložená dizertační práce je cílena na teoretické studium slučovacích enthalpií vysokodusíkatých energetických materiálů metodou isodesmických reakcí. Doktorandka provedla pro sérii tetrazolů a tetrazinů jakož i nitroderivátů triazolů návrhy isodesmických reakcí, výpočty elektronových energií, reakčních enthalpií a slučovacích enthalpií. Kvantově chemické výpočty byly provedeny pomocí několika tzv. termochemických postupů, které se navzájem liší náročností a přesností výpočtu geometrií, nulbodových vibračních korekcí a elektronových energií včetně zahrnutí efektů elektronové korelace, difúzních a polarizačních funkcí. Před studiem samotné série sloučenin byly provedeny validační studie výpočetních termochemických metod na 1,2-diazinu a výsledky byly porovnány s experimentem. Jako nejvýhodnější byl vyhodnocen postup založený na DFT úrovni užitím funkcionálu B3LYP. Vypočtené slučovací enthalpie byly korelovány s kruhovými elektrostatickými potenciály a s experimentálními slučovacími enthalpiemi. Z hlediska stupně těsnosti korelace mezi teorií a experimentem se zkoumaná série sloučenin přirozeně rozpadla na několik podskupin se vzájemně odlišnými strukturními rysy. V závěru práce byly výsledky získané metodou alternativních isodesmických reakcí (AIR) navrženou v této práci porovnány s výsledky metody CBS-4m implementované v programu Gaussian. Metoda AIR poskytla výsledky bližší experimentálním hodnotám a právem proto může být považována za vhodnější teoretický přístup. Dizertační práce Ing. Moniky Bartoškové obsahuje řadu výsledků složitých kvantově chemických výpočtů, počínaje optimalizacemi geometrie přes kompozitní výpočty termochemických vlastností až po studium vlivu báze na studovanou vlastnost. Získané výsledky jsou přehledně zpracovány v tabulkách a grafech. Celý text včetně rovnic je vysázen profesionálně a obrázky mají vysokou grafickou úroveň, snad s výjimkou několika vzorců v závěrečných obrázcích, které se nepodařilo vložit s dostatečným grafickým rozlišením. Prvním dojmem čtenáře předložené dizertační práce může být její poměrná stručnost. Tento aspekt má svoji pozitivní stránku v rozumném poměru mezi teoretickou a výsledkovou částí, hutnosti textu a odolání pokušení zdvojovat obsažené informace zahrnutím textů publikací. Tím také odpadá potřeba vymezit podíl autorky na pracích, neboť jsou zahrnuty výhradně její vlastní výsledky. Za druhý důvod stručnosti práce považuji poměrně omezenou diskusi vypočtených dat v porovnání k experimentu a mezi různými úrovněmi teorie navzájem. Práci by určitě prospělo, kdyby diskuse byla podstatně hlubší a širší. Na druhou stranu diskuse při poctivě provedené teoretické práci usilující o srovnání s experimentem i o porozumění studované vlastnosti představuje vždy nejtěžší část problému. V této oblasti se doktorandka neměla neměla kým inspirovat díky úmrtí původního školitele a malému zastoupení teorie na jejím vlastním ústavu i ústavu nového školitele. V tomto směru by se možná pro budoucí doktorandy mohlo uvažovat o bližší spolupráci s insitutcemi s větším zastoupením teorie, např. formou odborných konzultantů mimo mateřský ústav. V tak složitých okolnostech, jaké potkaly předkladatelku práce, by bylo také dobré uvažovat o co nejčasnější zahraniční stáži na pracovišti specializovaném nejen na dané systémy, ale i metodiku výpočtu. Kromě hlubší interpretace dat schází práci také výhled do budoucna, který bych očekávala v závěrečné části, a jeho absenci zapříčinil pravděpodobně časový tlak. To mě motivuje k otázce pro diskusi. Z obrázků 6.9 a 6.10 na str. 57 je zřejmé, že souhlas mezi teorií a experimentem je v případě bicyklických triazolů podstatně horší než u monocyklických analogů. Do jaké míry jej doktorandka připisuje vlivu chybějícího okolí (srovnávají se výpočty v plynné fázi s experimentem v pevné fázi) a do jaké míry nižší kompenzaci výpočetních nepřesností pro méně sférické systémy? Je v současnosti možné vliv okolí na termické vlastnosti adekvátně započíst? Navzdory svým výše uvedeným kritickým připomínkám považuji práci za cennou, hlavně kvůli poctivé snaze dosáhnout rozumného souhlasu s experimentem, což bohužel pro řadu dnešních teoretických prací zdaleka není samozřejmostí. Jakkoli tedy dizertace není příliš rozsáhlá, považuji ji za skutečný přínos pro obor. Z okolností je zřejmé, že doktorandka dosáhla vysokého stupně samostatnosti, cílevědomosti, a touhy dotáhnout práci do konce v komplikovaných podmínkách. Práce byly publikovány ve třech zahraničních časopisech, přičemž Physical Chemistry Chemical Physics patří v oboru mezi velmi prestižní. Studentka tedy splnila požadavky kladené na absolventy doktorského studijního programu na Fakultě chemické VUT v Brně a její práci doporučuji k obhajobě. Závěr: Posuzovaná disertační práce svým obsahem, rozsahem a formou zpracování splňuje podmínky uvedené v § 47 odst. 4 Zákona o vysokých školách. Paní Ing. Monika Barotšková předloženou prací prokázala způsobilost k samostatné vědecké práci. Doporučuji předložit disertační práci k obhajobě.
Úvodem bych rád sdělil své zaměření coby oponenta a vztah k výsledkům oponované disertační práce. V rámci svojí vědecké činnosti se zajímám návrhem a syntézou výbušin pro konkrétní aplikační použití. Například jde o generátory plynů pro záchranné systémy, prekursory pro třaskaviny bez obsahu olova nebo látky necitlivé k vnějším podnětům. Fyzikální a výbušinářské vlastnosti látek, které tato aplikační využití mnohdy předurčují, se vyhledávají v literatuře, nechávají experimentálně změřit nebo se vypočítají. Dostupnost jejich hodnot usnadňuje výběr látek, které se za daným konkrétním účelem připravují a poté testují pro konkrétní výrobky. Jednou z důležitých hodnot jsou slučovací tepla, jejichž výpočet je náplní předložené disertační práce. Předložená disertační práce se týká výpočtů slučovacích tepel látek s vysokým obsahem dusíku, které mají obecně použití jako generátory plynů, kdy dusík je žádaným inertním produktem. Některé z nich, zejména pokud obsahují další explosoforní skupiny mohou mít vlastnosti primárních výbušin neboli třaskavin. V neposlední řadě mohou najít uplatnění jako vysoce výkonné trhaviny, v tomto případě jde zejména o vojenské využití. Disertační práce je přehledně členěna, výběr látek pro výpočty je v duchu současných trendů ve výzkumu v oblasti energetických materiálů. Z pohledu čtenáře ale považuji za poněkud matoucí obrovské množství zkratek používaných v textu i tabulkách. Z názvosloví a terminologie upozorňuji například na: symboly prvků N-, O- ve funkci lokantů se píší kurzívou; slovo perchloristany je patrně špatný předklad anglického slova perchlorates, není dobré vypouštět lokanty v názvech chemických sloučenin (dinitrotoluen). Výsledky disertační práce jsou publikovány ve třech mezinárodních impaktovaných časopisech, v jednom z nich je Ing. Bartošková hlavní autorkou. Závěrem lze konstatovat, že výpočty slučovacích tepel jsou obecně velkým přínosem pro obor energetických materiálů. Práci doporučuji k obhajobě.
eVSKP id 89741