|
|
Ultrarychlé vysoce nelineární procesy v diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Kloz, Miroslav (oponent) ; Kužel, Petr (oponent)
Intenzivní několika-cyklové laserové pulsy dokáží při interakci s transparentní pevnou látkou výrazně ovlivnit její vlastnosti. Tyto procesy odehrávající se na femtosekundových časových škálách můžeme studovat pomocí ultrarychlých spektroskopických metod. Tato disertační práce se zabývá vysoce nelineárními procesy v diamantu. Při interakci s krystalickým diamantem jsme pozorovali silné nelineární rozšíření spektra vlivem automodulace fáze, což nám umožnilo vytvořit jednoduchou metodu pro kompresi pulsů vycházejících z laserového oscilátoru. Současně byla pozorována silně nelineární pětifotonová absorpce, u které jsme zjistili výraznou anizotropii a závislost na polarizačním stavu. Pomocí dvousvazkových experimentů typu excitace a sondování jsme představili studium anharmonických jevů v dynamice koherentních fononů v diamantu a dále jsme vytvořili zcela novou techniku detekce vibrací mříže pomocí vícefotonové absorpce. Rovněž se díky vysokému časovému rozlišení experimentů ukázalo, že sub- pikosekundová dynamika elektronů silně závisí na složení a morfologii polykrystalických diamantových tenkých filmů. Experimentální výsledky této práce poskytují ucelený výzkum interakce diamantu s několika- cyklovými laserovými pulsy a vývoj nových spektroskopických metod.
|
|
|
Spektroskopie polovodičů s velmi vysokým časovým rozlišením
Hanák, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Kozák, Martin (oponent)
Tato práce je zaměřena na sestavení a optimalizaci nového experimentálního uspořá- dání pro měření časově rozlišené propustnosti metodou excitace a sondování. Zkušební měření pak byla provedena na vzorku SiV center v diamantu. Teoretická část práce obsa- huje obecný popis luminescence barevných center. Následně se již zabývá přímo SiV centry v diamantu a detailně popisuje jejich strukturu, elektronické a spektrální vlastnosti. V experimentální části práce je uveden popis výsledné aparatury a její optimalizace. Pro SiV centra v diamantu byla proměřena závislost diferenciální propustnosti na excitační intenzitě a vlnové délce. Z výsledků měření pak byla určena doba života SiV center. 1
|
|
|
Dynamics of modified diamond nanocrystals in living cells
Majer, Jan ; Libusová, Lenka (vedoucí práce) ; Fišer, Radovan (oponent)
Nanodiamanty (ND) jsou zajímavý nástroj, který nalézá uplatnění v biologii a v léčbě chorob. Jsou zkoumány pro svůj potenciál v doručování léčiv, nukleových kyselin a zároveň pro využití jako fluorescenční sondy na základě jejich modifikovatelného povrchu a fotoluminiscenčních vlastností. Objasnění mechanismu vstupu a intracelulárního osudu ND je stěžejní pro navržení ND, které mohou uspět v klinických studiích a v medicínské terapii. Tato práce se zaměřuje na mechanistické zkoumání nanočástic na bázi ND, které vnášejí nukleové kyseliny do lidských buněk. ND byly nejdřív obaleny vrstvou nově vyvinutého kopolymeru. Poté byla na ND navázána siRNA pro transfekci buněk U-2 OS. Získaná data z qPCR a kolorimetrických testů cytotoxicity a viability prokazují, že ND jsou biokompatibilní a efektivní transfekční částice. Specifické inhibitory endocytózy byly použity ke zkoumání mechanismu vstupu ND do buněk. Výsledky naznačují, že ND vstupují do buněk klatrinovou a kaveolinovou endocytózou. Nicméně více než polovina ND vstoupila do buněk jiným způsobem. Některé ND po vstupu do buňky kolokalizovaly s ranými endozómy, lysozómy a kaveolinovými endozómy. Ostatní ND se buď vyskytovaly v neidentifikovaných buněčných strukturách, nebo již v rané fázi po vstupu do buňky unikly z endozómů do cytoplazmy. Touto prací jsme...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Electronic effects at the interface between biomolecules, cells and diamond
Krátká, Marie ; Rezek, Bohuslav (vedoucí práce) ; Cifra, Michal (oponent) ; Skládal, Petr (oponent)
Pro biomedicínské aplikace, jako jsou biosenzory, bioelektronika, tkáňové inženýrství, optimalizace materiálů pro implantáty, monitorování životního prostředí atd., je zásadní interakce mezi biologickým prostředím (buňky, proteiny, tkáně, membrány, elektrolyty apod.) a povrchem pevné látky. Diamant může v tomto směru poskytnout unikátní kombinaci výborných polovodičových, mechanických, chemických, biokompatibilních a dalších vlastností. V této dizertační práci charakterizujeme elektronické vlastnosti rozhraní protein- diamant pomocí polních tranzistorů na bázi diamantu zakončeného vodíkem, jehož hradlo je vystaveno biologickému médiu (SGFET). Objasňujeme roli adsorbované proteinové vrstvy na elektronickou odezvu diamantového tranzistoru. Zkoumáme vliv buněk (převážně osteoblastů jako modelových buněk) na převodní charakteristiky a na svodové proudy diamantových polních tranzistorů. Pro posouzení vlivu hranic zrn a sp2 fáze na bio-elektronickou funkci diamantových SGFETů jsme použili vrstvy nanokrystalického diamantu o různých velikostech zrn (80 nm - 250 nm). Studujeme vliv gamma záření na funkci a stabilitu diamantových polních tranzistorů s proteiny a buňkami, což může být užitečné pro monitorování biochemických procesů během radiační léčby. Vyvinuli a otestovali jsme přenosné zařízení pro měření...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan ; Kotek, Jan (vedoucí práce) ; Lang, Kamil (oponent) ; Štěpánek, František (oponent)
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Laserová spektroskopie krystalického a nanokrystalického diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce)
Práce si klade za cíl prostudovat NV centra v krystalickém a nanokrystalickém diamantu metodami laserové spektroskopie. V teoretické části se věnujeme metodám laserové spektroskopie, zkoumanému materiálu - diamantu a také barevným NV centrům. V experimentální části je diskutován vliv velikosti nanokrystalů na luminiscenční spektra. Jsou provedena měření luminiscence vzorků při pokojových i nízkých teplotách v závislosti na intenzitě a vlnové délce excitace. Podrobně se věnujeme foto-konverzi záporně nabitých stavů NV centra na neutrální. Na rozmítací kameře jsou také provedena časově rozlišená měření luminiscence pro popis dynamických vlastností studovaných vzorků. Výsledkem je porovnání dob života možných stavů NV centra pro vybrané vzorky.
|
|
|
Comparative study on functionalization of NCD films with amine groups
Artemenko, Anna ; Kozak, Halyna ; Stuchlík, Jiří ; Biederman, H. ; Kromka, Alexander
Two plasma-based processes for functionalization of oxygen or hydrogen terminated NCD surfaces with amino groups were compared. The first process was based on deposition of thin (8 nm) amine containing plasma polymer by RF magnetron sputtering of Nylon target in Ar/N-2 working gas mixture. RF plasma treatment in NH3 for 10 minutes was used in the second process. The properties of NCD films before and after amination were characterized by scanning electron microscopy (SEM), wettability measurements, spectral ellipsometry, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, and current-voltage (I-V) measurements. The presence of nitrogen (and thus amino groups) on the surface was confirmed by XPS measurements in both cases. The obtained results indicated that NCD surface functionalization from amine containing plasma polymer by RF magnetron sputtering is an alternative technological solution for successful functionalization of diamond surfaces for biosensor applications.
|
|
|
Correlated microscopy of electronic and material properties of graphene grown on diamond thin films
Rezek, Bohuslav ; Čermák, Jan ; Varga, Marián ; Tulic, S. ; Skákalová, V. ; Waitz, T. ; Kromka, Alexander
In this work we compare growth of graphene on diamond thin films that enable large area processing. We use films with different crystal size and surface roughness to obtain deeper insight into formation and properties of GoD. The diamond films are coated by a nm thin sputtered Ni layer and heated to 900°C in a forming gas atmosphere (H2/Ar) to initiate catalytic thermal CVD process. The samples are cleaned from residual Ni after the growth process. We employ scanning electron microscopy, Raman micro-spectroscopy and Kelvin probe force microscopy to correlate material, structural, and electronic properties of graphene on diamond. We show how grain size and grain boundaries influence graphene growth and material and electronic properties. For instance we show that the grain boundaries (with non-diamond carbon phases) in diamond films have an important role. They influence the electronic properties and they are beneficial for forming graphene on diamond higher quality.
|
|
|
Spatially separated HOMO/LUMO at interface of polypyrrole physisorbed on oxidized nanodiamond facets
Matunová, Petra ; Jirásek, Vít ; Rezek, Bohuslav
Nanodiamond particles (NDs) have recently risen in popularity owing to their unique and perspective properties. Merging NDs with organic molecules, such as polypyrrole (PPy), into hybrid organic-semiconductor functional systems gives rise to potential applications in photovoltaics (PV), which is supported by prior experimentally observed charge transfer between bulk diamond and PPy. This work focuses on the most relevant (111) and (100) O-terminated ND facets with different coverage of surface terminating oxygens in ether, epoxide, ketone, and peroxide positions. We use density functional theory (DFT) computations employing B3LYP functional and 6-31G(d) basis set. Energetically the most favorable oxidized ND facets were further optimized with PPy in physisorbed configurations. Analysis of geometry, binding energy, HOMO-LUMO gap, and charge transfer was done on the relaxed PPy-ND structures. Multiple hydrogen bonds are formed between PPy amino groups and O atoms on ND surface.
|
host ::
RSS.